CN117209911A - 一种耐老化橡胶密封件及其制备方法 - Google Patents

一种耐老化橡胶密封件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域,提出了一种耐老化橡胶密封件及其制备方法,橡胶密封件的原料包括以下重量份的组分:三元乙丙橡胶25‑65份、硅橡胶20‑30份、聚三氟氯乙烯20‑30份、硅酸钙5‑10份、促进剂0.5‑1.5份、硫磺0.4‑0.6份和过氧化二异丙苯0.4‑0.6份。通过上述技术方案,解决了现有技术中的橡胶密封件耐老化性能不佳的问题。

Description

一种耐老化橡胶密封件及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,具体的,涉及一种耐老化橡胶密封件及其制备方法。
背景技术
橡胶密封件是一类通用基础元件,具有弹性模量小、伸长率高和耐透气性好等优点,被广泛应用于各种密封机械设备上。随着生产的发展,许多密封机械设备都需在恶劣的户外环境下使用,这对橡胶密封件的耐老化性能提出了更高的要求。
目前,现有橡胶密封件的耐老化性能较差,尤其是耐高温热老化性能,这严重影响了密封机械设备的使用范围和使用寿命。因此,研发一种具有优良耐老化性能的橡胶密封件具有重要意义。
发明内容
本发明提出一种耐老化橡胶密封件及其制备方法,解决了相关技术中橡胶密封件耐老化性能不佳的问题。
本发明的技术方案如下:
本发明提出一种耐老化橡胶密封件,原料包括以下重量份的组分:三元乙丙橡胶25-65份、硅橡胶20-30份、聚三氟氯乙烯20-30份、硅酸钙5-10份、促进剂0.5-1.5份、硫磺0.4-0.6份和过氧化二异丙苯0.4-0.6份。
作为进一步的技术方案,所述三元乙丙橡胶和硅橡胶、聚三氟氯乙烯的质量比为1.5-2:1:1。
当三元乙丙橡胶和硅橡胶、聚三氟氯乙烯的质量比为1.5-2:1:1时,能进一步增强橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。
作为进一步的技术方案,所述聚三氟氯乙烯在260℃/12.5kg下的熔体体积流动速率为0.48-0.63cm3/10min。
当聚三氟氯乙烯在260℃/12.5kg下的熔体体积流动速率为0.48-0.63cm3/10min时,可进一步改善三元乙丙橡胶和硅橡胶的相容性,从而进一步增强橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。
作为进一步的技术方案,所述硅酸钙为聚丁二烯改性硅酸钙,所述聚丁二烯改性硅酸钙的制备方法为:将聚丁二烯加热熔融,加入硅酸钙分散均匀,冷却,粉磨,得到所述聚丁二烯改性硅酸钙。
作为进一步的技术方案,所述加热熔融时,温度为200-220℃。
作为进一步的技术方案,所述聚丁二烯和硅酸钙的质量比为1:4-2:3。
当聚丁二烯和硅酸钙的质量比为1:4-2:3时,有助于进一步提高橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。
作为进一步的技术方案,所述聚丁二烯改性硅酸钙的比表面积为300-400m2/kg。
当聚丁二烯改性硅酸钙的比表面积为300-400m2/kg时,可进一步提高橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。
作为进一步的技术方案,所述促进剂为二苯胍、二硫化四乙基秋兰姆、四甲基二硫化秋兰姆的一种或多种。
促进剂的加入,有利于加快硫化速度,缩短硫化时间,提高橡胶密封件的生产效率。
本发明还提出所述耐老化橡胶密封件的制备方法,包括以下步骤:
S1、将三元乙丙橡胶、硅橡胶和聚三氟氯乙烯共混挤出后,加入硅酸钙和促进剂,混炼,加入硫磺和过氧化二异丙苯,硫化处理,得到复合橡胶;
S2、所述复合橡胶经压制成型后,得到橡胶密封件。
作为进一步的技术方案,步骤S1中,所述共混挤出时,加料段、熔融段和计量段的温度分别为140-160℃、260-280℃、150-170℃。
作为进一步的技术方案,步骤S1中,所述混炼时,温度为80-100℃,时间为10-15min。
作为进一步的技术方案,步骤S1中,所述硫化处理时,温度为100-120℃,压力为8-10MPa,时间为6-8min。
本发明的工作原理及有益效果为:
1、本发明中,以三元乙丙橡胶、硅橡胶和聚三氟氯乙烯作为橡胶密封件的主要原料,通过三者的协同增效,明显提高了橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。聚三氟氯乙烯的加入,一方面改善了三元乙丙橡胶和硅橡胶相容性较差的问题,另一方面增强了橡胶密封件的化学惰性,从而提高了橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。此外,硅酸钙的加入,既可起到钉扎作用,又具有隔热效果,从而提高了橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。
2、本发明中,通过聚丁二烯对硅酸钙进行改性,一方面有助于硅酸钙在橡胶密封件中均匀分散,另一方面可进一步增强硅酸钙在橡胶密封件中的钉扎效果,从而进一步提高橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都涉及本发明保护的范围。
下述实施例和对比例中,三元乙丙橡胶中乙烯含量为66.5wt%,硅橡胶中硅含量为60wt%,硅酸钙的比表面积为200m2/kg,聚丁二烯的平均分子量为5000,二苯胍的纯度为97%,硫磺中硫含量为99.8wt%,过氧化二异丙苯的纯度为98%。
实施例1
一种耐老化橡胶密封件的制备方法,包括以下步骤:
S1、按重量份计,将25份三元乙丙橡胶、20份硅橡胶和20份聚三氟氯乙烯(260℃/12.5kg下的熔体体积流动速率为1.2cm3/10min)共混挤出后,加入5份硅酸钙和0.5份二苯胍于80℃下混炼15min,加入0.4份硫磺和0.4份过氧化二异丙苯,硫化处理,得到复合橡胶;
其中,共混挤出时,加料段、熔融段和计量段的温度分别为140℃、260℃、150℃;
硫化处理时,温度为100℃,压力为8MPa,时间为8min;
S2、复合橡胶经压制成型后,得到橡胶密封件。
实施例2
一种耐老化橡胶密封件的制备方法,包括以下步骤:
S1、按重量份计,将65份三元乙丙橡胶、30份硅橡胶和30份聚三氟氯乙烯(260℃/12.5kg下的熔体体积流动速率为1.2cm3/10min)共混挤出后,加入10份硅酸钙和1.5份二苯胍于100℃下混炼10min,加入0.6份硫磺和0.6份过氧化二异丙苯,硫化处理,得到复合橡胶;
其中,共混挤出时,加料段、熔融段和计量段的温度分别为160℃、280℃、170℃;
硫化处理时,温度为120℃,压力为10MPa,时间为6min;
S2、复合橡胶经压制成型后,得到橡胶密封件。
实施例3
一种耐老化橡胶密封件的制备方法,包括以下步骤:
S1、按重量份计,将30份三元乙丙橡胶、20份硅橡胶和20份聚三氟氯乙烯(260℃/12.5kg下的熔体体积流动速率为1.2cm3/10min)共混挤出后,加入5份硅酸钙和0.5份二苯胍于80℃下混炼15min,加入0.4份硫磺和0.4份过氧化二异丙苯,硫化处理,得到复合橡胶;
其中,共混挤出时,加料段、熔融段和计量段的温度分别为140℃、260℃、150℃;
硫化处理时,温度为100℃,压力为8MPa,时间为8min;
S2、复合橡胶经压制成型后,得到橡胶密封件。
实施例4
一种耐老化橡胶密封件的制备方法,包括以下步骤:
S1、按重量份计,将60份三元乙丙橡胶、30份硅橡胶和30份聚三氟氯乙烯(260℃/12.5kg下的熔体体积流动速率为1.2cm3/10min)共混挤出后,加入10份硅酸钙和1.5份二苯胍于100℃下混炼10min,加入0.6份硫磺和0.6份过氧化二异丙苯,硫化处理,得到复合橡胶;
其中,共混挤出时,加料段、熔融段和计量段的温度分别为160℃、280℃、170℃;
硫化处理时,温度为120℃,压力为10MPa,时间为6min;
S2、复合橡胶经压制成型后,得到橡胶密封件。
实施例5
本实施例与实施例4的区别仅在于,本实施例中,聚三氟氯乙烯在260℃/12.5kg下的熔体体积流动速率为0.48cm3/10min。
实施例6
本实施例与实施例4的区别仅在于,本实施例中,聚三氟氯乙烯在260℃/12.5kg下的熔体体积流动速率为0.63cm3/10min。
实施例7
本实施例与实施例6的区别仅在于,本实施例中,硅酸钙为聚丁二烯改性硅酸钙;
聚丁二烯改性硅酸钙的制备方法为:按重量份计,将1份聚丁二烯于210℃下加热熔融,加入9份硅酸钙分散均匀,冷却,粉磨,得到比表面积为200m2/kg的聚丁二烯改性硅酸钙。
实施例8
本实施例与实施例6的区别仅在于,本实施例中,硅酸钙为聚丁二烯改性硅酸钙;
聚丁二烯改性硅酸钙的制备方法为:按重量份计,将5份聚丁二烯于210℃下加热熔融,加入5份硅酸钙分散均匀,冷却,粉磨,得到比表面积为200m2/kg的聚丁二烯改性硅酸钙。
实施例9
本实施例与实施例6的区别仅在于,本实施例中,硅酸钙为聚丁二烯改性硅酸钙;
聚丁二烯改性硅酸钙的制备方法为:按重量份计,将2份聚丁二烯于210℃下加热熔融,加入8份硅酸钙分散均匀,冷却,粉磨,得到比表面积为200m2/kg的聚丁二烯改性硅酸钙。
实施例10
本实施例与实施例6的区别仅在于,本实施例中,硅酸钙为聚丁二烯改性硅酸钙;
聚丁二烯改性硅酸钙的制备方法为:按重量份计,将4份聚丁二烯于210℃下加热熔融,加入6份硅酸钙分散均匀,冷却,粉磨,得到比表面积为200m2/kg的聚丁二烯改性硅酸钙。
实施例11
本实施例与实施例9的区别仅在于,本实施例中,聚丁二烯改性硅酸钙的比表面积为500m2/kg。
实施例12
本实施例与实施例9的区别仅在于,本实施例中,聚丁二烯改性硅酸钙的比表面积为300m2/kg。
实施例13
本实施例与实施例9的区别仅在于,本实施例中,聚丁二烯改性硅酸钙的比表面积为400m2/kg。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于,本对比例中,未加入三元乙丙橡胶,加入的硅橡胶重量份数为32.5份,加入的聚三氟氯乙烯重量份数为32.5份。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于,本对比例中,未加入硅橡胶,加入的三元乙丙橡胶重量份数为36份,加入的聚三氟氯乙烯重量份数为29份。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于,本对比例中,未加入聚三氟氯乙烯,加入的三元乙丙橡胶重量份数为36份,加入的硅橡胶重量份数为29份。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于,本对比例中,未加入硅酸钙。
对实施例1-13和对比例1-4制备得到的橡胶密封件进行如下性能测试:
①拉伸强度:按照GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》测定拉伸强度,其中,试样为A型环形试样;
②耐老化性能:按照GB/T 3512-2014《硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验》进行耐老化试验,并按照上述拉伸强度的测试方法测试各试样老化后的拉伸强度,计算拉伸强度的变化率,其中,耐老化试验时,采用方法A中的柜式热空气老化箱,每小时换气5次,温度为200℃,时间为72h;
测试时,每组包括6个试样,以每组6个试样测试结果的平均值作为最终测试结果。
测试结果如下表1所示。
表1性能测试结果
实施例1与对比例1-3对比表明,通过三元乙丙橡胶、硅橡胶和聚三氟氯乙烯的协同作用,可明显提高橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。实施例1与对比例4对比表明,硅酸钙的加入,有助于提高橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。
由实施例1和实施例3对比、实施例2和实施例4对比,可知当三元乙丙橡胶和硅橡胶、聚三氟氯乙烯的质量比为1.5-2:1:1时,能进一步增强橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。实施例4与实施例5-6对比表明,当聚三氟氯乙烯在260℃/12.5kg下的熔体体积流动速率为0.48-0.63cm3/10min时,有利于进一步增强橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。实施例6与实施例7-13对比表明,通过聚丁二烯对硅酸钙进行改性,能进一步提高橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。实施例7-8与实施例9-10对比表明,当聚丁二烯和硅酸钙的质量比为1:4-2:3时,有助于进一步提高橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。实施例9、11与实施例12-13对比表明,当聚丁二烯改性硅酸钙的比表面积为300-400m2/kg时,可进一步提高橡胶密封件的拉伸强度和耐老化性能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐老化橡胶密封件,其特征在于,原料包括以下重量份的组分:三元乙丙橡胶25-65份、硅橡胶20-30份、聚三氟氯乙烯20-30份、硅酸钙5-10份、促进剂0.5-1.5份、硫磺0.4-0.6份和过氧化二异丙苯0.4-0.6份。
2.根据权利要求1所述的一种耐老化橡胶密封件,其特征在于,所述三元乙丙橡胶和硅橡胶、聚三氟氯乙烯的质量比为1.5-2:1:1。
3.根据权利要求2所述的一种耐老化橡胶密封件,其特征在于,所述聚三氟氯乙烯在260℃/12.5kg下的熔体体积流动速率为0.48-0.63cm3/10min。
4.根据权利要求1所述的一种耐老化橡胶密封件,其特征在于,所述硅酸钙为聚丁二烯改性硅酸钙,所述聚丁二烯改性硅酸钙的制备方法为:将聚丁二烯加热熔融,加入硅酸钙分散均匀,冷却,粉磨,得到所述聚丁二烯改性硅酸钙。
5.根据权利要求4所述的一种耐老化橡胶密封件,其特征在于,所述聚丁二烯和硅酸钙的质量比为1:4-2:3。
6.根据权利要求4所述的一种耐老化橡胶密封件,其特征在于,所述聚丁二烯改性硅酸钙的比表面积为300-400m2/kg。
7.根据权利要求1所述的一种耐老化橡胶密封件,其特征在于,所述促进剂为二苯胍、二硫化四乙基秋兰姆、四甲基二硫化秋兰姆的一种或多种。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的耐老化橡胶密封件的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将三元乙丙橡胶、硅橡胶和聚三氟氯乙烯共混挤出后,加入硅酸钙和促进剂,混炼,加入硫磺和过氧化二异丙苯,硫化处理,得到复合橡胶;
S2、所述复合橡胶经压制成型后,得到橡胶密封件。
9.根据权利要求8所述的一种耐老化橡胶密封件的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述共混挤出时,加料段、熔融段和计量段的温度分别为140-160℃、260-280℃、150-170℃。
10.根据权利要求8所述的一种耐老化橡胶密封件的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述硫化处理时,温度为100-120℃,压力为8-10MPa,时间为6-8min。
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