本发明属于密封材料技术领域，具体涉及一种变压器密封环用橡胶材料及其制备方法。
背景技术：
变压器密封环对防止油的渗漏具有重要的作用，目前常用的密封垫多为橡胶密封垫，但是现有的橡胶密封垫耐油性能差，老化速度快，特别是在高温下，极易引起密封垫老化龟裂，造成变压器渗漏油。
中国专利申请CN103627048B公开了一种抗压、耐磨、耐腐蚀变压器密封环及其生产方法，采用丁腈橡胶作为主要原料，与高强力再生胶和古马隆树脂形成合成橡胶，具有极好的耐油性、耐磨性和耐热性，并辅以炭黑、陶瓷微粉、硅粉、锰粉、聚四氟乙烯、氧化锌、陶土、硫化活性剂和抗热氧老化防老剂，可有效提高密封环的抗撕裂、自润滑效果、抗压缩变形、耐热、耐腐蚀、耐摩擦等性能，提高密封环的使用寿命。在严寒和酷暑气候环境下均能保护良好的密封效果，并且较传统密封环使用寿命有效延长1 倍以上。中国专利1036665476B公开了一种变压器用丁腈/丙烯酸酯橡胶密封垫及其制备方法，其由以下重量份的原料制成：丁腈橡胶60-80、丙烯酸酯橡胶20-40、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10-15、甲基丙烯酸镁4-6、硬脂酸锌2-3、炭黑N550 25-35、过氧化二异丙苯0.5-1、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2-3、三烯丙基异氰尿酸酯1.5-2.5、氯化石蜡5-10、邻苯二甲酸二丁酯10-15、煅烧陶土4-8、纳米重晶石粉5-10、复合填料3-6、防老剂MBZ 1-2、促进剂DPTT 0.5-1、促进剂NA-22 0.5-1。该发明制得的密封垫具有优异的机械强度、压缩回弹性、耐高温老化、耐冲击、耐磨，耐油等性能，大大提高了丁腈橡胶密封垫的使用寿命。但是，上述专利密封垫强度低，耐磨性差。
技术实现要素：
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种变压器密封环用橡胶材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶50-70份，丙烯酸酯橡胶20-30份，氯醚橡胶5-10份，木质纤维3-8份，纳米二氧化钛5-10份，补强剂15-25份，防老剂1-5份，促进剂1-3份，硫磺1-3份，氧化锌3-6份，硬脂酸4-8份，沥青3-6份，氯化石蜡1-3份，增塑剂10-15份和交联剂5-15份。
优选地，所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
优选地，所述补强剂为轻质碳酸钙、炭黑N330、炭黑N550、炭黑N660、炭黑N990和白炭黑VN-3中一种或几种。
优选地，所述的防老剂为防老剂RD、4020、MB和NBC中一种或几种。
优选地，所述的促进剂为促进剂M、DM、TBBS、TMTD和NA-22中一种或几种。
优选地，所述的增塑剂为磷酸三甲苯酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种。
优选地，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、1,3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯和1,4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种。
优选地，所述变压器密封环用橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中，加热至90-110℃，混炼8-12min；
（2）将步骤（1）胶料加入开炼机中，加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化锌、硬脂酸、沥青、氯化石蜡和增塑剂，130-150℃条件下混炼4-8min，然后加入其余原料，继续混炼3-5min；
（3）将步骤（2）混炼胶在165-175℃条件下硫化5-10min，即得。
本发明的积极有益效果：
1. 本发明丁腈橡胶耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强；丙烯酸酯橡胶耐热、耐臭氧、抗紫外线性能优良，对硫不发生反应，耐油性能优良；氯醚橡胶具有耐油、耐臭氧、耐热性能，透气性小，上述三种橡胶合用，提高了丁腈橡胶的耐油性能，解决了传统橡胶密封垫老化性能差的技术问题。木质纤维比重小、比表面积大，具有优良的保温、隔热、隔声、绝缘和透气性能，热膨胀均匀不起壳不开裂，具有优良的柔韧性及分散性，防冻和防热能力也非常强，与上述橡胶形成互穿的网络结构，进一步提高了本发明橡胶密封垫的柔韧性，延长了橡胶密封垫的使用寿命。纳米二氧化钛提高了橡胶垫片的耐磨性。因此，各种原料协同作用，所得变压器密封环用橡胶材料强度高，压缩变形小，抗老化性能优异。
2. 本发明所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm，稳定性好，降低了橡胶垫的表面粗糙度，抗粘效果大大提高，提高了橡胶材料的耐磨性。所述补强剂为轻质碳酸钙、炭黑N330、炭黑N550、炭黑N660、炭黑N990和白炭黑VN-3中一种或几种，提高了橡胶材料的机械强度。所述的防老剂为防老剂RD、4020、MB和NBC中一种或几种，抗老化性能优异，进一步提高了橡胶材料的抗老化性能。所述的促进剂为促进剂M、DM、TBBS、TMTD和NA-22中一种或几种，促进胶料的硫化。所述的增塑剂为磷酸三甲苯酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯和邻苯二甲酸二丁酯中的一种或几种，降低橡胶的玻璃化温度，令橡胶可塑性、流动性，便于压延、压出成型操作，同时还能降低橡胶的硬度和定伸应力、提高弹性。所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、1,3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯和1,4-双叔丁基过氧异丙基苯中一种或几种，利于各原料之间形成稳定的网络结构，提高了橡胶材料的耐热性能。
3. 本发明密封环用橡胶材料的制备方法简单，各原料混合均匀，交联效果好，所得变压器密封环用橡胶材料强度高，压缩变形小，抗老化性能优异。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
实施例1
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶50份，丙烯酸酯橡胶20份，氯醚橡胶5份，木质纤维3份，纳米二氧化钛5份，补强剂15份，防老剂1份，促进剂1份，硫磺1份，氧化锌3份，硬脂酸5份，沥青3份，氯化石蜡1份，增塑剂10份和交联剂5份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述补强剂为炭黑N330。
所述的防老剂为防老剂RD。
所述的促进剂为促进剂M。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述交联剂为过氧化苯甲酰。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中，加热至90℃，混炼10min；
（2）将步骤（1）胶料加入开炼机中，加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化锌、硬脂酸、沥青、氯化石蜡和增塑剂，140℃条件下混炼5min，然后加入其余原料，继续混炼5min；
（3）将步骤（2）混炼胶在165℃条件下硫化10min，即得。
实施例2
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶52份，丙烯酸酯橡胶23份，氯醚橡胶6份，木质纤维4份，纳米二氧化钛6份，补强剂18份，防老剂2份，促进剂1.5份，硫磺1.3份，氧化锌3.2份，硬脂酸5.5份，沥青3.5份，氯化石蜡1.2份，增塑剂11份和交联剂6份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述补强剂为炭黑N550。
所述的防老剂为防老剂4020。
所述的促进剂为促进剂DM。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
所述交联剂为1,3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中，加热至100℃，混炼8min；
（2）将步骤（1）胶料加入开炼机中，加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化锌、硬脂酸、沥青、氯化石蜡和增塑剂，130℃条件下混炼6min，然后加入其余原料，继续混炼3min；
（3）将步骤（2）混炼胶在170℃条件下硫化6min，即得。
实施例3
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶55份，丙烯酸酯橡胶24份，氯醚橡胶7份，木质纤维5份，纳米二氧化钛7份，补强剂20份，防老剂2.5份，促进剂2份，硫磺1.8份，氧化锌4份，硬脂酸6份，沥青4份，氯化石蜡1.6份，增塑剂12份和交联剂8份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述补强剂为炭黑N330和炭黑N550，两者重量比为1:1。
所述的防老剂为防老剂MB。
所述的促进剂为促进剂NA-22。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯。
所述交联剂为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中，加热至110℃，混炼12min；
（2）将步骤（1）胶料加入开炼机中，加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化锌、硬脂酸、沥青、氯化石蜡和增塑剂，150℃条件下混炼4min，然后加入其余原料，继续混炼4min；
（3）将步骤（2）混炼胶在175℃条件下硫化5min，即得。
实施例4
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶60份，丙烯酸酯橡胶25份，氯醚橡胶7份，木质纤维5.5份，纳米二氧化钛7.5份，补强剂22份，防老剂3份，促进剂2份，硫磺2份，氧化锌4份，硬脂酸6份，沥青4份，氯化石蜡2份，增塑剂12份和交联剂10份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述补强剂为炭黑N660。
所述的防老剂为防老剂NBC。
所述的促进剂为促进剂TBBS。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述交联剂为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中，加热至100℃，混炼10min；
（2）将步骤（1）胶料加入开炼机中，加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化锌、硬脂酸、沥青、氯化石蜡和增塑剂，140℃条件下混炼5min，然后加入其余原料，继续混炼5min；
（3）将步骤（2）混炼胶在170℃条件下硫化8min，即得。
实施例5
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶62份，丙烯酸酯橡胶26份，氯醚橡胶7.5份，木质纤维6份，纳米二氧化钛8份，补强剂23份，防老剂3份，促进剂2份，硫化剂2.1份，氧化锌4份，硬脂酸7份，沥青4份，氯化石蜡2.1份，增塑剂13份和交联剂11份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述补强剂为白炭黑VN-3。
所述的防老剂为防老剂RD和NBC，两者重量比为1：1。
所述的促进剂为TMTD。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
所述交联剂为过氧化二异丙苯。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中，加热至110℃，混炼8min；
（2）将步骤（1）胶料加入开炼机中，加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化锌、硬脂酸和增塑剂，130℃条件下混炼8min，然后加入其余原料，继续混炼3min；
（3）将步骤（2）混炼胶在170℃条件下硫化7min，即得。
实施例6
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶66份，丙烯酸酯橡胶27份，氯醚橡胶8份，木质纤维6.5份，纳米二氧化钛8份，补强剂24份，防老剂3.5份，促进剂2.3份，硫磺2.5份，氧化锌4.5份，硬脂酸7份，沥青4.5份，氯化石蜡2.5份，增塑剂14份和交联剂12份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述补强剂为炭黑N990。
所述的防老剂为防老剂MB。
所述的促进剂为促进剂TBBS和NA-22，两者重量比为1:1。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯。
所述交联剂为过氧化苯甲酰。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中，加热至90℃，混炼11min；
（2）将步骤（1）胶料加入开炼机中，加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化锌、硬脂酸、沥青、氯化石蜡和增塑剂，130℃条件下混炼4min，然后加入其余原料，继续混炼5min；
（3）将步骤（2）混炼胶在175℃条件下硫化5min，即得。
实施例7
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶68份，丙烯酸酯橡胶29份，氯醚橡胶9份，木质纤维7份，纳米二氧化钛9份，补强剂25份，防老剂4份，促进剂2.5份，硫磺2.8份，氧化锌5份，硬脂酸7.5份，沥青5份，氯化石蜡3份，增塑剂14份和交联剂14份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述补强剂为轻质碳酸钙。
所述的防老剂为防老剂4020。
所述的促进剂为促进剂DM。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯和邻苯二甲酸二丁酯，两者重量比为1:1。
所述交联剂为1,3-双（2-叔丁基过氧基异丙基）苯。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中，加热至90℃，混炼12min；
（2）将步骤（1）胶料加入开炼机中，加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化锌、硬脂酸、沥青、氯化石蜡和增塑剂，150℃条件下混炼5min，然后加入其余原料，继续混炼3min；
（3）将步骤（2）混炼胶在170℃条件下硫化10min，即得。
实施例8
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶70份，丙烯酸酯橡胶30份，氯醚橡胶10份，木质纤维8份，纳米二氧化钛10份，补强剂25份，防老剂5份，促进剂3份，硫磺3份，氧化锌6份，硬脂酸8份，沥青6份，氯化石蜡3份，增塑剂15份和交联剂15份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述补强剂为炭黑N660。
所述的防老剂为防老剂RD。
所述的促进剂为促进剂M。
所述的增塑剂为磷酸三甲苯酯。
所述交联剂为过氧化二异丙苯和1,4-双叔丁基过氧异丙基苯，两者重量比为1:1。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶加入密炼机中，加热至100℃，混炼10min；
（2）将步骤（1）胶料加入开炼机中，加入木质纤维、纳米二氧化钛、补强剂、防老剂、氧化锌、硬脂酸、沥青、氯化石蜡和增塑剂，140℃条件下混炼5min，然后加入其余原料，继续混炼5min；
（3）将步骤（2）混炼胶在165℃条件下硫化6min，即得。
对比实施例1
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶60份，丙烯酸酯橡胶25份，氯醚橡胶7份，木质纤维5.5份，补强剂22份，防老剂3份，促进剂2份，硫磺2份，氧化锌4份，硬脂酸6份，沥青4份，氯化石蜡2份，增塑剂12份和交联剂10份。
所述补强剂为炭黑N660。
所述的防老剂为防老剂NBC。
所述的促进剂为促进剂TBBS。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述交联剂为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法见实施例4。
对比实施例2
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶60份，丙烯酸酯橡胶32份，木质纤维5.5份，纳米二氧化钛7.5份，补强剂22份，防老剂3份，促进剂2份，硫磺2份，氧化锌4份，硬脂酸6份，沥青4份，氯化石蜡2份，增塑剂12份和交联剂10份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述补强剂为炭黑N660。
所述的防老剂为防老剂NBC。
所述的促进剂为促进剂TBBS。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述交联剂为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法见实施例4。
对比实施例3
一种变压器密封环用橡胶材料，由如下重量份数的原料制成：丁腈橡胶60份，丙烯酸酯橡胶25份，氯醚橡胶7份，纳米二氧化钛7.5份，补强剂22份，防老剂3份，促进剂2份，硫磺2份，氧化锌4份，硬脂酸6份，沥青4份，氯化石蜡2份，增塑剂12份和交联剂10份。
所述纳米二氧化钛的粒径为20-100nm。
所述补强剂为炭黑N660。
所述的防老剂为防老剂NBC。
所述的促进剂为促进剂TBBS。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述交联剂为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
上述变压器密封环用橡胶材料的制备方法见实施例4。
根据国家标准JB/T 8448.1-2004，本发明实施例1-8和对比实施例1-3变压器密封环用橡胶材料物理性能如下：
表1 本发明实施例1-8变压器密封环用橡胶材料物理性能
由表1可知，相比较与对比实施例，本发明实施例1-8变压器密封环用橡胶材料拉伸强度≥25.3MPa，扯断伸长率≥556%，断裂强度≥48.7kN﹒m-1，热空气压缩永久变形≤15.6%，浸25号变压器油压缩永久变形≤24.7%，耐受25号变压器油体积变化率≤4.9%，因此，本发明变压器密封环用橡胶材料强度高，压缩变形小，抗老化性能优异。