一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，该方法为：一、将原料置于炼胶机中混炼均匀；二、选择模具，在100℃～110℃下对所述模具预热，然后将混炼均匀后的原料装填于预热的模具中；三、将装填有原料的模具置于平板硫化机中，在压力为10MPa～12MPa的条件下进行硫化处理，脱模后得到橡胶制品。本发明采用温度梯度硫化，使橡胶制品中的硫化剂、促进剂在不同温度段充分分解，既发挥了助剂在各自温度段的效能，又保护了天然橡胶大分子避免在单一高温段硫化带来的部分断链和收缩率不稳定现象，制备的橡胶制品的公差稳定在+0.12%以内，尺寸精度明显高于国家标准。
【专利说明】—种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于核电厂橡胶制品制备【技术领域】，具体涉及一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法。
【背景技术】
[0002]橡胶制品的硫化生产过程可通俗理解为:“高分子聚合物由不具有使用价值的链状结构变成具有使用价值网状结构的过程”。这个过程，人们将其称为“硫化”。而硫化过程涉及到“温度、压力、时间”三要素。
[0003]链状到网状过程需要硫化，而硫化过程中压力、温度、时间所产生的硫化速度与橡胶配方中硫化剂、促进剂(催化剂)密切相关。而硫化、促进(催化)助剂都具有不同的特定分解温度，如果温度过高会促使这些助剂加速分解，从而造成部分助剂损失减量或反应速度过快而影响到制品的收缩。而制品收缩机理非常复杂并具有随机性和不稳定性，最终影响产品的外形几何尺寸。
[0004]比如传统的硫化过程是固定的压力、温度、时间。以模压产品为例，当在一种规定温度下，将半成品胶料在装入模具过程的同时一部分助剂已分解，分解后有两种情况:一种是挥发减量而影响交联效果；另一种是模具在合模过程中处于无压状态，助剂已分解或发挥作用开始交联。这两种情况都会影响制品外形几何尺寸的稳定性。但传统的硫化方法优点是生产过程简单、效率高。所以橡胶行业一般硫化过程中根据不同胶种与配方温度一般选取(150°C?170°C其中任意一段)，单一温度也符合工业化大生产的要求，并符合国家标准允许的宽松公差范围。但是特殊行业的高精度大型橡胶密封制品的外形几何尺寸的控制，国家标准无法满足。例如核电厂核反应堆蒸汽发生器堵板橡胶皮碗，该皮碗用于核电每年大修时密封具有高污染活度的硼酸水，由于硼酸容易结晶，所封堵的蒸汽发生器孔端表面粗糙，因此，对橡胶皮碗外径公差精度要求很高。目前所用的橡胶皮碗采用进口产品，外径经二次打磨而成，打磨后断面(工作面)粗糙，不利于密封。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法。该方法采用温度梯度硫化，使橡胶制品中的硫化齐IJ、促进剂在不同温度段充分分解，既发挥了助剂在各自温度段的效能，又保护了天然橡胶大分子避免在单一高温段硫化带来的部分断链(降解)和收缩率不稳定现象。采用该方法可一次性制备的橡胶制品成品，断面(密封面)光滑，有利于密封，制备的橡胶制品的公差稳定在+0.12%以内，尺寸精度明显高于国家标准。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0007]步骤一、按照所要制备的橡胶制品的配方选择原料，将所述原料置于炼胶机中混炼均匀；[0008]步骤二、按照所要制备的橡胶制品的形状和尺寸选择模具，在100°C?110°C下对所述模具预热，然后将步骤一中混炼均匀后的原料装填于预热的模具中；
[0009]步骤三、将步骤二中装填有原料的模具置于平板硫化机中，在压力为IOMPa?12MPa的条件下进行硫化处理，脱模后得到橡胶制品；所述硫化处理的温度控制过程为:先在100°C?110°C下保温Imin?3min，然后以3°C /min?4°C /min的升温速率升温至120°C?130°C,保温2min?4min后以4°C /min?5°C /min的升温速率升温至130°C?140°C,保温4min?6min后以4°C /min?5°C /min的升温速率升温至145°C?155°C,保温20min?30min后自然冷却。
[0010]上述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，步骤一中所述橡胶制品的配方按重量份计包括:天然橡胶100份，活化剂5?7份，防老剂I?3份，热稳定剂I?3份，抗臭氧剂I?3份，中子吸收剂4?6份，耐核辐射炭黑18?22份，增塑剂4?6份，促进剂I?2份，硫化剂I?2份。
[0011]上述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，步骤一中所述橡胶制品的配方按重量份计包括:天然橡胶100份，活化剂6份，防老剂2份，热稳定剂2份，抗臭氧剂2份，中子吸收剂5份，耐核辐射炭黑20份，增塑剂5份，促进剂1.5份，硫化剂1.5份。
[0012]上述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，所述天然橡胶为I号烟片胶，活化剂为氧化锌和硬脂酸，防老剂为防老剂RD和防老剂MB，热稳定剂为纳米二氧化铈，抗臭氧剂为微晶蜡B10，中子吸收剂为碳化硼，耐核辐射炭黑为蒽油炭黑，增塑剂为癸二酸二丁酯，促进剂为促进剂TMTD和促进剂DM，硫化剂为硫化剂DCP。
[0013]上述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，步骤三中所述压力为llMPa。
[0014]上述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，步骤三中所述硫化处理的温度控制过程为:先在105°C保温2min，然后以3°C /min?4°C /min的升温速率升温至125°C,保温3min后以4°C /min?5°C /min的升温速率升温至135°C,保温5min后以4°C /min?5°C /min的升温速率升温至150°C,恒温25min后自然冷却。
[0015]所述重量份可以为克、两、斤、公斤、吨等重量计量单位。
[0016]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0017]1、本发明采用温度梯度硫化，使橡胶制品中的硫化剂、促进剂在不同温度段充分分解，既发挥了助剂在各自温度段的效能，又保护了天然橡胶大分子避免在单一高温段硫化带来的部分断链(降解)和收缩率不稳定现象。
[0018]2、采用本发明的方法可一次性制备的橡胶制品成品，断面(密封面)光滑，有利于密封，制备的橡胶制品的公差稳定在+0.12%以内，尺寸精度明显高于国家标准(国家标准GB/T3672.1-2002最高精度尺寸公差Ml级为±0.3%)。
[0019]3、本发明的方法可用于生产不同形状和配方的橡胶制品。
[0020]下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明制备的核电厂核反应堆蒸汽发生器堵板橡胶皮碗的结构示意图。【具体实施方式】
[0022]实施例1
[0023]步骤一、将IOOkg I号烟片胶、5kg氧化锌、Ikg硬脂酸、Ikg防老剂RD、Ikg防老剂MB、2kg纳米二氧化铺、2kg微晶腊B10、5kg碳化硼、20kg蒽油炭黑、5kg癸二酸二丁酯、0.5kg促进剂TMTD、Ikg促进剂DM和1.5kg硫化剂DCP (过氧化二异丙苯)一同置于炼胶机中混炼均匀；
[0024]步骤二、按照橡胶皮碗的形状(见图1)和尺寸(外径837mm)选择模具，在105°C下对所述模具预热，然后将步骤一中混炼均匀后的原料装填于预热的模具中；
[0025]步骤三、将步骤二中装填有原料的模具置于平板硫化机中，在压力为IlMPa的条件下进行硫化处理，脱模后得到核电厂核反应堆蒸汽发生器堵板橡胶皮碗；所述硫化处理的温度控制过程为:先在105°C保温2min，然后以3°C /min的升温速率升温至125°C，保温3min后以4°C /min的升温速率升温至135°C,保温5min后以4°C /min的升温速率升温至150°C,恒温25min后自然冷却。
[0026]本实施例采用温度梯度硫化，使橡胶制品中的硫化剂、促进剂在不同温度段充分分解，既发挥了助剂在各自温度段的效能，又保护了天然橡胶大分子避免在单一高温段硫化带来的部分断链(降解)和收缩率不稳定现象。本实施例制备的橡胶皮碗断面(密封面)光滑，有利于密封，外径公差稳定在+0.12%以内，尺寸精度明显高于国家标准。该方法还可用于生产其他形状和配方的橡胶制品。
[0027]实施例2
[0028]步骤一、将IOOkgl号烟片胶、3kg氧化锌、2kg硬脂酸、0.5kg防老剂RD、0.5kg防老剂MB、3kg纳米二氧化铺、Ikg微晶腊B10、6kg碳化硼、18kg蒽油炭黑、4kg癸二酸二丁酯、
0.5kg促进剂TMTD、0.5kg促进剂DM和Ikg硫化剂DCP (过氧化二异丙苯)一同置于炼胶机中混炼均匀；
[0029]步骤二、按照橡胶皮碗的形状(见图1)和尺寸(外径837mm)选择模具，在110°C下对所述模具预热，然后将步骤一中混炼均匀后的原料装填于预热的模具中；
[0030]步骤三、将步骤二中装填有原料的模具置于平板硫化机中，在压力为12MPa的条件下进行硫化处理，脱模后得到核电厂核反应堆蒸汽发生器堵板橡胶皮碗；所述硫化处理的温度控制过程为:先在110°c保温lmin，然后以3°C /min的升温速率升温至130°C，保温2min后以5°C /min的升温速率升温至140°C,保温4min后以4°C /min的升温速率升温至155°C,恒温20min后自然冷却。
[0031]本实施例采用温度梯度硫化，使橡胶制品中的硫化剂、促进剂在不同温度段充分分解，既发挥了助剂在各自温度段的效能，又保护了天然橡胶大分子避免在单一高温段硫化带来的部分断链(降解)和收缩率不稳定现象。本实施例制备的橡胶皮碗断面(密封面)光滑，有利于密封，外径公差稳定在+0.12%以内，尺寸精度明显高于国家标准。该方法还可用于生产其他形状和配方的橡胶制品。
[0032]实施例3
[0033]步骤一、将IOOkg I号烟片胶、5kg氧化锌、2kg硬脂酸、2kg防老剂RD、lkg防老剂MB、Ikg纳米二氧化铺、3kg微晶腊B10、4kg碳化硼、22kg蒽油炭黑、6kg癸二酸二丁酯、Ikg促进剂TMTD、Ikg促进剂DM和2kg硫化剂DCP (过氧化二异丙苯)一同置于炼胶机中混炼均匀；
[0034]步骤二、按照橡胶皮碗的形状(见图1)和尺寸(外径837mm)选择模具，在100°C下对所述模具预热，然后将步骤一中混炼均匀后的原料装填于预热的模具中；
[0035]步骤三、将步骤二中装填有原料的模具置于平板硫化机中，在压力为IOMPa的条件下进行硫化处理，脱模后得到核电厂核反应堆蒸汽发生器堵板橡胶皮碗；所述硫化处理的温度控制过程为:先在100°c保温3min，然后以4°C /min的升温速率升温至120°C，保温4min后以4°C /min的升温速率升温至130°C,保温6min后以5°C /min的升温速率升温至145 °C,恒温30min后自然冷却。
[0036]本实施例采用温度梯度硫化，使橡胶制品中的硫化剂、促进剂在不同温度段充分分解，既发挥了助剂在各自温度段的效能，又保护了天然橡胶大分子避免在单一高温段硫化带来的部分断链(降解)和收缩率不稳定现象。本实施例制备的橡胶皮碗断面(密封面)光滑，有利于密封，外径公差稳定在+0.12%以内，尺寸精度明显高于国家标准。该方法还可用于生产其他形状和配方的橡胶制品。
[0037]实施例4
[0038]步骤一、将IOOkg I号烟片胶、5kg氧化锌、Ikg硬脂酸、Ikg防老剂RD、lkg防老剂MB、2kg纳米二氧化铺、2kg微晶腊B10、5kg碳化硼、20kg蒽油炭黑、5kg癸二酸二丁酯、
0.5kg促进剂TMTD、Ikg促进剂DM和1.5kg硫化剂DCP (过氧化二异丙苯)一同置于炼胶机中混炼均匀；
[0039]步骤二、按照橡胶皮碗的形状(见图1)和尺寸(外径837mm)选择模具，在105°C下对所述模具预热，然后将步骤一中混炼均匀后的原料装填于预热的模具中；
[0040]步骤三、将步骤二中装填有原料的模具置于平板硫化机中，在压力为IlMPa的条件下进行硫化处理，脱模后得到核电厂核反应堆蒸汽发生器堵板橡胶皮碗；所述硫化处理的温度控制过程为:先在105°C保温2min，然后以4°C /min的升温速率升温至125°C，保温3min后以5°C /min的升温速率升温至135°C，保温5min后以5°C /min的升温速率升温至150°C,恒温25min后自然冷却。
[0041]本实施例采用温度梯度硫化，使橡胶制品中的硫化剂、促进剂在不同温度段充分分解，既发挥了助剂在各自温度段的效能，又保护了天然橡胶大分子避免在单一高温段硫化带来的部分断链(降解)和收缩率不稳定现象。本实施例制备的橡胶皮碗断面(密封面)光滑，有利于密封，外径公差稳定在+0.12%以内，尺寸精度明显高于国家标准。该方法还可用于生产其他形状和配方的橡胶制品。
[0042]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、按照所要制备的橡胶制品的配方选择原料，将所述原料置于炼胶机中混炼均匀； 步骤二、按照所要制备的橡胶制品的形状和尺寸选择模具，在100°c?110°C下对所述模具预热，然后将步骤一中混炼均匀后的原料装填于预热的模具中； 步骤三、将步骤二中装填有原料的模具置于平板硫化机中，在压力为IOMPa?12MPa的条件下进行硫化处理，脱模后得到橡胶制品；所述硫化处理的温度控制过程为:先在100°C?110°C下保温Imin?3min,然后以3°C /min?4°C /min的升温速率升温至120°C?130°C,保温2min?4min后以4°C /min?5°C /min的升温速率升温至130°C?140°C,保温4min?6min后以4°C /min?5°C /min的升温速率升温至145°C?155°C,保温20min?30min后自然冷却。
2.根据权利要求1所述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，其特征在于，步骤一中所述橡胶制品的配方按重量份计包括:天然橡胶100份，活化剂5?7份，防老剂I?3份,热稳定剂I?3份,抗臭氧剂I?3份,中子吸收剂4?6份,耐核福射炭黑18?22份，增塑剂4?6份，促进剂I?2份，硫化剂I?2份。
3.根据权利要求2所述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，其特征在于，步骤一中所述橡胶制品的配方按重量份计包括:天然橡胶100份，活化剂6份，防老剂2份，热稳定剂2份，抗臭氧剂2份，中子吸收剂5份，耐核辐射炭黑20份，增塑剂5份，促进剂1.5份，硫化剂1.5份。
4.根据权利要求2或3所述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，其特征在于，所述天然橡胶为I号烟片胶，活化剂为氧化锌和硬脂酸，防老剂为防老剂RD和防老剂MB，热稳定剂为纳米二氧化铈，抗臭氧剂为微晶蜡B10，中子吸收剂为碳化硼，耐核辐射炭黑为蒽油炭黑，增塑剂为癸二酸二丁酯，促进剂为促进剂TMTD和促进剂DMjt化剂为硫化剂DCP。
5.根据权利要求1所述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，其特征在于，步骤三中所述压力为llMPa。
6.根据权利要求1所述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，其特征在于，步骤三中所述硫化处理的温度控制过程为:先在105°C保温2min，然后以3°C /min?4°C /min的升温速率升温至125°C,保温3min后以4°C /min?5°C /min的升温速率升温至135°C,保温5min后以4°C /min?5°C /min的升温速率升温至150°C,恒温25min后自然冷却。
【文档编号】C08K3/22GK103612352SQ201310579241
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】苏有学, 黄潜, 张福海, 刘永生, 严巍峰, 任苹 申请人:陕西特种橡胶制品有限公司, 江苏核电有限公司