一種耐熱耐磨密封圈橡膠材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及橡膠材料技術領域，特別是一種耐熱耐磨密封圈橡膠材料及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 密封圈為汽車上常用的密封原件，主要用于靜密封和往復運動密封。汽車燃油栗 中常用的密封件是密封圈，密封圈具有良好的密封性能，使用范圍廣，因此在汽車的設計中 得到越來越多的應用。密封圈材料的選擇對其密封性能和使用壽命有著重要意義，材料的 性能直接影響密封圈的使用性能?，F(xiàn)有技術中的密封圈的材質通常存在強度性能低和易老 化的缺陷，因而嚴重影了密封圈的使用壽命。
[0003]密封圈是材料力學性能、化學性能的綜合應用，為保證密封圈具有長久的使用壽 命和良好的密封性能，在選擇密封圈時，首先要避免產生強度破壞和端面變形，因此必須選 擇具有一定耐磨性能的材料。同時為防止密封圈不斷受熱膨脹，其應力應大于材料的許可 應力，因此必須選擇具有具有耐熱性的材料。此外，為依然保持密封部位的拉伸、壓縮應力 松弛性能穩(wěn)定性，使密封圈的密封性能保持穩(wěn)定，密封材料必須具有良好的耐候性能。

【發(fā)明內容】

[0004] 基于【背景技術】存在的問題，本發(fā)明提出了一種耐熱耐磨密封圈橡膠材料及其制備 方法，所述密封圈橡膠材料具有良好的耐熱性、耐磨性以及優(yōu)異的耐候性能，使用壽命長， 且生產效率高，成本低。
[0005] 本發(fā)明提出的一種耐熱耐磨密封圈橡膠材料，其原料按重量份包括:丁腈橡膠75-90份，聚丁二烯橡膠20-40份，三元乙丙橡膠20-40份，改性二硫化鉬5-10份，聚四氟乙烯6-12份，短切玻璃纖維3-10份，炭黑6-12份，輕鈣4-10份，氧化鋅2-5份，硬脂酸0.5-1份，油酸 二乙醇胺硼酸酯0.4-0.6份，干性油醇酸樹脂3-5份，2-硫醇基甲基苯并咪唑鋅鹽0.8-1.2 份，防老劑RD 0.1-0.3份，促進劑D 0.2-0.4份，促進劑DM 0.3-0.6份，促進劑TT 0.2-0.4 份，硫磺0.1-0.3份，硫化助劑0.1-0.3份，鄰苯二甲酸二丁酯0.5-1份，甲基含氫硅油3-10 份；
[0006] 所述改性二硫化鉬的制備方法包括:將M〇S2研磨至粒徑為20-40目，加入乙醇攪拌 均勻，依次加入CTAB和PEG，升溫至70-85°C，攪拌20-24h，靜置10-12h后，抽濾，洗滌，真空干 燥，得到所述改性二硫化鉬。
[0007] 在【具體實施方式】中，丁腈橡膠的重量份可以為76、78、80、82、84、86、88;聚丁二烯 橡膠的重量份可以為21、23、25、27、29、31、33、35、37、39份;三元乙丙橡膠的重量份可以為 21、23、25、27、29、31、33、35、37、39份；改性二硫化鉬的重量份可以為6·5、7·2、7·9、8·3、 8.8、9.1、9.7;聚四氟乙烯的重量份可以為6.5、7.2、7.9、8.3、8.8、9.1、9.7、10.3、10.8、 11.5;短切玻璃纖維的重量份可以為3.7、4.5、5.2、5.9、6.3、6.8、7.1、8.7、9.3、9.8;炭黑的 重量份可以為 6.5、7.2、7.9、8.3、8.8、9.1、9.7、10.3、10.8、11.5;輕鈣的重量份可以為4.5、 5.2、5.9、6.3、6.8、7.1、8.7、9.3、9.8;氧化鋅的重量份可以為2.2、2.3、2.5、2.7、2.8、3.3、 3.6、3.8、4.3、4.5、4.7;硬脂酸的重量份可以為0.52、0.58、0.61、0.67、0.72、0.78、0.74、 0·88、0·95〇
[0008] 優(yōu)選地，MoS2、CTAB、PEG 的重量配比為 100:5-10:10-20。
[0009] 優(yōu)選地，所述丁腈橡膠是由丁腈橡膠2707和丁腈橡膠6240組成，丁腈橡膠2707和 丁腈橡膠6240的重量配比為6-8:1。
[0010] 優(yōu)選地，所述炭黑是由炭黑N330和炭黑N550組成，炭黑N330和炭黑N550的重量配 比為1:3-5。
[0011]優(yōu)選地，所述硫化助劑是由金屬氧化物和輔助劑組成;優(yōu)選地，所述硫化助劑是由 氧化鋅和2-巰基咪唑啉組成，氧化鋅和2-巰基咪唑啉的重量配比為1:0.8-1。
[0012] 優(yōu)選地，丁腈橡膠，聚丁二稀橡膠，三元乙丙橡膠的重量配比為:80-85:25-30:30-35〇
[0013]優(yōu)選地，所述的耐熱耐磨密封圈橡膠材料，其原料按重量份包括:丁腈橡膠80-85 份，聚丁二烯橡膠25-35份，三元乙丙橡膠30-35份，改性二硫化鉬7-9份，聚四氟乙烯8-10 份，短切玻璃纖維5-8份，炭黑8-10份，輕鈣6-8份，氧化鋅3-4份，硬脂酸0.7-0.9份，油酸二 乙醇胺硼酸酯〇 . 4-0.5份、干性油醇酸樹脂4-5份，2-硫醇基甲基苯并咪唑鋅鹽0.9-1.1份， 防老劑RD 0.1-0.2份，促進劑D 0.3-0.4份，促進劑DM 0.4-0.5份，促進劑TT 0.3-0.4份，硫 磺0.2-0.3份，硫化助劑0.1-0.2份，鄰苯二甲酸二丁酯0.7-0.9份，甲基含氫硅油5-8份。
[0014] 本發(fā)明還提出了一種上述耐熱耐磨密封圈橡膠材料的制備方法，包括如下步驟：
[0015] S1、將丁腈橡膠、聚丁二烯橡膠、三元乙丙橡膠投入密煉機中塑煉均勻后，再依次 加入改性二硫化鉬、聚四氟乙烯、短切玻璃纖維、輕鈣、氧化鋅、硬脂酸、油酸二乙醇胺硼酸 酯、干性油醇酸樹脂、2-硫醇基甲基苯并咪唑鋅鹽、防老劑RD、炭黑、鄰苯二甲酸二丁酯、甲 基含氫硅油，混煉均勻，排料，冷卻得到母煉膠；
[0016] S2、將S1得到的母煉膠投入到開煉機中，加入硫磺、硫化助劑、促進劑D、促進劑DM、 促進劑TT，混煉均勻，出片，冷卻，得到終煉膠；
[0017] S3、將S2得到的終煉膠放入硫化機的模具內，進行硫化，硫化結束后冷卻至室溫， 脫模得到所述耐熱耐磨密封圈橡膠材料。
[0018] 優(yōu)選地，所述耐熱耐磨密封圈橡膠材料的制備方法，包括如下步驟：
[0019] S1中，將丁腈橡膠、聚丁二烯橡膠、三元乙丙橡膠投入密煉機中于60-80°C下塑煉 35-45min后，再依次加入改性二硫化鉬、聚四氟乙烯、短切玻璃纖維、輕鈣、氧化鋅、硬脂酸、 油酸二乙醇胺硼酸酯、干性油醇酸樹脂、2-硫醇基甲基苯并咪唑鋅鹽、防老劑RD、炭黑、鄰苯 二甲酸二丁酯、甲基含氫硅油，于70_100°C下混煉15-25min，排料，冷卻得到母煉膠；
[0020] S2、將S1得到的母煉膠投入到開煉機中，加入硫磺、硫化助劑、促進劑D、促進劑DM、 促進劑TT，在35-55°C下混煉10_20min，出片，冷卻，得到終煉膠；
[0021] S3、將S2得到的終煉膠放入硫化機的模具內，在175-195°c下硫化30-40min，冷卻 至室溫，脫模，得到所述耐熱耐磨密封圈橡膠材料。
[0022]本發(fā)明中，采用丁腈橡膠、聚丁二烯橡膠及三元乙丙橡膠配合使用，不僅互溶性 好，還改善了膠料的耐熱性能、粘結力、剛度及交聯(lián)度，所得制品的極性、彈性及粘結性能優(yōu) 異;丁腈橡膠本身具有優(yōu)異的彈性、耐油性、耐介質及耐疲勞性，與環(huán)氧化天然橡膠配合使 用，可使密封圈的耐熱性、耐老化性能得到顯著提高;并且一定比例的不同丙烯腈含量的丁 腈橡膠2707和與腈橡膠6240并用，可提高橡膠自身的耐熱性能及耐介質性能，并最大限度 地保證了密封圈材料的密封性、耐候性;通過CTAB和PEG改性得到的二硫化鉬，由于M 〇S2微 粒表面有富硫吸附層存在，表面呈現(xiàn)負電荷，帶有陽離子基團的CTAB加入體系后，必然改變 M〇S2微粒表面的帶電性，這種兩親分子以其極性基朝向固體，帶有吸附層的固體表面裸露 出的是碳氫等親油性基團，與丁腈橡膠等基料形成良好的相容性;與此同時改性劑還采用 了聚乙二醇(PEG)，其分子式中只含有羥基和醚基兩種親水基而無疏水基，可被吸附在被分 散的M 〇S2顆粒表面，形成了一層具有較強的"空間位阻"效應大分子親水膜，可以進一步增 大M 〇S2顆粒間的排斥能，增強體系的分散性和穩(wěn)定性，并切借助于高濃度的有機大分子鏈 對MoS 2顆粒進行包覆改性，使MoS2的每個顆粒處于一個相對隔絕的狀態(tài)，可以抑制MoS2顆粒 的團聚現(xiàn)象;通過上述兩種改性劑復配改性得到的二硫化鉬，可以以微米尺度分散在丁腈 橡膠等的基料中，保持著其特有的片層結構，進而可以顯著增強密封圈的耐磨性能和其他 力學性能;此外，本發(fā)明中還加入了一定比例的炭黑N330和炭黑N550混合使用并控制兩者 的添加量，可保證密封圈材料的彈性，保證材料的拉伸、壓縮應力松弛性能在一合理的范圍 內，使產品的密封性能隨時間變化無明顯變化，延長使用壽命;加入聚四氟乙烯和短切玻璃 纖維的補強填充劑，進一步提高了本發(fā)明的耐磨性能，減低本發(fā)明的成本，并在橡膠材料中 形成支架結構，從而可以進一步提尚廣品的機械性能和耐熱性能;硬脂酸、氧化梓可以提尚 橡膠硫化時的硫化效率、提高密封圈材料的耐熱性能以及改善密封件材料的物理力學性 能；由硫磺、促進劑D、促進劑DM、促進劑TT組成的快速硫化體系使基料的分子鏈起交聯(lián)反 應，使線形分子形成立體網狀結構，可塑性降低，彈性強度增加，并且材料在制備過程中的 硫化成型時間大大縮短，硫化后力學性能大大提高;加入的2-硫醇基甲基苯并咪唑鋅鹽和 對苯二胺類防老劑RD，可在硫化膠表面形成連續(xù)的大分子防護膜，提高材料的耐腐蝕性能； 加入硫磺作為硫化劑，由此形成一種有效硫化體系，抗硫化返原性好，且硫化均勻，適用于 厚制品硫化，得到的硫化膠也具有良好的耐熱性和耐壓縮變形性