一种汽车用耐高温橡胶密封圈的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车用耐高温橡胶密封圈，其原料按重量份数包括：三元乙丙橡胶70-90份、氯丁橡胶10-30份、防老剂1-4份、活化氧化锌0.8-1.5份、氧化镁0.2-0.4份、氧化钙0.5-1.0份、丁基硫醇锡0.6-1.5份、改性高岭土30-40份、甲基丙烯酸镁10-15份、促进剂1-3份、大豆油6-10份、甲基丙烯酸乙酯1-2份、石蜡油40-80份、三烯丙基磷酸酯0.2-0.5份、交联剂BIBP1.0-1.5份、助交联剂TAIC0.5-1.2份、微晶蜡0.3-0.5份、硫化剂2-3份、邻苯二甲酸酐0.5-1份。本发明所述的密封圈具有强的耐候性、耐腐蚀性、耐臭氧性，适于用作汽车用耐高温橡胶密封圈。
【专利说明】一种汽车用耐高温橡胶密封圈
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶【技术领域】，尤其涉及一种汽车用耐高温橡胶密封圈。
【背景技术】
[0002] 密封圈是橡胶成品的重要组成元素，目前在汽车、电器和电子、办公器械三大领域 应用外，还大量用于建筑、医疗、食品工业和航空、航天等高科技领域，不同领域的橡胶材料 需要具有不同的性质。
[0003] 密封圈应回弹性高、硬度适中，并压缩永久变形小；具有较好的力学性能：如拉伸 强度、定拉伸强度、断裂伸长率达到一定的标准；具有耐磨性，抗撕裂性强；具有化学性质 稳定，适应工作介质能力强，不容易产生溶胀、分解、硬化；具有一定的耐候性。三元乙丙橡 胶具有耐老化、耐腐蚀、耐水蒸气性能、耐热水性能和低密度高填充性的特点，目前已经是 制作密封圈的重要材料，但是美中不足的是三元乙丙橡胶不耐油、与其他材料的粘合性差、 硫化速度慢，制作的密封圈存在一定的不足，现有市场上的密封圈的耐热性能和耐化学腐 蚀性能普遍不佳，容易导致过早老化而失去功能，导致橡胶密封圈的报废，增加成本。
【发明内容】
[0004] 为了解决【背景技术】中存在的技术问题，本发明提出了一种汽车用耐高温橡胶密封 圈，提高了橡胶管的机械强度、耐化学腐蚀性、耐臭氧性、耐候性和耐热性，得到了综合性能 好的汽车用耐高温橡胶密封圈。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种汽车用耐高温橡胶密封圈，其原料按 重量份数包括：三元乙丙橡胶70-90份、氯丁橡胶10-30份、防老剂1-4份、活化氧化锌 0. 8-1. 5份、氧化镁0. 2-0. 4份、氧化钙0. 5-1. 0份、丁基硫醇锡0. 6-1. 5份、改性高岭土 30-40份、甲基丙烯酸镁10-15份、促进剂1-3份、大豆油6-10份、甲基丙烯酸乙酯1-2份、石 蜡油40-80份、三烯丙基磷酸酯0. 2-0. 5份、交联剂BIBP1. 0-1. 5份、助交联剂TAIC0. 5-1. 2 份、微晶蜡0. 3-0. 5份、硫化剂2-3份、邻苯二甲酸酐0. 5-1份；
[0006] 根据上述各原料的配比，按照以下步骤进行制备：
[0007] S1、将开炼机加热至30-35°C，辊距设为0. 2-0. 8mm，将三元乙丙橡胶和氯丁橡胶 同时加入开炼机中塑炼l〇_15min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放4-5h得到一 次塑炼胶；
[0008] S2、将开炼机加热至25-30°C，辊距设为0. 4-0. 6mm，将S1中得到的一次塑炼胶加 入开炼机塑炼10_20min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放3-5h得到二次塑炼 胶；
[0009] S3、将开炼机的温度设为室温，辊距设为0. 5-lmm，将S2中得到的二次塑炼胶加入 开炼机塑炼15_20min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放5-10h得到三次塑炼胶；
[0010] S4、将密炼机升温至120-140°c，辊距设为0. 5-lmm，加入S3所述的三次塑炼胶，密 炼2-5min后经排胶、冷却到室温并停放8-15h得到塑炼胶；
[0011] S5、将密炼机升温至80-90°C，辊距调整为3-8mm后加入S4中所述的塑炼胶混炼 2-5min后将温度升至100-115°C，依次加入改性高岭土、氧化镁和活性氧化锌，混炼l_2min 后将温度升至120_135°C，然后同时加入大豆油、甲基丙烯酸镁、甲基丙烯酸乙酯和石蜡油 混炼l-2min，然后同时加入防老剂、微晶蜡混炼2-5min后，加入邻苯二甲酸酐将温度升至 140-165°C，然后依次加入氧化钙、丁基硫醇锡、三烯丙基磷酸酯、交联剂BIBP和助交联剂 TAIC，混炼2-5min后，加入硫化剂和促进剂，混炼2-5min排胶后，放入开炼机薄通5-8次得 到混炼胶；
[0012] S6、将S5中所述的混炼胶装入模具，在15-20MPa压力，145-150°C温度下，硫化 5-20min，开模后得到所述汽车用耐高温橡胶密封圈。
[0013] 优选地，其原料按重量份数包括：三元乙丙橡胶75-85份、氯丁橡胶15-25份、防 老剂2_3份、活化氧化锋1. 0-1. 4份、氧化缓0. 23-0. 34份、氧化興0. 6-0. 9份、丁基硫醇 锡0. 7-1. 4份、改性高岭土 35-39份、甲基丙烯酸镁12-14份、促进剂1. 2-2. 8份、大豆油 7-8. 5份、甲基丙烯酸乙酯1. 2-1. 8份、石蜡油45-75份、三烯丙基磷酸酯0. 22-0. 4份、交联 剂BIBP1. 2-1. 45份、助交联剂TAIC0. 7-1. 0份、微晶蜡0. 32-0. 4份、硫化剂2. 2-2. 8份、邻 苯二甲酸酐0.7-0. 9份。
[0014] 优选地，其原料按重量份数包括：三元乙丙橡胶80份、氯丁橡胶20份、防老剂2. 5 份、活化氧化锌1. 2份、氧化镁0. 33份、氧化钙0. 7份、丁基硫醇锡0. 9份、改性高岭土 38 份、甲基丙烯酸镁13份、促进剂1. 8份、大豆油8份、甲基丙烯酸乙酯1. 4份、石蜡油50份、 三烯丙基磷酸酯〇. 28份、交联剂BIBP1. 3份、助交联剂TAIC0. 9份、微晶蜡0. 35份、硫化剂 2. 5份、邻苯二甲酸酐0.8份。
[0015] 优选地，在SI、S2和S3中塑炼的辊速为15-25r/min，辊速比为1 :1. 1-1. 4。
[0016] 优选地，在S4中装胶量为30-55%，压力为0· 2-0. 7MPa。
[0017] 优选地，所述防老剂为防老剂RD、MB、DNP、4010NA的混合物且按重量份数 RD:MB:DPN 为 2:1:1。
[0018] 优选地，所述改性高岭土为偶联剂和表面活性剂并用改性；最优选地，所述偶联剂 为A187、A1100、A174中的任意一种或者多种的组合物；所述表面活性剂为二甘醇、PEG400， 聚醚330N中的任意一种或者多种的组合物。
[0019] 优选地，在S5中，将密炼机升温至81-89°C，辊距调整为3. 3-7. 8mm后加入S4 中所述的塑炼胶混炼2. 5-4. 5min后将温度升至103-1KTC，依次加入改性高岭土、氧化 镁和活性氧化锌，混炼1. 1-1. 7min后将温度升至126-131°C，然后同时加入大豆油、甲基 丙烯酸镁、甲基丙烯酸乙酯和石蜡油混炼1. 2-1. 8min，然后同时加入防老剂、微晶蜡混炼 2. 5-4. 7min后，加入邻苯二甲酸酐将温度升至146-163°C，然后依次加入氧化钙、丁基硫醇 锡、三烯丙基磷酸酯、交联剂BIBP和助交联剂TAIC，混炼2. 4-4. 5min后，加入硫化剂和促进 齐U，混炼2. 1-4. 7min排胶后，放入开炼机薄通6-7次得到混炼胶。
[0020] 优选地，在S5中，将密炼机升温至85°C，辊距调整为5mm后加入S4中所述的塑炼 胶混炼4min后将温度升至108°C，依次加入改性高岭土、氧化镁和活性氧化锌，混炼1. 5min 后将温度升至128°C，然后同时加入大豆油、甲基丙烯酸镁、甲基丙烯酸乙酯和石蜡油混 炼1. 7min，然后同时加入防老剂、微晶蜡混炼3. 5min后，加入邻苯二甲酸酐将温度升至 148°C，然后依次加入氧化钙、丁基硫醇锡、三烯丙基磷酸酯、交联剂BIBP和助交联剂TAIC， 混炼3min后，加入硫化剂和促进剂，混炼3min排胶后，放入开炼机薄通6次得到混炼胶。
[0021] 优选地，在S6中，将S5中所述的混炼胶装入模具，在15. 3-1. 92MPa压力， 142-149°C温度下，硫化6-17min，开模后得到所述汽车用耐高温橡胶密封圈；最优选地，在 S6中，将S5中所述的混炼胶装入模具，在18MPa压力，146°C温度下，硫化15min，开模后得 到所述汽车用耐高温橡胶密封圈。
[0022] 本发明中，选用三元乙丙橡胶为生胶，并添加了氯丁橡胶，能够使两种橡胶的性能 互补，提高三元乙丙橡胶的耐油性、耐燃性和粘着性的同时也改善了氯丁橡胶的耐臭氧性、 耐热、耐蒸汽、耐低温屈挠等性能；利用RD、MB、DNP、4010NA的混合物为防老剂，防老剂RD 对热氧老化有极佳的防护效能，而DNP有优越的耐老化以及天候老化性能，以及提高其他 防老剂效能的作用，与RD、MB、4010NA并用具有更好的耐热耐老化性能，提高密封圈的耐老 化性能；添加了活性氧化锌，既加快了硫化速度还提高了硫化程度，减少了硫化剂的用量， 同时作为活化剂，提高了密封圈的耐老化性能；添加了氧化镁，既提高了活性又改善了胶料 的抗焦烧性能；添加了氧化钙提高活性的同时还能吸收胶料硫化过程中产生的湿气，防止 胶料起泡，影响胶料的性能；添加了改性高岭土为补强剂，采用的是偶联剂和表面活性剂并 用的改性方法，改性后的高岭土对三元乙丙橡胶分子具有较强的约束作用，得到的硫化胶 具有大的抵抗外力不变形的能力，改性的高岭土可以使硫化胶获得适当的交联密度，改善 内部的结构，减少硫化胶内部的薄弱环节，阻止和减缓了材料中的裂纹或裂口在受力时迅 速扩大开裂而导致破坏，使硫化胶具有大的扯断伸长率，提高了橡胶的拉伸强度和撕裂强 度，提1? 了橡I父的综合性能；添加了稳定剂丁基硫醇锡，提1? 了硫化的稳定性；添加了二稀 丙基磷酸酯，提高了过氧化物硫化剂的硫化性能；所述硫化剂为有机胺类硫化剂，得到的硫 化胶机械强度大、压缩永久变形小、高温长期老化后仍能保持物理机械性能，得到的密封圈 密封效果好，使用时间长；采用了分段塑炼的方法，降低三元乙丙橡胶和氯丁橡胶的分子量 和粘度，提高其可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼和成型进一步加工的需要；混炼 时控制了加料的顺序；根据硫化的特点，选择了合适的硫化温度和硫化时间，保证橡胶分子 交联的前提下防止橡胶分子链过多断裂而引起的软化现象。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发 明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发 明的保护范围内。
[0024] 本发明中所述的汽车用耐高温橡胶密封圈，其原料按重量份数三元乙丙橡胶还 可以为 71、72、73· 5、74、76、77、77· 8、79、81、82、83、84、86、87、88、89 份、氯丁橡胶还可以 为 11、12、13· 6、14、16、17· 2、18、19、21、22、23、24、26、27、28、29 份、防老剂还可以为 1. 1、 1. 3、1· 4、1· 5、1· 6、1· 8、1· 9、2· 1、2· 2、2· 3、2· 4、2· 7、2· 8、2· 9、3· 1、3· 2、3· 3、3· 4、3· 5、3· 7、 3. 8、3. 9份、活化氧化锌还可以为0. 9、1. 1、1. 3份、氧化镁还可以为0. 22、0. 24、0. 25、0. 26、 0. 28、0. 29、0. 3、0. 31、0. 35、0. 36、0. 38、0. 39份、氧化钙还可以为0. 8份、丁基硫醇锡还可 以为0.8、1.0、1.1、1.2、1.3份、改性高岭土还可以为31、32、33、34.2、36、37、39.4份、甲 基丙烯酸镁还可以为11、11. 5、12. 6份、促进剂还可以为1. 1、1. 4、1. 5、1. 9、2. 0、2. 1、2. 4、 2. 5、2. 6、2. 9份、大豆油还可以为6. 2、7. 4、8. 9、9. 3份、甲基丙烯酸乙酯还可以为1. 1、 1· 3、1· 5、1· 6、1· 7、1· 9 份、石蜡油还可以为 41、42、43· 9、46、47、48· 2、51、52、54、55、57· 6、 59、60、61· 3、63、64、66· 7、68、68· 7、70、72、74、76、78、79 份、三烯丙基磷酸酯还可以为 0· 3、 0. 35、0. 44份、交联剂ΒΙΒΡ还可以为1. 1、1.4份、助交联剂TAIC还可以为0. 6、0. 8、1. 1份、 微晶蜡还可以为0. 33、0. 46、0. 48份、硫化剂还可以为2. 1、2. 3、2. 4、2. 6、2. 7、2. 9份、邻苯 二甲酸酐还可以为0.6份。
[0025] 本发明所公开的一种汽车用耐高温橡胶密封圈，各实施例中组分的重量份数如表 1所示：
[0026] 表1为各实施例中汽车用耐高温橡胶密封圈组分的重量份数
[0027]
【权利要求】
1. 一种汽车用耐高温橡胶密封圈，其特征在于，其原料按重量份数包括：三元乙丙橡 胶70-90份、氯丁橡胶10-30份、防老剂1-4份、活化氧化锌0. 8-1. 5份、氧化镁0. 2-0. 4份、 氧化钙0. 5-1. 0份、丁基硫醇锡0. 6-1. 5份、改性高岭土 30-40份、甲基丙烯酸镁10-15份、 促进剂1-3份、大豆油6-10份、甲基丙烯酸乙酯1-2份、石蜡油40-80份、三烯丙基磷酸酯 0. 2-0. 5份、交联剂BIBP1. 0-1. 5份、助交联剂TAIC0. 5-1. 2份、微晶蜡0. 3-0. 5份、硫化剂 2-3份、邻苯二甲酸酐0. 5-1份； 根据上述各原料的配比，按照以下步骤进行制备： 51、 将开炼机加热至30-35°C，辊距设为0. 2-0. 8mm，将三元乙丙橡胶和氯丁橡胶同时 加入开炼机中塑炼l〇_15min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放4-5h得到一次塑 炼胶； 52、 将开炼机加热至25-30°C，辊距设为0. 4-0. 6mm，将S1中得到的一次塑炼胶加入开 炼机塑炼10_20min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放3-5h得到二次塑炼胶； 53、 将开炼机的温度设为室温，辊距设为0. 5-lmm，将S2中得到的二次塑炼胶加入开炼 机塑炼15-20min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放5-10h得到三次塑炼胶； 54、 将密炼机升温至120-140°C，辊距设为0. 5-lmm，加入S3所述的三次塑炼胶，密炼 2-5min后经排胶、冷却到室温并停放8-15h得到塑炼胶； 55、 将密炼机升温至80-90°C，辊距调整为3-8mm后加入S4中所述的塑炼胶混炼 2-5min后将温度升至100-115°C，依次加入改性高岭土、氧化镁和活性氧化锌，混炼l_2min 后将温度升至120_135°C，然后同时加入大豆油、甲基丙烯酸镁、甲基丙烯酸乙酯和石蜡油 混炼l-2min，然后同时加入防老剂、微晶蜡混炼2-5min后，加入邻苯二甲酸酐将温度升至 140-165°C，然后依次加入氧化钙、丁基硫醇锡、三烯丙基磷酸酯、交联剂BIBP和助交联剂 TAIC，混炼2-5min后，加入硫化剂和促进剂，混炼2-5min排胶后，放入开炼机薄通5-8次得 到混炼胶； 56、 将S5中所述的混炼胶装入模具，在15-20MPa压力，145-150°C温度下，硫化 5-20min，开模后得到所述汽车用耐高温橡胶密封圈。
2. 根据权利要求1所述的汽车用耐高温橡胶密封圈，其特征在于，其原料按重量份数 包括：三元乙丙橡胶75-85份、氯丁橡胶15-25份、防老剂2-3份、活化氧化锌1. 0-1. 4份、氧 化镁0. 23-0. 34份、氧化钙0. 6-0. 9份、丁基硫醇锡0. 7-1. 4份、改性高岭土 35-39份、甲基 丙烯酸镁12-14份、促进剂1. 2-2. 8份、大豆油7-8. 5份、甲基丙烯酸乙酯1. 2-1. 8份、石蜡 油45-75份、三烯丙基磷酸酯0. 22-0. 4份、交联剂BIBP1. 2-1. 45份、助交联剂TAIC0. 7-1. 0 份、微晶蜡0. 32-0. 4份、硫化剂2. 2-2. 8份、邻苯二甲酸酐0. 7-0. 9份。
3. 根据权利要求1-2中任一项所述的汽车用耐高温橡胶密封圈，其特征在于，其原料 按重量份数包括：三元乙丙橡胶80份、氯丁橡胶20份、防老剂2. 5份、活化氧化锌1. 2份、 氧化镁〇. 33份、氧化钙0. 7份、丁基硫醇锡0. 9份、改性高岭土 38份、甲基丙烯酸镁13份、 促进剂1. 8份、大豆油8份、甲基丙烯酸乙酯1. 4份、石蜡油50份、三烯丙基磷酸酯0. 28份、 交联剂BIBP1. 3份、助交联剂TAIC0. 9份、微晶蜡0. 35份、硫化剂2. 5份、邻苯二甲酸酐0. 8 份。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的汽车用耐高温橡胶密封圈，其特征在于，在S1、S2 和S3中塑炼的辊速为15-25r/min，辊速比为1 :1. 1-1. 4。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的汽车用耐高温橡胶密封圈，其特征在于，在S4中 装胶量为30-55%，压力为0· 2-0. 7MPa。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的汽车用耐高温橡胶密封圈，其特征在于，所述防 老剂为防老剂RD、MB、DNP、4010NA的混合物且按重量份数RD:MB:DPN为2:1:1。
7. 根据权利要求1-6中任一项所述的汽车用耐高温橡胶密封圈，其特征在于，所述改 性高岭土为偶联剂和表面活性剂并用改性；优选地，所述偶联剂为A187、A1100、A174中的 任意一种或者多种的组合物，所述表面活性剂为二甘醇、PEG400,聚醚330N中的任意一种 或者多种的组合物。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的汽车用耐高温橡胶密封圈，其特征在于，在 S5中，将密炼机升温至81-89°C，辊距调整为3. 3-7. 8mm后加入S4中所述的塑炼胶混炼 2. 5-4. 5min后将温度升至103-1KTC，依次加入改性高岭土、氧化镁和活性氧化锌，混炼 1. 1-1. 7min后将温度升至126-131°C，然后同时加入大豆油、甲基丙烯酸镁、甲基丙烯酸乙 酯和石蜡油混炼1. 2-1. 8min，然后同时加入防老剂、微晶蜡混炼2. 5-4. 7min后，加入邻苯 二甲酸酐将温度升至146-163°C，然后依次加入氧化钙、丁基硫醇锡、三烯丙基磷酸酯、交联 剂BIBP和助交联剂TAIC，混炼2. 4-4. 5min后，加入硫化剂和促进剂，混炼2. 1-4. 7min排胶 后，放入开炼机薄通6-7次得到混炼胶。
9. 根据权利要求1-8中任一项所述的汽车用耐高温橡胶密封圈，其特征在于，在S5中， 将密炼机升温至85°C，辊距调整为5mm后加入S4中所述的塑炼胶混炼4min后将温度升至 108°C，依次加入改性高岭土、氧化镁和活性氧化锌，混炼1. 5min后将温度升至128°C，然后 同时加入大豆油、甲基丙烯酸镁、甲基丙烯酸乙酯和石蜡油混炼1. 7min，然后同时加入防老 齐U、微晶蜡混炼3. 5min后，加入邻苯二甲酸酐将温度升至148°C，然后依次加入氧化钙、丁 基硫醇锡、三烯丙基磷酸酯、交联剂BIBP和助交联剂TAIC，混炼3min后，加入硫化剂和促进 齐IJ，混炼3min排胶后，放入开炼机薄通6次得到混炼胶。
10. 根据权利要求1-9中任一项所述的汽车用耐高温橡胶密封圈，其特征在于，在 S6中，将S5中所述的混炼胶装入模具，在15. 3-1. 92MPa压力，142-149 °C温度下，硫化 6-17min，开模后得到所述汽车用耐高温橡胶密封圈；优选地，在S6中，将S5中所述的混炼 胶装入模具，在18MPa压力，146°C温度下，硫化15min，开模后得到所述汽车用耐高温橡胶 密封圈。
【文档编号】C08L23/16GK104086902SQ201410315258
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】杨存俊 申请人:安徽宁国尚鼎橡塑制品有限公司