本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种抽油烟机电机用阻燃密封圈。
背景技术：
抽油烟机是一种净化厨房环境的电器。随着人们生活质量的提高，抽油烟机已成为现代家庭必不可少的厨房设备。它安装在厨房炉灶上方，能将炉灶燃烧的废物和烹饪过程中产生的对人体有害的油烟迅速抽走，排出室外，减少污染，净化空气，并有防毒、防爆的安全保障作用。由于现有抽油烟机电机用的密封圈存在高温流淌，低温龟裂的现象，同时高温阻燃性能差，在动植物油高温及明火的环境下，容易老化、龟裂甚至发生燃烧的现象，导致密封不严，厨房相互倒烟串味的情况时有发生，给用户带来了烦恼。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抽油烟机电机用阻燃密封圈，其具有优异的耐高温阻燃性能的同时，还具有耐油、无卤、低毒、环保的优点。
本发明提出的一种抽油烟机电机用阻燃密封圈，其原料按重量份包括：丁腈橡胶60-150份，氧化锌5-12份，硬脂酸0.8-1.5份，炭黑5-20份，白炭黑10-30份，硫磺粉1.5-2.5份，促进剂CZ 1.0-2.0份，促进剂M 1.0-2.0份，促进剂TMTD 0.8-1.2份，ETU-80 0.8-1.2份，轻质氧化镁2.0-3.5份，陶土10-30份，氯丁胶15-45份，氢氧化铝30-150份，硅烷偶联剂1.0-2.0份，硼酸锌10-50份，三氧化二锑3-8份，改性阻燃剂10-20份，二辛酯20-50份，巴西棕榈蜡0.4-0.6份，防老剂2246 1.0-2.0份，防老剂BZ 2.5-3.5份，加工助剂WB-16 4-6份。
优选地，所述改性阻燃剂的制备方法包括：按重量份将可膨胀石墨100份、聚磷酸铵30-50份混匀后研磨至细度为50-100目，加入无水乙醇中，超声分散0.2-0.5h，得到悬浊液；将硅烷偶联剂KH-550 1-3份加入无水乙醇中稀释均匀后，加入冰醋酸调节pH为3-5，得到稀释液；将所述稀释液加入所述悬浊液中搅拌均匀，送入球磨机中球磨3-5h，得到改性溶液；向所述改性溶液中加入聚乙二醇5-10份，升温至75-85℃，搅拌10-15h，离心，洗涤，真空干燥，得到所述改性阻燃剂。
优选地，所述丁腈橡胶是由丁腈橡胶N230S和丁腈橡胶N240S组成，丁腈橡胶N230S和丁腈橡胶N240S的重量配比为1:8-10。
优选地，所述炭黑为炭黑N220、炭黑N330、炭黑N550、炭黑N660、炭黑N990中的一种或者多种的混合物；优选地，炭黑是由炭黑N550和炭黑N990组成，二者的重量配比为1:3-5。
优选地，所述陶土为改性陶土，其制备方法包括：向由摩尔比为1:3-5的HCl和H2SO4的混合酸溶液中加入40-60目的陶土，在频率为25-35KHz，声强为0.1-0.2W/cm2的条件下超声反应1-3h，过滤，水洗，烘干，加入甲苯搅拌均匀，再加入硅烷偶联剂KH550，在频率为20-40KHz，声强为0.5-0.8W/cm2，温度为100-120℃的条件下超声反应5-7h，抽滤，洗涤，真空干燥，得到所述改性陶土。优选地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂Si-69；所述二辛酯为环保DOA。
优选地，促进剂CZ，促进剂M，促进剂TMTD，ETU-80的重量配比为1.3-1.6:1.5-1.8:0.9-1.1:0.9-1.1。
优选地，所述抽油烟机电机用阻燃密封圈的原料按重量份包括：丁腈橡胶80-120份，氧化锌8-10份，硬脂酸1-1.2份，炭黑10-15份，白炭黑15-25份，硫磺粉1.8-2.2份，促进剂CZ 1.3-1.6份，促进剂M 1.3-1.8份，促进剂TMTD0.9-1.1份，ETU-80 0.9-1.1份，轻质氧化镁2.2-3.0份，陶土15-25份，氯丁胶20-30份，氢氧化铝80-120份，硅烷偶联剂1.2-1.8份，硼酸锌20-40份，三氧化二锑5-7份，改性阻燃剂13-18份，二辛酯30-40份，巴西棕榈蜡0.4-0.5份，防老剂2246 1.3-1.6份，防老剂BZ 2.8-3.1份，加工助剂WB-16 4.5-5.5份。
优选地，所述抽油烟机电机用阻燃密封圈的制备方法包括：将丁腈橡胶在密炼机中塑炼，再加入炭黑、白炭黑、轻质氧化镁、陶土、氯丁胶、氢氧化铝、硅烷偶联剂、硼酸锌、三氧化二锑、改性阻燃剂、二辛酯、巴西棕榈蜡、防老剂2246、防老剂BZ、加工助剂WB-16进行混炼，接着加入氧化锌、硬脂酸、硫磺粉、促进剂CZ、促进剂M、促进剂TMTD、ETU-80进行密炼，得到混合物料；将混合物料加入平板硫化机中进行硫化，得到所述抽油烟机用耐油密封圈。
优选地，所述抽油烟机电机用阻燃密封圈的制备方法包括：将丁腈橡胶在密炼机中于80-100℃下塑炼20-25min，再加入炭黑、白炭黑、轻质氧化镁、陶土、氯丁胶、氢氧化铝、硅烷偶联剂、硼酸锌、三氧化二锑、改性阻燃剂、二辛酯、巴西棕榈蜡、防老剂2246、防老剂BZ、加工助剂WB-16，于90-110℃下混炼20-35min，接着加入氧化锌、硬脂酸、硫磺粉、促进剂CZ、促进剂M、促进剂TMTD、ETU-80，于40-60℃下密炼10-20min得到混合物料；将混合物料加入平板硫化机中进行硫化，得到所述抽油烟机用耐油密封圈，其中平板硫化机温度为164-166℃。
本发明中，采用丁腈橡胶作为主料，使本发明所述密封圈具有良好的抗撕裂性能、较低的压缩变形性、优良的耐磨性能和耐油性能，长期使用温度高于100℃，其中具体选择丁腈橡胶时，通过采用一定比例的不同丙烯腈含量的丁腈橡胶N230S与丁腈橡胶N240S并用，可显著提高密封圈的耐高温及耐介质性能，并最大限度地保证了密封圈的密封性、耐候性；适量的硬脂酸、氧化锌可以增加丁腈橡胶硫化时的硫化效率、提高密封圈的导热性能以及改善密封圈的物理力学性能；一定比例的炭黑和白炭黑混合使用并控制两者的添加量，可保证密封圈的弹性，增加材料的强度，保证密封圈的拉伸、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；硫磺作为硫化剂，可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；选择促进剂CZ、促进剂M、促进剂TMTD并与ETU-80共用并合理控制含量作为硫化促进体系，可以控制丁腈橡胶适度反应，抑制高温氛围中的交联形态的改变、聚合物链的切断，以此延长焦烧时间而起到防止焦烧的作用，耐高温效果好；轻质氧化镁，陶土、氯丁胶等作为填料，可均匀分散在丁腈橡胶的主料中，大大改善密封圈的拉伸强度、撕裂强度及耐磨性能；同时，本发明中为了提高所述密封圈的阻燃性能，通过加入改性阻燃剂和三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝复配作为阻燃剂体系，改性阻燃剂是通过对聚磷酸铵和可膨胀石墨的复配物进行改性得到，先利用硅烷偶联剂对聚磷酸铵/可膨胀石墨进行表面活化，在其表面出现了属于硅烷偶联剂的有机元素和基团，再与聚乙二醇(PEG)上的羟基和醚基产生吸附，从而对聚磷酸铵/可膨胀石墨产生插层包裹，由此显著改善聚磷酸铵/可膨胀石墨与丁腈橡胶的界面作用，提高其在丁腈橡胶中的分散性和稳定性的同时，并保持着聚磷酸铵/可膨胀石墨所特有的结构，不仅有利于充分发挥二者的阻燃效应，还对密封圈的机械性能以及耐老化性能进行改善；由于改性后的聚磷酸铵/可膨胀石墨可以在丁腈橡胶充分分散，在高温条件下，可膨胀石墨膨胀形成炭层，聚磷酸铵分解形成黏度很大的物质(焦磷酸等)，对可膨胀石墨膨胀炭层起到很好的粘联作用，因此有利于该膨胀石墨炭层致密度的提高，并增加整体膨胀炭层的均匀度、致密度和热强度，有利于整体膨胀炭层热稳定性的提高，由于膨胀石墨之间接触较为紧密，炭层孔洞较少，均匀，孔壁较厚，因此聚磷酸铵/可膨胀石墨的复配使用具有更好的隔热、隔氧作用，有利于产品耐高温阻燃性能的极大改善；三氧化二锑除了具有阻燃性能以外，还可与聚磷酸铵/可膨胀石墨阻燃剂存在协同效应，进一步提高阻燃性；硼酸锌可改进阻燃性能，并轻微改善阻燃强度，适量硼酸锌的加入还可提高氢氧化铝的阻燃性，与氢氧化铝协同降低烟雾产生，提高氧指数，降低烟密度；此后，本发明中还选择二辛酯作为主增塑剂，不仅可提高高分子链的柔顺性，改善加工工艺性能，且阻燃效果显著，添加少量巴西棕榈蜡作为辅助增塑剂可进一步增强密封圈的耐热性能；引入防老剂2246、防老剂BZ作为防老体系，对热氧屈、龟裂有很好的防护作用，可获得理想的防老化效果。
综合上述，本发明中，按照上述配方制成的抽油烟机电机用阻燃密封圈，可满足密封圈的国产化，产品满足密封性、阻燃性、耐油性、耐热性能的测试等性能要求，并具有良好的耐高温阻燃性及优异的耐油性、密封性以及力学性能，同时使用寿命长，且生产效率高，成本低。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种抽油烟机电机用阻燃密封圈，其原料按重量份包括：丁腈橡胶60份，氧化锌12份，硬脂酸0.8份，炭黑N990 20份，白炭黑10份，硫磺粉2.5份，促进剂CZ 1.0份，促进剂M 2.0份，促进剂TMTD 0.8份，ETU-80 1.2份，轻质氧化镁2.0份，陶土30份，氯丁胶15份，氢氧化铝150份，硅烷偶联剂Si-69 1.0份，硼酸锌50份，三氧化二锑3份，改性阻燃剂20份，环保DOA 20份，巴西棕榈蜡0.6份，防老剂2246 1.0份，防老剂BZ 3.5份，加工助剂WB-16 4份。
实施例2
本发明提出的一种抽油烟机电机用阻燃密封圈，其原料按重量份包括：丁腈橡胶150份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，炭黑5份，白炭黑30份，硫磺粉1.5份，促进剂CZ 2.0份，促进剂M 1.0份，促进剂TMTD 1.2份，ETU-80 0.8份，轻质氧化镁3.5份，陶土10份，氯丁胶45份，氢氧化铝30份，硅烷偶联剂Si-69 2.0份，硼酸锌10份，三氧化二锑8份，改性阻燃剂10份，环保DOA50份，巴西棕榈蜡0.4份，防老剂2246 2.0份，防老剂BZ 2.5份，加工助剂WB-16 6份；
其中，所述丁腈橡胶是由丁腈橡胶N230S和丁腈橡胶N240S组成，丁腈橡胶N230S和丁腈橡胶N240S的重量配比为1:8；所述炭黑是由炭黑N550和炭黑N990组成，二者的重量配比为1:3；
所述改性阻燃剂的制备方法包括：按重量份将可膨胀石墨100份、聚磷酸铵50份混匀后研磨至细度为50目，加入无水乙醇中，超声分散0.5h，得到悬浊液；将硅烷偶联剂KH-550 1份加入无水乙醇中稀释均匀后，加入冰醋酸调节pH为5，得到稀释液；将所述稀释液加入所述悬浊液中搅拌均匀，送入球磨机中球磨3h，得到改性溶液；向所述改性溶液中加入聚乙二醇10份，升温至75℃，搅拌15h，离心，洗涤，真空干燥，得到所述改性阻燃剂；
所述陶土为改性陶土，其制备方法包括：向由摩尔比为1:3的HCl和H2SO4的混合酸溶液中加入60目的陶土，在频率为25KHz，声强为0.2W/cm2的条件下超声反应1h，过滤，水洗，烘干，加入甲苯搅拌均匀，再加入硅烷偶联剂KH550，在频率为40KHz，声强为0.5W/cm2，温度为120℃的条件下超声反应5h，抽滤，洗涤，真空干燥，得到所述改性陶土；
所述抽油烟机电机用阻燃密封圈的制备方法包括：将丁腈橡胶在密炼机中于100℃下塑炼20min，再加入炭黑、白炭黑、轻质氧化镁、陶土、氯丁胶、氢氧化铝、硅烷偶联剂、硼酸锌、三氧化二锑、改性阻燃剂、二辛酯、巴西棕榈蜡、防老剂2246、防老剂BZ、加工助剂WB-16，于110℃下混炼20min，接着加入氧化锌、硬脂酸、硫磺粉、促进剂CZ、促进剂M、促进剂TMTD、ETU-80，于60℃下密炼10min得到混合物料；将混合物料加入平板硫化机中进行硫化，得到所述抽油烟机用耐油密封圈，其中平板硫化机温度为166℃。
实施例3
本发明提出的一种抽油烟机电机用阻燃密封圈，其原料按重量份包括：丁腈橡胶80份，氧化锌10份，硬脂酸1份，炭黑15份，白炭黑15份，硫磺粉2.2份，促进剂CZ 1.3份，促进剂M 1.8份，促进剂TMTD 0.9份，ETU-80 1.1份，轻质氧化镁2.2份，陶土25份，氯丁胶20份，氢氧化铝120份，硅烷偶联剂Si-69 1.2份，硼酸锌40份，三氧化二锑5份，改性阻燃剂18份，环保DOA 30份，巴西棕榈蜡0.5份，防老剂2246 1.3份，防老剂BZ 3.1份，加工助剂WB-16 4.5份；
其中，所述丁腈橡胶是由丁腈橡胶N230S和丁腈橡胶N240S组成，丁腈橡胶N230S和丁腈橡胶N240S的重量配比为1:10；所述炭黑是由炭黑N550和炭黑N990组成，二者的重量配比为1:5；
所述改性阻燃剂的制备方法包括：按重量份将可膨胀石墨100份、聚磷酸铵30份混匀后研磨至细度为100目，加入无水乙醇中，超声分散0.2h，得到悬浊液；将硅烷偶联剂KH-550 3份加入无水乙醇中稀释均匀后，加入冰醋酸调节pH为3，得到稀释液；将所述稀释液加入所述悬浊液中搅拌均匀，送入球磨机中球磨5h，得到改性溶液；向所述改性溶液中加入聚乙二醇5份，升温至85℃，搅拌10h，离心，洗涤，真空干燥，得到所述改性阻燃剂；
所述陶土为改性陶土，其制备方法包括：向由摩尔比为1:4的HCl和H2SO4的混合酸溶液中加入50目的陶土，在频率为30KHz，声强为0.15W/cm2的条件下超声反应2h，过滤，水洗，烘干，加入甲苯搅拌均匀，再加入硅烷偶联剂KH550，在频率为30KHz，声强为0.6W/cm2，温度为110℃的条件下超声反应6h，抽滤，洗涤，真空干燥，得到所述改性陶土；
所述抽油烟机电机用阻燃密封圈的制备方法包括：将丁腈橡胶在密炼机中于80℃下塑炼25min，再加入炭黑、白炭黑、轻质氧化镁、陶土、氯丁胶、氢氧化铝、硅烷偶联剂、硼酸锌、三氧化二锑、改性阻燃剂、二辛酯、巴西棕榈蜡、防老剂2246、防老剂BZ、加工助剂WB-16，于90℃下混炼35min，接着加入氧化锌、硬脂酸、硫磺粉、促进剂CZ、促进剂M、促进剂TMTD、ETU-80，于40℃下密炼20min得到混合物料；将混合物料加入平板硫化机中进行硫化，得到所述抽油烟机用耐油密封圈，其中平板硫化机温度为164℃。
实施例4
本发明提出的一种抽油烟机电机用阻燃密封圈，其原料按重量份包括：丁腈橡胶120份，氧化锌8份，硬脂酸1.2份，炭黑10份，白炭黑25份，硫磺粉1.8份，促进剂CZ 1.6份，促进剂M 1.3份，促进剂TMTD 1.1份，ETU-80 0.9份，轻质氧化镁3.0份，陶土15份，氯丁胶30份，氢氧化铝80份，硅烷偶联剂Si-69 1.8份，硼酸锌20份，三氧化二锑7份，改性阻燃剂13份，环保DOA40份，巴西棕榈蜡0.4份，防老剂2246 1.6份，防老剂BZ 2.8份，加工助剂WB-16 5.5份；
其中，所述丁腈橡胶是由丁腈橡胶N230S和丁腈橡胶N240S组成，丁腈橡胶N230S和丁腈橡胶N240S的重量配比为1:9；所述炭黑为炭黑N220、炭黑N330、炭黑N660的混合物；
所述改性阻燃剂的制备方法包括：按重量份将可膨胀石墨100份、聚磷酸铵40份混匀后研磨至细度为80目，加入无水乙醇中，超声分散0.3h，得到悬浊液；将硅烷偶联剂KH-550 2份加入无水乙醇中稀释均匀后，加入冰醋酸调节pH为4，得到稀释液；将所述稀释液加入所述悬浊液中搅拌均匀，送入球磨机中球磨4h，得到改性溶液；向所述改性溶液中加入聚乙二醇8份，升温至80℃，搅拌13h，离心，洗涤，真空干燥，得到所述改性阻燃剂；
所述陶土为改性陶土，其制备方法包括：向由摩尔比为1:5的HCl和H2SO4的混合酸溶液中加入40目的陶土，在频率为35KHz，声强为0.1W/cm2的条件下超声反应3h，过滤，水洗，烘干，加入甲苯搅拌均匀，再加入硅烷偶联剂KH550，在频率为20KHz，声强为0.8W/cm2，温度为100℃的条件下超声反应7h，抽滤，洗涤，真空干燥，得到所述改性陶土；
所述抽油烟机电机用阻燃密封圈的制备方法包括：将丁腈橡胶在密炼机中于90℃下塑炼22min，再加入炭黑、白炭黑、轻质氧化镁、陶土、氯丁胶、氢氧化铝、硅烷偶联剂、硼酸锌、三氧化二锑、改性阻燃剂、二辛酯、巴西棕榈蜡、防老剂2246、防老剂BZ、加工助剂WB-16，于100℃下混炼28min，接着加入氧化锌、硬脂酸、硫磺粉、促进剂CZ、促进剂M、促进剂TMTD、ETU-80，于50℃下密炼15min得到混合物料；将混合物料加入平板硫化机中进行硫化，得到所述抽油烟机用耐油密封圈，其中平板硫化机温度为165℃。
将上述实施例1-4中所述抽油烟机电机用阻燃密封圈进行性能测试，结果如下表所示：
对实施例1-4中所述抽油烟机电机用阻燃密封圈进行阻燃性能测试，所述阻燃密封圈充分燃烧离火30秒后即自然熄灭。
本发明中，采用丁腈橡胶作为主料，使本发明所述密封圈具有良好的抗撕裂性能、较低的压缩变形性、优良的耐磨性能和耐油性能，长期使用温度高于100℃，其中具体选择丁腈橡胶时，通过采用一定比例的不同丙烯腈含量的丁腈橡胶N230S与丁腈橡胶N240S并用，可显著提高密封圈的耐高温及耐介质性能，并最大限度地保证了密封圈的密封性、耐候性；适量的硬脂酸、氧化锌可以增加丁腈橡胶硫化时的硫化效率、提高密封圈的导热性能以及改善密封圈的物理力学性能；一定比例的炭黑和白炭黑混合使用并控制两者的添加量，可保证密封圈的弹性，增加材料的强度，保证密封圈的拉伸、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；硫磺作为硫化剂，可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；选择促进剂CZ、促进剂M、促进剂TMTD并与ETU-80共用并合理控制含量作为硫化促进体系，可以控制丁腈橡胶适度反应，抑制高温氛围中的交联形态的改变、聚合物链的切断，以此延长焦烧时间而起到防止焦烧的作用，耐高温效果好；轻质氧化镁，陶土、氯丁胶等作为填料，可均匀分散在丁腈橡胶的主料中，大大改善密封圈的拉伸强度、撕裂强度及耐磨性能；同时，本发明中为了提高所述密封圈的阻燃性能，通过加入改性阻燃剂和三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝复配作为阻燃剂体系，改性阻燃剂是通过对聚磷酸铵和可膨胀石墨的复配物进行改性得到，先利用硅烷偶联剂对聚磷酸铵/可膨胀石墨进行表面活化，在其表面出现了属于硅烷偶联剂的有机元素和基团，再与聚乙二醇(PEG)上的羟基和醚基产生吸附，从而对聚磷酸铵/可膨胀石墨产生插层包裹，由此显著改善聚磷酸铵/可膨胀石墨与丁腈橡胶的界面作用，提高其在丁腈橡胶中的分散性和稳定性的同时，并保持着聚磷酸铵/可膨胀石墨所特有的结构，不仅有利于充分发挥二者的阻燃效应，还对密封圈的机械性能以及耐老化性能进行改善；由于改性后的聚磷酸铵/可膨胀石墨可以在丁腈橡胶充分分散，在高温条件下，可膨胀石墨膨胀形成炭层，聚磷酸铵分解形成黏度很大的物质(焦磷酸等)，对可膨胀石墨膨胀炭层起到很好的粘联作用，因此有利于该膨胀石墨炭层致密度的提高，并增加整体膨胀炭层的均匀度、致密度和热强度，有利于整体膨胀炭层热稳定性的提高，由于膨胀石墨之间接触较为紧密，炭层孔洞较少，均匀，孔壁较厚，因此聚磷酸铵/可膨胀石墨的复配使用具有更好的隔热、隔氧作用，有利于产品耐高温阻燃性能的极大改善；三氧化二锑除了具有阻燃性能以外，还可与聚磷酸铵/可膨胀石墨阻燃剂存在协同效应，进一步提高阻燃性；硼酸锌可改进阻燃性能，并轻微改善阻燃强度，适量硼酸锌的加入还可提高氢氧化铝的阻燃性，与氢氧化铝协同降低烟雾产生，提高氧指数，降低烟密度；此后，本发明中还选择二辛酯作为主增塑剂，不仅可提高高分子链的柔顺性，改善加工工艺性能，且阻燃效果显著，添加少量巴西棕榈蜡作为辅助增塑剂可进一步增强密封圈的耐热性能；引入防老剂2246、防老剂BZ作为防老体系，对热氧屈、龟裂有很好的防护作用，可获得理想的防老化效果。
综合上述，本发明中，按照上述配方制成的抽油烟机电机用阻燃密封圈，可满足密封圈的国产化，产品满足密封性、阻燃性、耐油性、耐热性能的测试等性能要求，并具有良好的耐高温阻燃性及优异的耐油性、密封性以及力学性能，同时使用寿命长，且生产效率高，成本低。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。