一種耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料及其制備方法，步驟為：取丁腈橡膠80-100份和順丁橡膠0-20份密煉3-6分鐘，依次加入補強劑60-80份、納米蒙脫土0-5份、增塑劑10-20份密煉4-6分鐘；再繼續(xù)依次加入活性劑5-8份、分散劑1-3份、防老劑2-4份混煉5-7分鐘排料，溫度控制在120℃-130℃，停放至少24小時；在開煉機上加入硫化劑6-8份，0.5mm輥距薄通3次，4mm輥距下片冷卻。本發(fā)明有益效果為：在保持優(yōu)良的耐油性能的同時，大幅改善了耐低溫性能，使高寒等苛刻使用場合的密封可靠性大幅提高；制備工藝及其加工方便，得到的復(fù)合材料價格低廉，經(jīng)濟效益可觀。
【專利說明】
一種耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及橡膠材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 橡膠密封件是密封裝置中的一類通用基礎(chǔ)元件，在泄漏和密封這一對矛盾中扮演 十分重要的角色。橡膠密封制件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于民用制件、航空航天、工程機械、液壓氣動、 石油鉆采等工業(yè)領(lǐng)域。許多領(lǐng)域?qū)ο鹉z密封件耐低溫性能有較為苛刻的要求，尤其是高海 拔、高寒地區(qū)以及航天等場合使用的往復(fù)運動密封件，因橡膠密封件低溫脆化造成機械無 法正常啟動和液壓油滲漏等問題時有發(fā)生，大幅降低了密封產(chǎn)品的靠可性，并增加了設(shè)備 維修頻率。
[0003] 為此，許多專業(yè)技術(shù)人員投入大量精力研究和開發(fā)具有耐油和耐低溫的橡膠密封 復(fù)合材料和制件。例如，專利CN103159991A公開了一種耐高低溫油封用橡膠，是由重量份 為30-70份的NBR、30-70份的HNBR、4-6份的氧化鋅、0. 5-2份的硬脂酸、0. 5-1. 5份的防老 劑445、1-1. 5份的WS180、5-20份的TP-759、30-50份的白炭黑、30-50份的快壓出炭黑、1-3 份的DCP、1-2. 5的TAIC組成，本發(fā)明具有耐油耐溫范圍廣的特點，但其材料成本較高； [0004] 再如，專利CN101353451A公開了一種橡膠組合物，該橡膠組合物含有丁腈橡膠、 聚氯乙烯、炭黑、活化劑、硫化劑、防老劑、防焦劑、促進劑和增塑劑，其中，所述增塑劑為葵 二酸和己二酸酯，該發(fā)明具有優(yōu)異的耐油性，但是耐低溫性能較差，材料的使用范圍受到明 顯制約。
[0005] 由上述可見，丁腈橡膠具有良好的耐油性能，但是丁腈橡膠基復(fù)合材料的耐低溫 性能還是有所欠缺，影響了其使用范圍。因此，開發(fā)一種低溫性能更好、同時具有耐油性的 橡膠組合物是目前迫切需要解決的問題。針對以上分析，需要對現(xiàn)有技術(shù)進行有效創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對以上不足，本發(fā)明提供了一種耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料及其制備方法， 在保持了丁腈橡膠組合物優(yōu)良的耐油性能、物理性能的同時，顯著提高了橡膠組合物的耐 低溫性能。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，由以下步驟組成，材料組成以重量 份數(shù)計算：
[0009] (1)取丁腈橡膠80-100份和順丁橡膠0-20份密煉3-6分鐘后，依次加入補強劑 60-80份、納米蒙脫土 0-5份、增塑劑10-20份密煉4-6分鐘；
[0010] (2)再繼續(xù)依次加入活性劑5-8份、分散劑1-3份、防老劑2-4份混煉5-7分鐘，排 料溫度控制在120°C -130°C，停放至少24小時；
[0011] (3)在開煉機上加入硫化劑6-8份，0. 5mm輥距薄通3次，4mm輥距下片冷卻。
[0012] 對于各種原料的選擇，包括：
[0013] 所述丁腈橡膠為門尼粘度ML1+4100°C測試條件下控制在60~80之間，丙烯腈含量 應(yīng)低于25% ;
[0014] 所述順丁橡膠，優(yōu)選牌號為BR9000 ;
[0015] 所述硫化劑為過氧化物引發(fā)劑及助交聯(lián)劑復(fù)合體，過氧化物引發(fā)劑優(yōu)選雙叔丁過 氧基-二異丙基苯、過氧化二異丙苯中的一種或其混合物；助交聯(lián)劑優(yōu)選三烯丙基異三聚 氰酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一種或混合物，其中助交聯(lián)劑不少于1份；
[0016] 所述活性劑為氧化鋅和硬脂酸復(fù)合體，其中氧化鋅用量應(yīng)不少于3份；
[0017] 所述分散劑為飽和脂肪酸酯類流動分散劑；
[0018] 所述補強填充劑為中粒子熱烈法炭黑或半補強炭黑中任意一種或兩種并用；
[0019] 所述增塑劑，優(yōu)先采用聚醚類增塑劑TP-90B ;
[0020] 所述納米蒙脫土為烷基胺處理的蒙脫土。
[0021] 本發(fā)明所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料及其制備方法的有益效果為：
[0022] (1)本案利用丁腈橡膠優(yōu)良的耐油性，利用大分子增塑劑優(yōu)良的耐低溫性能、層 狀納米蒙脫土高阻隔性能、以及順丁膠的低溫柔順特性，制備出一種耐低溫、耐油橡膠密 封復(fù)合材料，這種采取特殊方法制備的復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐低溫性能，脆性溫度Tb可 達-65°C，TR10可達-56°C以上，在保持優(yōu)良的耐油性能的同時，大幅改善了耐低溫性能，使 尚寒等苛刻使用場合的密封可靠性大幅提尚；
[0023] (2)本發(fā)明制備工藝及其加工非常方便，廣泛應(yīng)用于航空航天、工程機械、液壓氣 動、石油鉆采等工業(yè)領(lǐng)域，尤其適用于高海拔高寒地區(qū)等苛刻場合使用的往復(fù)運動密封件， 解決了橡膠密封產(chǎn)品因低溫脆化造成機械無法正常啟動和液壓油滲漏等問題，可大幅提高 密封產(chǎn)品的可靠性并減少設(shè)備維修頻率；
[0024] (3)本發(fā)明得到的復(fù)合材料價格低廉，經(jīng)濟效益可觀。
【具體實施方式】 [0025] 實施例1
[0026] 本發(fā)明實施例所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，主要由以下步驟 組成：
[0027] (1)取丁腈橡膠900克和順丁橡膠100克密煉4分鐘后，加入補強劑700克、納米 蒙脫土 50克、增塑劑100克密煉5分鐘；
[0028] (2)再繼續(xù)加入氧化鋅60克、硬脂酸10克、分散劑20克、防老劑30克混煉6分鐘 排料，溫度控制在125°C，停放48小時；
[0029] (3)在開煉機上加入硫化劑70克，0. 5mm輯距薄通3次，4mm輯距下片冷卻。
[0030] 實施例2
[0031] 本發(fā)明實施例所述的耐低溫，耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，主要由以下步驟 組成：
[0032] (1)取丁腈橡膠850克和順丁橡膠150克密煉5分鐘后，加入補強劑700克、納米 蒙脫土 50克、增塑劑100克密煉5分鐘；
[0033] (2)再繼續(xù)加入氧化鋅60克、硬脂酸10克、分散劑20克、防老劑30克混煉6分鐘 排料，溫度控制在125°C，停放48小時；
[0034] (3)在開煉機上加入硫化劑70克，0. 5mm輯距薄通3次，4mm輯距下片冷卻。
[0035] 實施例3
[0036] 本發(fā)明實施例所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，主要由以下步驟 組成：
[0037] (1)取丁腈橡膠800克和順丁橡膠200克密煉5分鐘后，加入補強劑700克、納米 蒙脫土 50克、增塑劑100克密煉5分鐘；
[0038] (2)再繼續(xù)加入氧化鋅60克、硬脂酸10克、分散劑20克、防老劑30克混煉6分鐘 排料，溫度控制在125°C，停放48小時；
[0039] (3)在開煉機上加入硫化劑70克，0. 5mm輯距薄通3次，4mm輯距下片冷卻。
[0040] 實施例4
[0041] 本發(fā)明實施例所述的耐低溫，耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，主要由以下步驟 組成：
[0042] (1)取丁腈橡膠800克和順丁橡膠200克密煉5分鐘后，加入補強劑800克、納米 蒙脫土 50克、增塑劑200克密煉5分鐘；
[0043] (2)再繼續(xù)加入氧化鋅60克、硬脂酸10克、分散劑20克、防老劑30克混煉6分鐘 排料，溫度控制在125°C，停放48小時；
[0044] (3)在開煉機上加入硫化劑70克，0· 5mm輯距薄通3次，4mm輯距下片冷卻。
[0045] 實施例5
[0046] 本發(fā)明實施例所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，主要由以下步驟 組成：
[0047] (1)取丁腈橡膠1000克密煉4分鐘后，加入補強劑800克、納米蒙脫土 50克、增塑 劑200克密煉5分鐘；
[0048] (2)再繼續(xù)加入氧化鋅600克、硬脂酸100克、分散劑200克、防老劑300克混煉6 分鐘排料，溫度控制在125°C，停放48小時：
[0049] (3)在開煉機上加入硫化劑70克，0· 5mm輯距薄通3次，4mm輯距下片冷卻。
[0050] 實施例6
[0051] 本發(fā)明實施例所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，主要由以下步驟 組成：
[0052] (1)取丁腈橡膠850克和順丁橡膠150克密煉6分鐘后，加入補強劑600克、納米 蒙脫土 50克、增塑劑100克密煉5分鐘；
[0053] (2)再繼續(xù)加入氧化鋅50克、硬脂酸10克、分散劑20克、防老劑30克混煉6分鐘 排料，溫度控制在125°C，停放48小時；
[0054] (3)在開煉機上加入硫化劑70克，0. 5mm輯距薄通3次，4mm輯距下片冷卻。
[0055] 實施例7
[0056] 本發(fā)明實施例所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，主要由以下步驟 組成：
[0057] (1)取丁腈橡膠850克和順丁橡膠150克密煉6分鐘后，加入補強劑600克、納米 蒙脫土 20克、增塑劑100克密煉5分鐘；
[0058] (2)再繼續(xù)加入氧化鋅50克、硬脂酸10克、分散劑20克、防老劑30克混煉6分鐘 排料，溫度控制在125°C，停放48小時；
[0059] (3)在開煉機上加入硫化劑70克，0· 5mm輯距薄通3次，4mm輯距下片冷卻。
[0060] 實施例8
[0061] 本發(fā)明實施例所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，主要由以下步驟 組成：
[0062] (1)取丁腈橡膠850克和順丁橡膠150克密煉6分鐘后，加入補強劑700克、納米 蒙脫土 20克、增塑劑150克密煉5分鐘；
[0063] (2)再繼續(xù)加入氧化鋅50克、硬脂酸10克、分散劑20克、防老劑30克混煉6分鐘 排料，溫度控制在125°C，停放48小時；
[0064] (3)在開煉機上加入硫化劑70克，0. 5mm輯距薄通3次，4mm輯距下片冷卻。
[0065] 以上本發(fā)明實施例所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料及其制備方法，其測試 方法為：
[0066] ①硫化橡膠的脆化溫度測試按照GB/T 15256-1994硫化橡膠低溫脆性的測定（多 試樣法）測試；②硫化橡膠的TR10測試按照ISO 2921-2005硫化橡膠-低溫特性-溫 度回升縮（TR)試驗測試；③硫化橡膠在901號標準油中的體積變化率測試按照GB/T 1690-2006硫化橡膠或熱塑性橡膠耐液體試驗方法測試。
[0067] 對比例1
[0068] 將丁腈橡膠1000克密煉4分鐘后，加入半補強炭黑700克、增塑劑100克密煉5 分鐘后，加入氧化鋅50克、硬脂酸10克、分散劑20克、防老劑30克混煉6分鐘排料，溫度 控制在125°C，停放48小時，開煉機上加入硫化劑70克，0. 5mm輥距薄通3次，4mm輥距下片 冷卻。
[0069] 對比例2
[0070] 將順丁橡膠1000克密煉4分鐘后，加入半補強炭黑700克、增塑劑100克密煉5 分鐘后，加入氧化鋅50克、硬脂酸10克、分散劑20克、防老劑30克混煉6分鐘排料，溫度 控制在125°C，停放48小時，開煉機上加入硫化劑70克，0. 5mm輥距薄通3次，4mm輥距下片 冷卻。
[0071] 對比例3
[0072] 將丁腈橡膠900克和順丁橡膠100克密煉4分鐘后，加入半補強炭黑700克、增塑 劑100克密煉5分鐘后，加入氧化鋅50克、硬脂酸10克、分散劑20克、防老劑30克混煉6 分鐘排料，溫度控制在125°C，停放48小時，開煉機上加入硫化劑70克，0. 5mm輥距薄通3 次，4mm輥距下片冷卻。
[0073] 表1硫化橡膠的性能
[0074]
[0075]
[0076] 注：體積變化率測試條件為100°C *70小時
[0077] 從表1可以看出，與對比例相比，本發(fā)明得到的硫化橡膠具有優(yōu)異的耐低溫性能 和耐油性。
[0078] 以上實施例是本發(fā)明較優(yōu)選【具體實施方式】的幾種，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根 據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容對本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改性和調(diào)整，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本技術(shù)方案 范圍內(nèi)進行的通常變化和替換應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，其特征在于，由以下步驟組成，材料 組成以重量份數(shù)計算： (1) 取丁腈橡膠80-100份和順丁橡膠0-20份密煉3-6分鐘后，依次加入補強劑60-80 份、納米蒙脫土 0-5份、增塑劑10-20份密煉4-6分鐘； (2) 再繼續(xù)依次加入活性劑5-8份、分散劑1-3份、防老劑2-4份混煉5-7分鐘排料，溫 度控制在120°C _130°C，停放至少24小時； (3) 在開煉機上加入硫化劑6-8份，0. 5mm輯距薄通3次，4mm輯距下片冷卻。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，其特征在于：所述 丁腈橡膠為門尼粘度ML1+4100°C測試條件下控制在60~80之間，丙烯腈含量應(yīng)低于25%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，其特征在于：所述 順丁橡膠，優(yōu)選牌號為BR9000。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，其特征在于：所述 硫化劑為過氧化物引發(fā)劑及助交聯(lián)劑復(fù)合體，過氧化物引發(fā)劑優(yōu)選雙叔丁過氧基-二異丙 基苯、過氧化二異丙苯中的一種或其混合物；助交聯(lián)劑優(yōu)選三烯丙基異三聚氰酸酯、三羥甲 基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一種或混合物，其中助交聯(lián)劑不少于1份。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，其特征在于：所述 活性劑為氧化鋅和硬脂酸復(fù)合體，其中氧化鋅用量應(yīng)不少于3份。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，其特征在于：所述 分散劑為飽和脂肪酸酯類流動分散劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，其特征在于：所述 補強填充劑為中粒子熱烈法炭黑或半補強炭黑中任意一種或兩種并用。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，其特征在于：所述 增塑劑，優(yōu)先采用聚醚類增塑劑TP-90B。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐低溫、耐油橡膠密封復(fù)合材料制備方法，其特征在于：所述 納米蒙脫土為烷基胺處理的蒙脫土。
【文檔編號】C08K5/14GK105885130SQ201510014744
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月13日
【發(fā)明人】古伍賢, 張江龍, 段景寬
【申請人】奉化聯(lián)邦橡膠有限公司