一種耐高低溫隔油密封件材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橡膠材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種耐高低溫隔油密封件材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在機(jī)械轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)中，含油軸承等軸承組件的使用通常是必不可少的。含油軸承組 明顯的一個優(yōu)勢來源于良好的潤滑作用，而含油軸承的良好潤滑作用是依靠軸承的滑動表 面保持有一層油膜，該油膜又是依靠具有微孔結(jié)構(gòu)的軸承體的微孔所貯存的潤滑油實(shí)現(xiàn) 的。隨著油的消耗，為保證能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須要補(bǔ)充潤滑油。為保證含油軸承組在一定期限 內(nèi)能夠正常使用，通常在含油軸承組件內(nèi)設(shè)置有儲油密封艙，由于儲油密封艙只通過開口 與軸承體相接觸，為防止儲油密封艙的滲漏和外泄，在該開口和軸承體間必須設(shè)有一個隔 油密封件。隔油密封件的作用是防止水、空氣中的粉塵等進(jìn)入軸承系統(tǒng)，同時避免儲油密封 艙內(nèi)的潤滑油滲漏和外泄，以防止含油軸承組系統(tǒng)失效。
[0003] 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，含油軸承組的運(yùn)轉(zhuǎn)條件越來越苛刻，如高溫、低溫、高壓，各 種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，易燃易爆介質(zhì)等，尤其是儲油密封艙內(nèi)的潤滑油不斷受熱膨脹和降溫收 縮，為防止冷熱交替應(yīng)力大于材料的許可應(yīng)力，隔油密封件材料必須具有良好的耐高低溫 性。同時為避免潤化油等制品對密封件的腐蝕，增大端面的間隙，使介質(zhì)泄漏量增加，也必 須選擇一種耐腐蝕性好的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出了一種耐高低溫隔油密封件橡膠材料及其制備方法，所述密封件橡膠 材料具有良好耐高低溫性以及優(yōu)異的耐腐蝕性能，使用壽命長，且生產(chǎn)效率高，成本低。
[0005] 本發(fā)明提出的一種耐高低溫隔油密封件材料，其原料按重量份包括:丁腈橡膠75-90份，環(huán)氧化天然橡膠20-40份，高耐磨炭黑6-12份，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑3-6份，改性納米氮化硼6-12份，輕鈣4-10份，氧化鋅3-6份，硬脂酸0.2-0.6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4010 0.1-0.3份，促進(jìn)劑 DM 0.2-0.4份，促進(jìn)劑CZ 1-1.2份，促進(jìn)劑TMTD 0.2-0.4份，硫磺0.1-0.2份，硫化助劑0· ΙΟ. 3份 ，古馬隆樹脂0.5-1 份， 環(huán)烷油 3-10份；
[0006] 所述改性納米氮化硼的制備方法包括:向納米氮化硼中加入90_95wt%的乙醇，在 氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，加入單體ZDMA和引發(fā)劑AIBN，升溫至55-75°C，攪拌2-4h，在60-80°C下 真空干燥6-8h，再加入索氏提取器中，用90-95wt %的乙醇提取24-48h，得到所述改性納米 氮化硼。
[0007] 在【具體實(shí)施方式】中，丁腈橡膠的重量份可以為76、78、80、82、84、86、88;環(huán)氧化天 然橡膠的重量份可以為21、23、25、27、29、31、33、35、37、39份;高耐磨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;半補(bǔ)強(qiáng)炭黑的重量份可以為3.2、3.6、 4.1、4.5、4.9、5.2、5.5、5.9;改性納米氮化硼的重量份可以為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3.2、3.6、4.1、4.5、4.9、5.2、5.5、5.9;硬脂酸的重量份可以為0.22、 0·28、0·31、0·37、0·42、0·48、0·54、0·58。
[0008] 優(yōu)選地，所述納米氮化硼、單體ZDMA、引發(fā)劑ΑΙΒΝ的重量配比為100 :5-10 :0.1-0.5〇
[0009] 優(yōu)選地，所述丁腈橡膠是由丁腈橡膠N241和丁腈橡膠N240S組成，丁腈橡膠N241和 丁腈橡膠N240S的重量配比為1:8-10。
[0010] 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。
[0011] 優(yōu)選地，所述環(huán)烷油中飽和烴含量為88-90wt %，芳烴含量10-12wt %，酸值< 0·15mgK0H/g。
[0012] 優(yōu)選地，促進(jìn)劑DM、促進(jìn)劑CZ和促進(jìn)劑TMTD的重量配比為:0.2-0.3:1.1-1.2:0.3-0.4。
[0013] 優(yōu)選地，所述耐高低溫隔油密封件材料，其原料按重量份包括:丁腈橡膠80-85份， 環(huán)氧化天然橡膠25-35份，高耐磨炭黑8-10份，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑4-5份，改性納米氮化硼8-10份， 輕鈣6-8份，氧化鋅4-5份，硬脂酸0.3-0.5份，油酸二乙醇胺硼酸酯0.5-0.6份，干性油醇酸 樹脂3-4份，2-硫醇基甲基苯并咪唑鋅鹽0.9-1.1份，防老劑4010 0.1-0.2份，促進(jìn)劑DM 0.3-0.4份，促進(jìn)劑CZ 1-1.1份，促進(jìn)劑TMTD 0.3-0.4份，硫磺0.1-0.2份，硫化助劑0.1-0.2 份，古馬隆樹脂〇. 6-0.8份，環(huán)烷油5-8份。
[0014] 本發(fā)明還提出了一種上述耐高低溫隔油密封件材料的制備方法，包括如下步驟：
[0015] S1、將丁腈橡膠、環(huán)氧化天然橡膠投入密煉機(jī)中塑煉均勻后，再依次加入改性納米 氮化硼、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4010、高耐磨炭黑、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、古馬隆樹脂、環(huán)烷油，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(jī)中，加入硫磺、硫化助劑、促進(jìn)劑DM、促進(jìn)劑 CZ、促進(jìn)劑TMTD，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(jī)的模具內(nèi)，進(jìn)行硫化，硫化結(jié)束后冷卻至室溫， 脫模，得到所述耐高低溫隔油密封件橡膠材料。
[0018] 優(yōu)選地，所述耐高低溫隔油密封件材料的制備方法，包括如下步驟：
[0019] S1、將丁腈橡膠、環(huán)氧化天然橡膠投入密煉機(jī)中于60-80°C下塑煉35-45min后，再 依次加入改性納米氮化硼、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4010、高耐磨炭黑、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑、古馬隆樹脂、環(huán)烷油， 于90-110°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(jī)中，加入硫磺、硫化助劑、促進(jìn)劑DM、促進(jìn)劑 CZ、促進(jìn)劑TMTD，在30-50°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(jī)的模具內(nèi)，在175-185°c下硫化30-40min，冷卻 至室溫，脫模，得到所述耐高低溫隔油密封件橡膠材料。
[0022]本發(fā)明中，采用丁腈橡膠與環(huán)氧化天然橡膠配合使用，不僅互溶性好，還能改善膠 料的耐高低溫性能、粘結(jié)力、剛度及交聯(lián)度，所得制品的極性、彈性及粘結(jié)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(zhì)及耐疲勞性，與環(huán)氧化天然橡膠配合使用，可使隔 油密封件的耐熱性、耐老化性能也顯著提高;并且一定比例的不同丙烯腈含量的丁腈橡膠 N241與丁腈橡膠N240S并用，可提高橡膠自身的耐高低溫性能及耐介質(zhì)性能，并最大限度地 保證了隔油密封件的密封性、耐候性;一定比例的高耐磨炭黑和半補(bǔ)強(qiáng)炭黑混合使用并控 制兩者的添加量，可保證隔油密封件材料的彈性，增加密封性能，同時保證材料的拉伸、壓 縮應(yīng)力松弛性能在一合理的范圍內(nèi)，使產(chǎn)品的密封性能隨時間無明顯變化，延長使用壽命； 改性納米氮化硼通過ZDMA原位聚合改性可以改善納米氮化硼與丁腈橡膠以及環(huán)氧化天然 橡膠基料間的界面作用，提高其在所述基料中的分散效果，這有利于充分發(fā)揮納米氮化硼 的功能效應(yīng)，極大得增強(qiáng)了制品的耐溫變化性能以及耐老化性能;加入硬脂酸、氧化鋅則可 以提尚橡膠硫化時的硫化效率、提尚隔油密封件材料的導(dǎo)熱性能以及物理力學(xué)性能；由硫 磺、促進(jìn)劑DM、促進(jìn)劑CZ、促進(jìn)劑TMTD組成的快速硫化體系則可使基料的分子鏈起交聯(lián)反 應(yīng)，使線形分子形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性降低，彈性強(qiáng)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(xué)性能大大提高;加入2-硫醇基甲基苯并咪唑鋅鹽和對 苯二胺類防老劑4010，可在硫化膠表面形成連續(xù)的大分子防護(hù)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;一定比例的氧化鋅和2-巰基咪唑啉形成的硫化助劑體系，其可以與丁腈橡膠以及環(huán)氧化天然橡膠適度反應(yīng)，抑制 高溫氛圍中的交聯(lián)形態(tài)的改變、聚合物鏈的切斷，即便對于長期的熱老化也難以產(chǎn)生物性 降低的效果;古馬隆樹脂作為增塑劑使用，可提高本發(fā)明可塑性，降低了原料粘度和混煉時 的溫度，改善分散性與混合性;采用環(huán)烷油類增塑劑，并限定環(huán)烷油各組分含量，可提高隔 油密封件材料的耐低溫性能并保證低溫下性能穩(wěn)定，提供良好的加工