一種復(fù)合密封材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種復(fù)合密封材料及其制備方法，尤其涉及 一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)、石油化工、航空、機(jī)械制造等行業(yè)中端面密封的復(fù)合密封材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前機(jī)動(dòng)車(chē)、石油化工、航空、機(jī)械制造等行業(yè)由于特殊的工作環(huán)境，對(duì)端面密封 材料的要求也較為嚴(yán)苛。密封端面形狀復(fù)雜，粗糙度大，可能存在氣孔、砂眼、裂紋等缺陷， 而且密封端面材料剛度較低，因此選用的密封材料必須具備高壓縮回彈性才能確保密封的 要求。同時(shí)，密封材料通常工作在振動(dòng)和溫度波動(dòng)的環(huán)境中，為了延長(zhǎng)密封材料的使用壽 命，對(duì)其抗蠕變松弛能力的要求也越發(fā)嚴(yán)格。再次，密封材料長(zhǎng)期工作在流體環(huán)境中，其致 密性必須優(yōu)良才能抵御滲漏或泄漏的發(fā)生。近年來(lái)，常用的密封材料主要有石棉復(fù)合板、石 墨復(fù)合板、橡膠金屬?gòu)?fù)合板。對(duì)于石棉復(fù)合板、石墨復(fù)合板，由于其致癌、強(qiáng)度差、易破損等 原因逐漸被橡膠金屬?gòu)?fù)合板所替代。但是，橡膠金屬?gòu)?fù)合板雖然相對(duì)于石棉復(fù)合板、石墨復(fù) 合板有較高的應(yīng)用價(jià)值，但是也出現(xiàn)了一些技術(shù)問(wèn)題，如隔熱性不理想，橡膠層易破損，使 用壽命不長(zhǎng)等，對(duì)其應(yīng)用造成一定制約。橡膠金屬?gòu)?fù)合板是以金屬薄板為基材，在其兩面 或單面涂覆一定厚度的橡膠涂層而制得，其中橡膠涂層可以是發(fā)泡涂層也可以是未發(fā)泡涂 層。橡膠涂層和金屬?gòu)?fù)合后的橡膠金屬?gòu)?fù)合板，橡膠涂層以丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠、氟橡 膠等為原料，利用上述橡膠的耐熱、耐油、耐老化、高彈性等特性以及金屬的高強(qiáng)度，在密封 領(lǐng)域發(fā)揮著較好的密封作用。對(duì)于未發(fā)泡橡膠涂層和金屬?gòu)?fù)合后的橡膠金屬?gòu)?fù)合板，涂層 較薄，一般為〇. 02~0. 03mm，只適用于粗糙度小和高面壓的密封端面，對(duì)于粗糙度高和低 面壓的密封端面則密封性能不佳，同時(shí)由于厚度較小，使得減震和隔熱性能也受到很大的 影響。雖然少數(shù)國(guó)外廠家生產(chǎn)的特殊品種涂層厚度能達(dá)到0.06~0. 1_，但是其施工困難， 成本頗高。對(duì)于發(fā)泡橡膠涂層和金屬?gòu)?fù)合后的發(fā)泡橡膠金屬?gòu)?fù)合板，發(fā)泡橡膠涂層具有氣 孔結(jié)構(gòu)，厚度較厚，很大程度上彌補(bǔ)了未發(fā)泡橡膠涂層金屬?gòu)?fù)合板的不足，同等壓力條件下 壓縮率顯著增大，減震、隔熱性能增加，但是橡膠經(jīng)發(fā)泡后強(qiáng)度明顯降低，發(fā)泡涂層易破損， 耐磨性差，影響了發(fā)泡橡膠金屬?gòu)?fù)合板的使用壽命，另外發(fā)泡橡膠涂層表面較粗糙，致密性 差，導(dǎo)致涂層的耐腐蝕性能變差，高壓工況下的密封性能顯著下降。再次，兩種單一橡膠金 屬?gòu)?fù)合板，即橡膠金屬?gòu)?fù)合板和發(fā)泡橡膠金屬?gòu)?fù)合板，因橡膠長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境，易老化， 與周?chē)考装l(fā)生粘連，導(dǎo)致破損及拆機(jī)時(shí)的損壞，難以再次利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合密封材料，它是以金屬為基材，在基材上覆著粘接 涂層、發(fā)泡橡膠涂層、橡膠涂層、樹(shù)脂涂層所形成的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，旨在解決現(xiàn)有技術(shù) 密封材料壓縮回彈性、減震隔熱性差，強(qiáng)度低，易腐蝕，易粘連，密封效果不佳等技術(shù)問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明的另一目的是提供一種復(fù)合密封材料的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，復(fù)合密封材料包括最里層的金屬基材、金屬基材 表面的粘接涂層、粘接涂層上的發(fā)泡橡膠涂層、發(fā)泡橡膠涂層上的橡膠涂層，以及最外層的 樹(shù)脂涂層。
[0006] 所述粘接涂層為橡膠金屬粘結(jié)劑固化層。
[0007] 優(yōu)選地，所述橡膠金屬粘接劑為開(kāi)姆洛克（Chemlok) 220或205。
[0008] 所述發(fā)泡橡膠涂層的主要組成及重量份數(shù)為：丁腈橡膠100份、酚醛樹(shù)脂30~50 份、炭黑30~60份、氧化鋅3~6份、過(guò)氧化二異丙苯（DCP) 2~3份、發(fā)泡劑5~15份、 發(fā)泡助劑3~10份、2, 2, 4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體（RD) 1份、鄰苯二甲酸二辛酯 (DOP) 5 ~15 份。
[0009] 優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺（AC)或二亞硝基五次甲基四胺（H)，所述發(fā) 泡助劑為尿素或水楊酸。
[0010] 優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺，發(fā)泡助劑為尿素。
[0011] 優(yōu)選地，所述發(fā)泡劑為二亞硝基五次甲基四胺，發(fā)泡助劑為水楊酸。
[0012] 優(yōu)選地，所述硫化促進(jìn)劑為N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺（CZ)和二硫化四甲 基秋蘭姆（TMTD)。
[0013] 所述發(fā)泡橡膠涂層中存在閉孔型微孔，微孔直徑為0. 05~0. 15 _。
[0014] 所述發(fā)泡橡膠涂層厚度為〇· 2~0· 4mm。
[0015] 所述橡膠涂層的主要組成及重量份數(shù)為：丁腈橡膠100份、酚醛樹(shù)脂50~80份、 炭黑20~50份、氧化鋅3~6份、硫黃1~3份、硫化促進(jìn)劑1~2. 5份、2, 2, 4-三甲 基-1,2-二氫化喹啉聚合體（RD) 1份、鄰苯二甲酸二辛酯（DOP) 5~15份。
[0016] 所述樹(shù)脂涂層主要組成和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為氟碳樹(shù)脂55~65%、聚四氟乙烯32~ 42%、分散劑2. 5~3. 5%。
[0017] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種復(fù)合密封材料的生產(chǎn)方法，包括以下步驟。
[0018] (1)金屬基材的處理：將金屬基材進(jìn)行噴砂、脫脂、干燥處理后備用。
[0019] (2)粘接劑的涂覆：將橡膠金屬粘接劑用乙酸乙酯稀釋?zhuān)缓髮⑾♂屢和扛灿诓襟E (1)己處理后的金屬基材表面，在100~150°C下固化10~20分鐘后取出備用。
[0020] (3)發(fā)泡橡膠涂料的配制及涂覆：將100份丁腈橡膠生膠塑煉后用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 乙酸乙酯20~40%、乙酸丁酯40~60%、二甲苯10~20%的混合溶劑溶解，再加入酚醛樹(shù) 脂30~50份、炭黑30~60份、氧化鋅3~6份、過(guò)氧化二異丙苯（DCP) 2~3份、發(fā)泡劑 5~15份、發(fā)泡助劑3~10、2, 2, 4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體（RD) 1份、鄰苯二甲 酸二辛酯（DOP) 5~15份進(jìn)行碾磨，然后加入流平劑分散均勻，得到發(fā)泡橡膠涂料，最后將 發(fā)泡橡膠涂料涂覆于步驟（2)已固化的粘接涂層上，待溶劑揮發(fā)完全后備用。
[0021] (4)橡膠涂料的配制及涂覆：將100份丁腈橡膠生膠塑煉后用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為乙酸 乙酯50~60%、乙酸丁酯30~40%、二甲苯5~10%的混合溶劑溶解，再加入酚醛樹(shù)脂50~ 80份、炭黑20~50份、氧化鋅3~6份、硫黃1~3份、硫化促進(jìn)劑1~2. 5份、2, 2, 4-三 甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體（RD)1份、鄰苯二甲酸二辛酯（D0P)5~15份進(jìn)行碾磨，然后 加入流平劑、消泡劑并分散均勻，得到橡膠涂料，最后將橡膠涂料涂覆于步驟（3)制得的發(fā) 泡橡膠層上，待溶劑揮發(fā)完全后備用。
[0022] (5)樹(shù)脂涂料的配制及涂覆：將質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20~40%的水性氟碳樹(shù)脂、10~30%的 水性聚四氟乙烯乳液、1~2%的水性分散劑、5~10%乙醇、38~44%水混合均勻，制得樹(shù)脂涂料 后涂覆于步驟（4)制得的橡膠層上，在70~80°C下烘干后備用。
[0023] (6)固化成型：將步驟（5)制得的復(fù)合材料于110~140°C下進(jìn)行一段硫化3~10 分鐘，再在160~180°C下進(jìn)行二段硫化15~30分鐘。
[0024] 步驟（2 )、步驟（3 )、步驟（4 )、步驟（5 )所述涂覆工藝選自噴涂、滾涂、淋涂、浸涂中 的任意一種。
[0025] 優(yōu)選地，所述流平劑為T(mén)EGO flow 300,消泡劑為BYK 066N。
[0026] 本發(fā)明采用在金屬基材上涂覆多層涂層的方法制備了復(fù)合密封材料。該復(fù)合密封 材料涂層兼具發(fā)泡橡膠金屬密封材料和橡膠金屬密封材料二者的優(yōu)勢(shì)，克服了單一涂層所 帶來(lái)的技術(shù)問(wèn)題。該復(fù)合密封材料不僅具有發(fā)泡橡膠金屬密封材料高壓縮率、回彈率的優(yōu) 良密封性能以及優(yōu)良的減震、隔熱性能，同時(shí)具有的橡膠涂層還可以彌補(bǔ)發(fā)泡橡膠涂層表 面粗糙度大的問(wèn)題，顯著提高發(fā)泡橡膠涂層的耐磨、耐液體侵蝕性能。另外，最外層的含氟 耐高溫樹(shù)脂保護(hù)層不僅與丁腈橡膠親和性好，而且硬度高，耐高溫、耐磨性、耐腐蝕，在高溫 環(huán)境下不易粘連，涂層表面不易破損，耐久性好，拆機(jī)后可以反復(fù)利用。該復(fù)合密封材料經(jīng) 測(cè)試，適用于_40°C ~150°C的流體環(huán)境中。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本發(fā)明將通過(guò)以下實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028] 實(shí)施例1。
[0029] 將經(jīng)噴砂處理后的碳鋼板放入超聲波清洗機(jī)中脫脂20分鐘，再放入60°C的烘箱 中進(jìn)行干燥。將開(kāi)姆洛克220粘接劑用乙酸乙酯進(jìn)行稀釋?zhuān)辰觿┡c乙酸乙酯的質(zhì)量比為 1:10,然后將稀釋液淋涂于干燥完全的碳鋼板上，再放入150°C烘箱中固化10分鐘。
[0030] 將100份丁腈橡膠生膠放入開(kāi)式煉膠機(jī)中塑煉后用主要組成及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為乙 酸乙酯40%，乙酸丁酯50%，二甲苯10%的混合溶劑溶解，加入炭黑60份、酚醛樹(shù)脂30份、氧 化鋅6份、AC 15份、尿素8份、DCP 3份、RD 1份、DOP 15份進(jìn)行碾磨，再加入流平劑TEGO flow 300分散均勻，得到發(fā)泡橡膠涂料。最后將發(fā)泡橡膠涂料淋涂于已固化的粘接涂層上， 待溶劑揮發(fā)完全后備用。
[0031] 將100份丁腈橡膠生膠塑煉后用主要組成及質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為乙酸乙酯60%，乙酸丁 酯35%、二甲苯5%的混合溶劑溶解，加入炭黑50份、酚醛樹(shù)脂50份、氧化鋅6份、硫黃3份、 CZ 1份、TMTD 0.5份、RD 1份、DOP 15份進(jìn)行碾磨，加入流平劑TEGO flow 300、消泡劑BYK 066N并分散均勻，得到橡膠涂料。然后將橡膠涂料淋涂于發(fā)泡橡膠層表面，待溶劑揮發(fā)完全 后備用。
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