本發(fā)明涉及密封圈制品，具體為一種耐熱耐磨o型密封圈及其制備方法。

背景技術：

1、橡膠密封制品廣泛應用于各種機械設備中，o型密封圈是一種截面為圓形的橡膠密封圈，主要用于液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中的靜密封和往復運動密封，在各個領域應用廣泛；隨著儀器精密化發(fā)展，儀器的拆卸變得更加困難，此外在高溫高壓及磨損粒子較多的環(huán)境中作業(yè)時，o型密封制品常會因性能下降引起密封失效，使得密封制品與機械設備之間的接觸應力被釋放，影響生產(chǎn)安全；因此必須要求o型密封圈在耐熱、耐磨等性能上較高的要求，但現(xiàn)有的o型密封圈均達不到要求。

2、目前o型密封圈常用的材料包括丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟橡膠等，丁腈橡膠雖然具有高耐磨和化學性能穩(wěn)定的優(yōu)點，但在高溫環(huán)境下，其硬度可能降低，彈性減弱，從而影響耐熱性能；丙烯酸酯橡膠和氟橡膠等耐高溫材料雖然能提高耐熱性能，但成本較高，加工難度也較大；天然橡膠(nr)具有高強度、高彈性、抗撕裂等性能及優(yōu)異的加工性能，但其中含有大量不飽和雙鍵，極易發(fā)生化學反應；硅橡膠密封圈具有壓縮量大、耐候性好等特點，但其耐磨性能有待進一步提升。

3、專利號cn109867886a公開了一種新型抗壓耐磨o型密封圈，將氟橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠和甲基乙烯基硅橡膠等多種橡膠材料混煉在一起，使得制備的o型密封圈能夠適用于不同的工作環(huán)境，但是添加組分較多，成本較大，且并未明顯改善密封圈的耐熱性能，耐磨性能提升也有限?，F(xiàn)有技術中一般通過加入蒙脫土來改善橡膠的耐磨性能，有關研究表明，將具有層狀結構的蒙脫土(mmt)添加到nr中，可以有效提高硫化膠的物理性能和阻隔性能，但是天然橡膠和蒙脫土的相容性較差，混煉后易出現(xiàn)相分離的現(xiàn)象；因此本發(fā)明旨在通過合成一種改性劑，既可以將蒙脫土嵌入到橡膠基體中，又可以與天然橡膠、硅橡膠具有良好的相容性，進而提高密封圈的耐磨耐熱性能，拓寬其應用范圍。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供了一種耐熱耐磨o型密封圈及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術中密封圈耐熱、耐磨性能不佳的問題。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

3、一種耐熱耐磨o型密封圈的制備方法按照以下步驟進行：

4、步驟(1)、氮氣氛圍下，向反應燒瓶中加入鈉基蒙脫土和去離子水，高速攪拌1-3h，靜置過夜，加入十六烷基三甲基溴化銨和結構式為的萘基乙烯基硅氧烷偶聯(lián)劑，攪拌反應，反應結束后，去離子水洗滌至硝酸銀檢測無沉淀，過濾干燥，得到改性蒙脫土。

5、步驟(2)、將天然橡膠和甲基乙烯基硅橡膠在開煉機上薄通5-10次，依次加入改性蒙脫土、氧化鋅、硬脂酸、促進劑cz、促進劑dm、硫磺和防老劑，混煉均勻后薄通3-6次下片，混煉膠停放過夜后，置于模具中切片成型，放入平板硫化機中進行硫化壓片，得到耐熱耐磨o型密封圈。

6、進一步的，步驟(1)中鈉基蒙脫土、十六烷基三甲基溴化銨、萘基乙烯基硅氧烷偶聯(lián)劑的比例關系為100g:(18-25)g:(3-15)g。

7、進一步的，步驟(1)中反應溫度為75-90℃，反應時間為5-12h。

8、進一步的，步驟(2)中天然橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、改性蒙脫土的比例關系為100g:(35-50)g:(2-10)g。

9、進一步的，步驟(2)中硫化溫度為135-145℃、壓力為1.5-2mpa、硫化時間為5-10min。

10、進一步的，步驟(1)中萘基乙烯基硅氧烷偶聯(lián)劑的制備方法按照以下步驟進行：

11、步驟s1、氮氣氛圍下，向反應燒瓶中加入甲基乙烯基二氯硅烷和甲苯，攪拌均勻后，加入2-羥基-6-萘甲酸和氫化鈉，攪拌反應，反應結束后，過濾，飽和食鹽水洗滌有機層，柱層析分離(硅膠，8-15％正庚烷在乙酸乙酯中)，干燥后得到萘基乙烯基硅氧烷二酸。

12、步驟s2、氮氣氛圍下，向反應燒瓶中加入萘基乙烯基硅氧烷二酸和四氫呋喃，攪拌均勻后，加入γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和四丁基溴化銨，在50-65℃下反應12-24h，減壓濃縮，柱層析純化(硅膠，5-10％甲醇在二氯甲烷中)，干燥后得到萘基乙烯基硅氧烷偶聯(lián)劑。

13、進一步的，步驟s1中甲基乙烯基二氯硅烷、2-羥基-6-萘甲酸、氫化鈉的比例關系為1mol:(2.05-2.2)mol:(2.3-2.5)mol。

14、進一步的，步驟s1中反應溫度為95-110℃，反應時間為3-8h。

15、進一步的，步驟s2中萘基乙烯基硅氧烷二酸、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、四丁基溴化銨的比例關系為1mol:(2.4-3.2)mol:(0.05-0.1)mol。

16、相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果：

17、本發(fā)明首先以甲基乙烯基二氯硅烷、2-羥基-6-萘甲酸、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等為原料，合成萘基乙烯基硅氧烷偶聯(lián)劑，再對蒙脫土進行改性，最后經(jīng)過混煉硫化，得到耐熱耐磨o型密封圈；偶聯(lián)劑的加入改善了蒙脫土在橡膠基體中的分散狀況，使原本不相容的無機相和有機相通過偶聯(lián)劑的橋梁作用，可以很好地相互分散，橡膠大分子鏈可以進入到蒙脫土片層間，達到納米尺度的分散。

18、萘基乙烯基硅氧烷偶聯(lián)劑中萘環(huán)具有穩(wěn)定的芳香環(huán)結構，不易旋轉，其剛性結構能夠承受較高的溫度而不易變形或分解，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱性能；改性蒙脫土以納米尺寸分散到天然橡膠基體中，較好地限制了橡膠大分子鏈的運動，其不飽和雙鍵與天然橡膠的不飽和雙鍵發(fā)生化學鍵合、三甲氧基硅烷基團與蒙脫土表面的活性基團產(chǎn)生偶合，從而使硫化膠的交聯(lián)密度增大，整個體系結合緊密，同時其結構中的有機硅氧烷與硅橡膠具有結構上的相似性，改善了界面相容性，使三者間形成相互穿插且交織緊密的網(wǎng)絡結構，有效提高了密封圈的力學性能和耐熱性能。

19、經(jīng)過改性后蒙脫土的片層間距增大，以納米級尺寸均勻地分散在橡膠基體中，這種插層型或剝離型的納米復合材料結構，使得橡膠基體在受到外力作用時，能夠更有效地利用蒙脫土的納米效應，減少應力集中和裂紋擴展的可能性，從而提高材料的耐磨性能。蒙脫土片層在聚合物基體中的均勻分散還能夠減少應力集中和裂紋擴展的可能性，加之改性蒙脫土與天然橡膠和硅橡膠基體的結構十分類似，相容性比較強，三者協(xié)同作用，形成獨特的互穿網(wǎng)絡結構，可以很好的提高密封圈材料的耐磨性能。

20、層狀分布的蒙脫土有效阻隔了氧氣、氮氣的侵入，萘基乙烯基硅氧烷偶聯(lián)劑雙官能團的活性基團分別在蒙脫土片層、天然橡膠及硅橡膠間都有結合點，一是讓蒙脫土片層可以更好地分散或插層到橡膠基體，二是可以使橡膠大分子鏈與蒙脫土結合緊密，其分子運動被限制于蒙脫土片層之間，使整個復合體系形成交織緊密的網(wǎng)狀結構；氣體通過復合材料時必須經(jīng)過延長的路程才能透過，使復合材料的透氣率下降，從而提高了o型密封圈的阻隔性能。

技術特征：

1.一種耐熱耐磨o型密封圈的制備方法，其特征在于，所述制備方法按照以下步驟進行：

2.根據(jù)權利要求1所述的耐熱耐磨o型密封圈的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中鈉基蒙脫土、十六烷基三甲基溴化銨、萘基乙烯基硅氧烷偶聯(lián)劑的比例關系為100g:(18-25)g:(3-15)g。

3.根據(jù)權利要求1所述的耐熱耐磨o型密封圈的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中反應溫度為75-90℃，反應時間為5-12h。

4.根據(jù)權利要求1所述的耐熱耐磨o型密封圈的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中天然橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、改性蒙脫土的比例關系為100g:(35-50)g:(2-10)g。

5.根據(jù)權利要求1所述的耐熱耐磨o型密封圈的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中硫化溫度為135-145℃、壓力為1.5-2mpa、硫化時間為5-10min。

6.根據(jù)權利要求1所述的耐熱耐磨o型密封圈的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中萘基乙烯基硅氧烷偶聯(lián)劑的制備方法按照以下步驟進行：

7.根據(jù)權利要求6所述的耐熱耐磨o型密封圈的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中甲基乙烯基二氯硅烷、2-羥基-6-萘甲酸、氫化鈉的比例關系為1mol:(2.05-2.2)mol:(2.3-2.5)mol。

8.根據(jù)權利要求6所述的耐熱耐磨o型密封圈的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中反應溫度為95-110℃，反應時間為3-8h。

9.根據(jù)權利要求6所述的耐熱耐磨o型密封圈的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中萘基乙烯基硅氧烷二酸、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、四丁基溴化銨的比例關系為1mol:(2.4-3.2)mol:(0.05-0.1)mol。

10.一種耐熱耐磨o型密封圈，其特征在于，由權利要求1-9任一項所述的制備方法得到。

技術總結
本發(fā)明涉及密封圈制品技術領域，且公開了一種耐熱耐磨O型密封圈及其制備方法，以甲基乙烯基二氯硅烷、2?羥基?6?萘甲酸、γ?縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等為原料，合成萘基乙烯基硅氧烷偶聯(lián)劑，再對蒙脫土進行改性，最后經(jīng)過混煉硫化，得到耐熱耐磨O型密封圈；偶聯(lián)劑的加入改善了蒙脫土在橡膠基體中的分散狀況，使原本不相容的無機相和有機相通過偶聯(lián)劑的橋梁作用，可以很好地相互分散，橡膠大分子鏈可以進入到蒙脫土片層間，達到納米尺度的分散；改性蒙脫土與天然橡膠和硅橡膠基體的結構十分類似，相容性比較強，三者協(xié)同作用，形成獨特的互穿網(wǎng)絡結構，可以很好的提高密封圈耐磨、耐熱和阻隔性能。

技術研發(fā)人員：簡鵬,敖煜之,朱翔,程亞南,王湘東,王彩石,左帥
受保護的技術使用者：江蘇中煜橡塑科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10