一种耐热耐磨密封圈橡胶材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶材料技术领域，特别是一种耐热耐磨密封圈橡胶材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 密封圈为汽车上常用的密封原件，主要用于静密封和往复运动密封。汽车燃油栗 中常用的密封件是密封圈，密封圈具有良好的密封性能，使用范围广，因此在汽车的设计中 得到越来越多的应用。密封圈材料的选择对其密封性能和使用寿命有着重要意义，材料的 性能直接影响密封圈的使用性能。现有技术中的密封圈的材质通常存在强度性能低和易老 化的缺陷，因而严重影了密封圈的使用寿命。
[0003]密封圈是材料力学性能、化学性能的综合应用，为保证密封圈具有长久的使用寿 命和良好的密封性能，在选择密封圈时，首先要避免产生强度破坏和端面变形，因此必须选 择具有一定耐磨性能的材料。同时为防止密封圈不断受热膨胀，其应力应大于材料的许可 应力，因此必须选择具有具有耐热性的材料。此外，为依然保持密封部位的拉伸、压缩应力 松弛性能稳定性，使密封圈的密封性能保持稳定，密封材料必须具有良好的耐候性能。
【发明内容】
[0004] 基于【背景技术】存在的问题，本发明提出了一种耐热耐磨密封圈橡胶材料及其制备 方法，所述密封圈橡胶材料具有良好的耐热性、耐磨性以及优异的耐候性能，使用寿命长， 且生产效率高，成本低。
[0005] 本发明提出的一种耐热耐磨密封圈橡胶材料，其原料按重量份包括:丁腈橡胶75-90份，聚丁二烯橡胶20-40份，三元乙丙橡胶20-40份，改性二硫化钼5-10份，聚四氟乙烯6-12份，短切玻璃纤维3-10份，炭黑6-12份，轻钙4-10份，氧化锌2-5份，硬脂酸0.5-1份，油酸 二乙醇胺硼酸酯0.4-0.6份，干性油醇酸树脂3-5份，2-硫醇基甲基苯并咪唑锌盐0.8-1.2 份，防老剂RD 0.1-0.3份，促进剂D 0.2-0.4份，促进剂DM 0.3-0.6份，促进剂TT 0.2-0.4 份，硫磺0.1-0.3份，硫化助剂0.1-0.3份，邻苯二甲酸二丁酯0.5-1份，甲基含氢硅油3-10 份；
[0006] 所述改性二硫化钼的制备方法包括:将M〇S2研磨至粒径为20-40目，加入乙醇搅拌 均匀，依次加入CTAB和PEG，升温至70-85°C，搅拌20-24h，静置10-12h后，抽滤，洗涤，真空干 燥，得到所述改性二硫化钼。
[0007] 在【具体实施方式】中，丁腈橡胶的重量份可以为76、78、80、82、84、86、88;聚丁二烯 橡胶的重量份可以为21、23、25、27、29、31、33、35、37、39份;三元乙丙橡胶的重量份可以为 21、23、25、27、29、31、33、35、37、39份；改性二硫化钼的重量份可以为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为6.5、7.2、7.9、8.3、8.8、9.1、9.7、10.3、10.8、 11.5;短切玻璃纤维的重量份可以为3.7、4.5、5.2、5.9、6.3、6.8、7.1、8.7、9.3、9.8;炭黑的 重量份可以为 6.5、7.2、7.9、8.3、8.8、9.1、9.7、10.3、10.8、11.5;轻钙的重量份可以为4.5、 5.2、5.9、6.3、6.8、7.1、8.7、9.3、9.8;氧化锌的重量份可以为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为0.52、0.58、0.61、0.67、0.72、0.78、0.74、 0·88、0·95〇
[0008] 优选地，MoS2、CTAB、PEG 的重量配比为 100:5-10:10-20。
[0009] 优选地，所述丁腈橡胶是由丁腈橡胶2707和丁腈橡胶6240组成，丁腈橡胶2707和 丁腈橡胶6240的重量配比为6-8:1。
[0010] 优选地，所述炭黑是由炭黑N330和炭黑N550组成，炭黑N330和炭黑N550的重量配 比为1:3-5。
[0011]优选地，所述硫化助剂是由金属氧化物和辅助剂组成;优选地，所述硫化助剂是由 氧化锌和2-巯基咪唑啉组成，氧化锌和2-巯基咪唑啉的重量配比为1:0.8-1。
[0012] 优选地，丁腈橡胶，聚丁二稀橡胶，三元乙丙橡胶的重量配比为:80-85:25-30:30-35〇
[0013]优选地，所述的耐热耐磨密封圈橡胶材料，其原料按重量份包括:丁腈橡胶80-85 份，聚丁二烯橡胶25-35份，三元乙丙橡胶30-35份，改性二硫化钼7-9份，聚四氟乙烯8-10 份，短切玻璃纤维5-8份，炭黑8-10份，轻钙6-8份，氧化锌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、干性油醇酸树脂4-5份，2-硫醇基甲基苯并咪唑锌盐0.9-1.1份， 防老剂RD 0.1-0.2份，促进剂D 0.3-0.4份，促进剂DM 0.4-0.5份，促进剂TT 0.3-0.4份，硫 磺0.2-0.3份，硫化助剂0.1-0.2份，邻苯二甲酸二丁酯0.7-0.9份，甲基含氢硅油5-8份。
[0014] 本发明还提出了一种上述耐热耐磨密封圈橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：
[0015] S1、将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶投入密炼机中塑炼均匀后，再依次 加入改性二硫化钼、聚四氟乙烯、短切玻璃纤维、轻钙、氧化锌、硬脂酸、油酸二乙醇胺硼酸 酯、干性油醇酸树脂、2-硫醇基甲基苯并咪唑锌盐、防老剂RD、炭黑、邻苯二甲酸二丁酯、甲 基含氢硅油，混炼均匀，排料，冷却得到母炼胶；
[0016] S2、将S1得到的母炼胶投入到开炼机中，加入硫磺、硫化助剂、促进剂D、促进剂DM、 促进剂TT，混炼均匀，出片，冷却，得到终炼胶；
[0017] S3、将S2得到的终炼胶放入硫化机的模具内，进行硫化，硫化结束后冷却至室温， 脱模得到所述耐热耐磨密封圈橡胶材料。
[0018] 优选地，所述耐热耐磨密封圈橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：
[0019] S1中，将丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、三元乙丙橡胶投入密炼机中于60-80°C下塑炼 35-45min后，再依次加入改性二硫化钼、聚四氟乙烯、短切玻璃纤维、轻钙、氧化锌、硬脂酸、 油酸二乙醇胺硼酸酯、干性油醇酸树脂、2-硫醇基甲基苯并咪唑锌盐、防老剂RD、炭黑、邻苯 二甲酸二丁酯、甲基含氢硅油，于70_100°C下混炼15-25min，排料，冷却得到母炼胶；
[0020] S2、将S1得到的母炼胶投入到开炼机中，加入硫磺、硫化助剂、促进剂D、促进剂DM、 促进剂TT，在35-55°C下混炼10_20min，出片，冷却，得到终炼胶；
[0021] S3、将S2得到的终炼胶放入硫化机的模具内，在175-195°c下硫化30-40min，冷却 至室温，脱模，得到所述耐热耐磨密封圈橡胶材料。
[0022]本发明中，采用丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶及三元乙丙橡胶配合使用，不仅互溶性 好，还改善了胶料的耐热性能、粘结力、刚度及交联度，所得制品的极性、弹性及粘结性能优 异;丁腈橡胶本身具有优异的弹性、耐油性、耐介质及耐疲劳性，与环氧化天然橡胶配合使 用，可使密封圈的耐热性、耐老化性能得到显著提高;并且一定比例的不同丙烯腈含量的丁 腈橡胶2707和与腈橡胶6240并用，可提高橡胶自身的耐热性能及耐介质性能，并最大限度 地保证了密封圈材料的密封性、耐候性;通过CTAB和PEG改性得到的二硫化钼，由于M 〇S2微 粒表面有富硫吸附层存在，表面呈现负电荷，带有阳离子基团的CTAB加入体系后，必然改变 M〇S2微粒表面的带电性，这种两亲分子以其极性基朝向固体，带有吸附层的固体表面裸露 出的是碳氢等亲油性基团，与丁腈橡胶等基料形成良好的相容性;与此同时改性剂还采用 了聚乙二醇(PEG)，其分子式中只含有羟基和醚基两种亲水基而无疏水基，可被吸附在被分 散的M 〇S2颗粒表面，形成了一层具有较强的"空间位阻"效应大分子亲水膜，可以进一步增 大M 〇S2颗粒间的排斥能，增强体系的分散性和稳定性，并切借助于高浓度的有机大分子链 对MoS 2颗粒进行包覆改性，使MoS2的每个颗粒处于一个相对隔绝的状态，可以抑制MoS2颗粒 的团聚现象;通过上述两种改性剂复配改性得到的二硫化钼，可以以微米尺度分散在丁腈 橡胶等的基料中，保持着其特有的片层结构，进而可以显著增强密封圈的耐磨性能和其他 力学性能;此外，本发明中还加入了一定比例的炭黑N330和炭黑N550混合使用并控制两者 的添加量，可保证密封圈材料的弹性，保证材料的拉伸、压缩应力松弛性能在一合理的范围 内，使产品的密封性能随时间变化无明显变化，延长使用寿命;加入聚四氟乙烯和短切玻璃 纤维的补强填充剂，进一步提高了本发明的耐磨性能，减低本发明的成本，并在橡胶材料中 形成支架结构，从而可以进一步提尚广品的机械性能和耐热性能;硬脂酸、氧化梓可以提尚 橡胶硫化时的硫化效率、提高密封圈材料的耐热性能以及改善密封件材料的物理力学性 能；由硫磺、促进剂D、促进剂DM、促进剂TT组成的快速硫化体系使基料的分子链起交联反 应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低，弹性强度增加，并且材料在制备过程中的 硫化成型时间大大缩短，硫化后力学性能大大提高;加入的2-硫醇基甲基苯并咪唑锌盐和 对苯二胺类防老剂RD，可在硫化胶表面形成连续的大分子防护膜，提高材料的耐腐蚀性能； 加入硫磺作为硫化剂，由此形成一种有效硫化体系，抗硫化返原性好，且硫化均匀，适用于 厚制品硫化，得到的硫化胶也具有良好的耐热性和耐压缩变形性