本发明涉及橡胶材料技术领域，具体涉及一种安防设备气动伸缩缸用耐压密封橡胶材料。
背景技术
气动伸缩缸又叫气压伸缩缸或气压缸，是一种能够将气压能转变为直线运动机械功的一种能量转换的气压执行元件。使用时，气压缸将气压能转变为机械能的、做直线往复运动。它结构简单、工作可靠，用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的气压系统中得到广泛应用。气压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；气压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。
安防设备中经常需要实现隔离围栏等结构的伸缩，这种运动过程通常需要使用气动伸缩缸来完成，气压伸缩缸由于需要进行频繁的气压传动，因此对缸体的密封结构的气密性和耐久性有非常高的要求。为了实现这样的功能，密封结构在使用过程会产生摩擦，因此要求密封结构的耐热性能和耐磨性能较好，收缩过程中缸体的的气压强度很高，所以要求密封结构的具有很好的承压性能，而且在承压后，还可以迅速进行形变恢复，使得气缸可以迅速执行下一个动作。综上所述，气动伸缩缸的密封材料的性能要求非常严苛，因此必须生产出具有非常优秀的综合性能的橡胶材料，才可以满足性能要求，并提高密封材料的使用寿命。
普通橡胶材料是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥、加工后的得到的成品，具有良好的弹性、绝缘性、密封性，是一种良好的缓冲防护材料。橡胶材料主要分为天然橡胶与合成橡胶二种，天然橡胶是从橡胶树中提取胶质后加工制成，合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。有很广泛的用途。橡胶还可以详细分为天然橡胶、通用橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶几类。这些种类的通用橡胶一般很难达到气动伸缩缸密封件的性能要求，因此需要对常规的橡胶材料的性能进行改善提升。
中国发明专利申请号201410063245.9公开了用于饮用水管道接头的橡胶密封圈及其制备方法，该型密封圈使用的橡胶材料由丁腈橡胶、丁苯橡胶以及其它填料和功能助剂制备而成，这种密封圈的密封效果好且能防止变形。但是该型密封圈的承压性能较差，耐磨性能和耐温变性能不足，高温环境容易老化，低温环境下容易脆化。因此不适合用气动伸缩缸的密封结构使用。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种安防设备气动伸缩缸用耐压密封橡胶材料，该型橡胶材料具有非常优秀的气密性，材料的弹性好，耐压、耐磨性能突出，承压恢复循的环次数高，使用寿命较长。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种安防设备气动伸缩缸用耐压密封橡胶材料，按照质量份数，橡胶材料中包括以下组分：丁腈橡胶60-75份，改性天然橡胶45-50份，热塑性弹性体13-17份，耐压填料15-20份，补强剂6-9份，偏苯三酸三辛酯2-5份，偶联剂3-4份，促进剂2-2.8份，硫磺1.5-3份，防静电剂1.5-1.8份。
优选地，按照质量份数，橡胶材料中包括以下组分：丁腈橡胶67-72份，改性天然橡胶46-48份，热塑性弹性体14-16份，耐压填料16-19份，补强剂7-8份，偏苯三酸三辛酯3-4份，偶联剂3.4-3.7份，促进剂2.2-2.6份，硫磺1.9-2.4份，防静电剂1.6-1.7份。
进一步优选地，按照质量份数，橡胶材料中包括以下组分：丁腈橡胶69份，改性天然橡胶47份，热塑性弹性体15份，耐压填料18份，补强剂7.5份，偏苯三酸三辛酯3.6份，偶联剂3.5份，促进剂2.4份，硫磺2.1份，防静电剂1.7份。
本发明中，改性天然橡胶的制备方法为：
(1)按照质量份数，将200份纯化胶乳，7.2份10wt％的聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠水溶液，15份30wt％的氢氧化钠溶液和100份去离子水，加入到反应釜中，以120-150r/min的转速持续搅拌，在30-35℃的温度下皂化反应18-24h；
(2)向上步骤反应釜内的产物中，添加20wt％的盐酸溶液进行中和，然后添加甲磺酸和谷氨酸的等物质的量比混合酸，调节混合物的ph至5-5.2；
(3)将5份2-巯基乙醇，6份醋酸乙烯酯和9份乙烯基环丙烷加入到反应釜中，调节反应釜的温度至65-80℃，以200-250r/min的转速搅拌10-13min；然后向反应釜内加入8份催化悬浮剂，继续以相同转速搅拌3-4min；
(4)上步骤的产物投入到反应容器中，并送入微波辐照设备内，以80-85℃的温度，微波辐射并催化反应1.3-1.5h，完成天然橡胶的催化改性过程；
(5)向改性反应后的产物中加入80份甲醇，充分搅拌溶解后，经过离心处理去除杂质和未参与反应的化合物，并采用去离子水对产物进行2-3次的洗涤，完成催化改性天然橡胶的提纯净化，最后将纯净的催化改性天然橡胶减压干燥，得到所需的改性天然橡胶。
其中，催化悬浮剂的制备方法为：按照质量份数，将100份去离子水，7.8份芳香聚乙二醇醚，12份聚丙烯酰胺，9份金属量子点，4份二苯基膦，20份甲基偶氮二异丁酸酯和6份过氧化双月桂酰加入到球磨机中球磨均匀，得到所述催化悬浮剂。
金属量子点中包括znse、zns和snste量子点，三种量子点的质量比为1:3:2。
优选地，橡胶材料的原料组分中使用的热塑性弹性体包括sbs弹性体、seps弹性体、sebs弹性体和sis弹性体中的一种。
优选地，耐压填料中含有纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米白刚玉和纳米氧化锌，四者的质量比为5:1:2:4。
优选地，防静电剂中含有liclo4、liasf6、libf4、lipf6四种锂盐成分中的一种或任意多种的混合物。
本发明提供的橡胶材料的制备方法为：
按照质量份数，将丁腈橡胶、改性天然橡胶、热塑性弹性体加入到密炼机中，以90-95℃的温度塑炼10-15min，然后将耐压填料、补强剂、偏苯三酸三辛酯、偶联剂和防静电剂加入到密炼机中，以120-145℃的温度继续混炼8-10min，将混炼后的胶料自然冷却至室温，然后与促进剂、硫磺一起加入到双辊开炼机中，双辊开炼机的辊筒温度为45-50℃，辊距为1-2mm，混炼2-4min，然后将辊筒温度升高至55-60℃，调节辊距为3-4mm，继续混炼3-5min，下料，接着将胶料送入到连续微波硫化生产线上进行硫化处理，硫化处理后结束后自然静置10-12h，得到所需橡胶材料。
本发明具有如下的有益效果：
该型橡胶材料的胶料主体由丁腈橡胶、改性天然橡胶和热塑性弹性体构成，丁腈橡胶是一种合成橡胶。由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶的耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。并且具有机械强度高、耐压性能较好的特点；但是丁腈橡胶的缺点也相对明显，表现在其耐寒性差、耐臭氧性差，绝缘性能低劣，弹性不足。
为了改善丁腈橡胶的性能，本发明的技术方案中，经丁腈橡胶和改性天然橡胶进行融合，天然橡胶经过本发明技术方案的改性处理后，在橡胶分子接枝了由2-巯基乙醇，、醋酸乙烯酯和、乙烯基环丙烷提供的极性和非极性基团，从而使得天然橡胶和丁腈橡胶的相容性更好，并且可以与其他无机填料和有机高分子材料产生良好的界面效应。天然橡胶的加工特性好，与丁腈橡胶复合后能显著提高丁腈橡胶的绝缘性能、耐腐蚀性能和气密性。并且使得橡胶材料的耐温性能更加突出，在低温环境中不容易脆化，高温环境中也不容易老化变性。
其中为了提高橡胶材料的耐压性能，组合物中添加了耐压填料，这些填料主要为高硬度的纳米微粒，可以和改性天然橡胶分子上的接枝物产生作用，提高了耐压填料在复合胶料中的分散性和结合效果，最终提升材料的耐压性能、耐磨性能、热稳定性和耐腐蚀性能。
橡胶材料中的热塑性弹性体可以在不影响材料强度的基础上，对橡胶材料的弹性性能和形变恢复率进行提升，从而使得橡胶材料作为密封材料使用时，可以发挥良好的气密性，并迅速完成弹性变形和形变恢复，提高密封材料的耐久性和可靠性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种安防设备气动伸缩缸用耐压密封橡胶材料，按照质量份数，橡胶材料中包括以下组分：丁腈橡胶60份，改性天然橡胶45份，热塑性弹性体13份，耐压填料15份，补强剂6份，偏苯三酸三辛酯2份，偶联剂3份，促进剂2份，硫磺1.5份，防静电剂1.5份。
本实施例中，改性天然橡胶的制备方法为：
(1)按照质量份数，将200份纯化胶乳，7.2份10wt％的聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠水溶液，15份30wt％的氢氧化钠溶液和100份去离子水，加入到反应釜中，以120r/min的转速持续搅拌，在30℃的温度下皂化反应18-24h；
(2)向上步骤反应釜内的产物中，添加20wt％的盐酸溶液进行中和，然后添加甲磺酸和谷氨酸的等物质的量比混合酸，调节混合物的ph至5；
(3)将5份2-巯基乙醇，6份醋酸乙烯酯和9份乙烯基环丙烷加入到反应釜中，调节反应釜的温度至65℃，以200r/min的转速搅拌10min；然后向反应釜内加入8份催化悬浮剂，继续以相同转速搅拌3min；
(4)上步骤的产物投入到反应容器中，并送入微波辐照设备内，以80℃的温度，微波辐射并催化反应1.3h，完成天然橡胶的催化改性过程；
(5)向改性反应后的产物中加入80份甲醇，充分搅拌溶解后，经过离心处理去除杂质和未参与反应的化合物，并采用去离子水对产物进行2次的洗涤，完成催化改性天然橡胶的提纯净化，最后将纯净的催化改性天然橡胶减压干燥，得到所需的改性天然橡胶。
其中，催化悬浮剂的制备方法为：按照质量份数，将100份去离子水，7.8份芳香聚乙二醇醚，12份聚丙烯酰胺，9份金属量子点，4份二苯基膦，20份甲基偶氮二异丁酸酯和6份过氧化双月桂酰加入到球磨机中球磨均匀，得到所述催化悬浮剂。
金属量子点中包括znse、zns和snste量子点，三种量子点的质量比为1:3:2。
本实施例中，橡胶材料的原料组分中使用的热塑性弹性体为sbs弹性体。
耐压填料中含有纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米白刚玉和纳米氧化锌，四者的质量比为5:1:2:4。
防静电剂中含有liclo4和liasf6的混合物。
本实施例提供的橡胶材料的制备方法为：
按照质量份数，将丁腈橡胶、改性天然橡胶、热塑性弹性体加入到密炼机中，以90℃的温度塑炼10min，然后将耐压填料、补强剂、偏苯三酸三辛酯、偶联剂和防静电剂加入到密炼机中，以120℃的温度继续混炼8min，将混炼后的胶料自然冷却至室温，然后与促进剂、硫磺一起加入到双辊开炼机中，双辊开炼机的辊筒温度为45℃，辊距为1mm，混炼2min，然后将辊筒温度升高至55℃，调节辊距为3mm，继续混炼3min，下料，接着将胶料送入到连续微波硫化生产线上进行硫化处理，硫化处理后结束后自然静置10h，得到所需橡胶材料。
实施例2
一种安防设备气动伸缩缸用耐压密封橡胶材料，按照质量份数，橡胶材料中包括以下组分：丁腈橡胶75份，改性天然橡胶50份，热塑性弹性体17份，耐压填料20份，补强剂9份，偏苯三酸三辛酯5份，偶联剂4份，促进剂2.8份，硫磺3份，防静电剂1.8份。
本实施例中，改性天然橡胶的制备方法为：
(1)按照质量份数，将200份纯化胶乳，7.2份10wt％的聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠水溶液，15份30wt％的氢氧化钠溶液和100份去离子水，加入到反应釜中，以150r/min的转速持续搅拌，在35℃的温度下皂化反应24h；
(2)向上步骤反应釜内的产物中，添加20wt％的盐酸溶液进行中和，然后添加甲磺酸和谷氨酸的等物质的量比混合酸，调节混合物的ph至5.2；
(3)将5份2-巯基乙醇，6份醋酸乙烯酯和9份乙烯基环丙烷加入到反应釜中，调节反应釜的温度至80℃，以250r/min的转速搅拌13min；然后向反应釜内加入8份催化悬浮剂，继续以相同转速搅拌4min；
(4)上步骤的产物投入到反应容器中，并送入微波辐照设备内，以85℃的温度，微波辐射并催化反应1.5h，完成天然橡胶的催化改性过程；
(5)向改性反应后的产物中加入80份甲醇，充分搅拌溶解后，经过离心处理去除杂质和未参与反应的化合物，并采用去离子水对产物进行3次的洗涤，完成催化改性天然橡胶的提纯净化，最后将纯净的催化改性天然橡胶减压干燥，得到所需的改性天然橡胶。
其中，催化悬浮剂的制备方法为：按照质量份数，将100份去离子水，7.8份芳香聚乙二醇醚，12份聚丙烯酰胺，9份金属量子点，4份二苯基膦，20份甲基偶氮二异丁酸酯和6份过氧化双月桂酰加入到球磨机中球磨均匀，得到所述催化悬浮剂。
金属量子点中包括znse、zns和snste量子点，三种量子点的质量比为1:3:2。
本实施例中，橡胶材料的原料组分中使用的热塑性弹性体为seps弹性体。
耐压填料中含有纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米白刚玉和纳米氧化锌，四者的质量比为5:1:2:4。
防静电剂中含有liasf6和libf4的混合物。
本实施例提供的橡胶材料的制备方法为：
按照质量份数，将丁腈橡胶、改性天然橡胶、热塑性弹性体加入到密炼机中，以95℃的温度塑炼15min，然后将耐压填料、补强剂、偏苯三酸三辛酯、偶联剂和防静电剂加入到密炼机中，以145℃的温度继续混炼10min，将混炼后的胶料自然冷却至室温，然后与促进剂、硫磺一起加入到双辊开炼机中，双辊开炼机的辊筒温度为50℃，辊距为2mm，混炼4min，然后将辊筒温度升高至60℃，调节辊距为4mm，继续混炼5min，下料，接着将胶料送入到连续微波硫化生产线上进行硫化处理，硫化处理后结束后自然静置12h，得到所需橡胶材料。
实施例3
一种安防设备气动伸缩缸用耐压密封橡胶材料，按照质量份数，橡胶材料中包括以下组分：丁腈橡胶69份，改性天然橡胶47份，热塑性弹性体15份，耐压填料18份，补强剂7.5份，偏苯三酸三辛酯3.6份，偶联剂3.5份，促进剂2.4份，硫磺2.1份，防静电剂1.7份。
本实施例中，改性天然橡胶的制备方法为：
(1)按照质量份数，将200份纯化胶乳，7.2份10wt％的聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠水溶液，15份30wt％的氢氧化钠溶液和100份去离子水，加入到反应釜中，以140r/min的转速持续搅拌，在33℃的温度下皂化反应20h；
(2)向上步骤反应釜内的产物中，添加20wt％的盐酸溶液进行中和，然后添加甲磺酸和谷氨酸的等物质的量比混合酸，调节混合物的ph至5.1；
(3)将5份2-巯基乙醇，6份醋酸乙烯酯和9份乙烯基环丙烷加入到反应釜中，调节反应釜的温度至70℃，以230r/min的转速搅拌12min；然后向反应釜内加入8份催化悬浮剂，继续以相同转速搅拌3.5min；
(4)上步骤的产物投入到反应容器中，并送入微波辐照设备内，以82℃的温度，微波辐射并催化反应1.4h，完成天然橡胶的催化改性过程；
(5)向改性反应后的产物中加入80份甲醇，充分搅拌溶解后，经过离心处理去除杂质和未参与反应的化合物，并采用去离子水对产物进行3次的洗涤，完成催化改性天然橡胶的提纯净化，最后将纯净的催化改性天然橡胶减压干燥，得到所需的改性天然橡胶。
其中，催化悬浮剂的制备方法为：按照质量份数，将100份去离子水，7.8份芳香聚乙二醇醚，12份聚丙烯酰胺，9份金属量子点，4份二苯基膦，20份甲基偶氮二异丁酸酯和6份过氧化双月桂酰加入到球磨机中球磨均匀，得到所述催化悬浮剂。
金属量子点中包括znse、zns和snste量子点，三种量子点的质量比为1:3:2。
本实施例中，橡胶材料的原料组分中使用的热塑性弹性体为sis弹性体。
耐压填料中含有纳米二氧化硅、纳米碳化硅、纳米白刚玉和纳米氧化锌，四者的质量比为5:1:2:4。
防静电剂中含有liclo4、libf4和lipf6的混合物。
本实施例提供的橡胶材料的制备方法为：
按照质量份数，将丁腈橡胶、改性天然橡胶、热塑性弹性体加入到密炼机中，以93℃的温度塑炼12min，然后将耐压填料、补强剂、偏苯三酸三辛酯、偶联剂和防静电剂加入到密炼机中，以135℃的温度继续混炼9min，将混炼后的胶料自然冷却至室温，然后与促进剂、硫磺一起加入到双辊开炼机中，双辊开炼机的辊筒温度为48℃，辊距为1.5mm，混炼3min，然后将辊筒温度升高至57℃，调节辊距为3.5mm，继续混炼4min，下料，接着将胶料送入到连续微波硫化生产线上进行硫化处理，硫化处理后结束后自然静置11h，得到所需橡胶材料。
性能测试
测试本发明中橡胶材料的拉伸强度、断裂伸长率、热老化性能和耐油性能，得到如下测试数据，其中设置兰州石化公司生产的牌号为3305e的丁腈橡胶作为对照组，进行性能对比：
表1：本实施例中橡胶材料的性能测试结果
分析以上实验数据发现，本发明提供的橡胶材料与普通的丁腈橡胶相比具有更好的机械性能，断裂伸长率和抗拉强度更高；还具有更好的耐低温性能，材料的脆性稳定和耐寒系数表现更好；此外，在热老化性能和耐油性能方面也更加出色。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。