轴承密封件用橡胶材料及制备方法与流程

1.本发明涉及材料技术领域，具体涉及轴承密封件用橡胶材料及制备方法。


背景技术：

2.橡胶密封圈按其材质可分为：硅橡胶系列、氟橡胶系列、聚四氟乙烯系列、丁腈橡胶系列、氯丁腈系列以及三元乙丙橡胶系列。其中，丁腈橡胶因其耐油性和物理机械性能优异，广泛应用于各种耐油橡胶制品。2014年，世界上生产丁腈橡胶的国家有30多个，最大的消费领域是生产耐油胶管制品和阻燃运输带，丁腈橡胶是汽车旭无级变速胶带、忠轮带、燃料等的理想材料。我国的丁腈橡胶在汽车工业得到了广泛的应用，以油箱与垫片等耐油零部件为主，也用于密封件、传动带等方面。丁腈橡胶密封圈适于在汽油，硅润滑油等介质中使用，是目前用途最广，成本最低的橡胶密封圈。
3.但是现有电工工具用的部分密封圈在耐磨损上的表现不佳，改善橡胶材料的耐磨性有利于提高其使用寿命，并能在节约能源、材料、润滑剂等方面带来相当可观的经济效益和社会效益。
4.目前，改善橡胶材料耐磨性能的方案如在橡胶中加入润滑填料，以降低橡胶材料的摩擦因数，例如cn101463149的文件中将石墨加入，但润滑减摩性能增长有限，需改进。


技术实现要素：

5.为解决上述至少一个技术缺陷，本发明提供了如下技术方案：
6.本技术文件公开轴承密封件用橡胶材料，包括以下质量份组分：
7.丁腈橡胶100份、顺丁橡胶20-26份、单宁酸3-6份、炭黑35-40份、改性碳纳米管1-2份、氮化硅0.5-1份、氯磺化聚乙烯0.6-0.8份、氧化锌3-5份、硬脂酸1.5-2份、防焦剂0.4-0.6份、防老剂1.5-2份、硫磺1.2-1.5份、硅酸盐55-60份、醚酯型增塑剂20-25份、脱模剂2-2.5份、促进剂tmtd 0.8-1份、促进剂mbts 0.6-0.8份、促进剂mbt 0.5-0.6份、促进剂cbs1.6-1.8份。
8.本方案中优选组分配合制备的橡胶在耐磨性能上取得突破，且在耐油性、耐热性、弹性等性能上表现优异。
9.原理如下：顺丁橡胶分子结构规整性好，无侧基，分子链非常柔顺，分子量分布较窄，与增塑剂配合提高密封圈的弹性、耐磨性等。
10.炭黑作为补强填料，使密封圈在抗腐蚀、弹性等性能上得到提升，碳纳米管在耐热、耐腐蚀等性能提升较高，炭黑与碳纳米管协同提升橡胶基体性能，配合其他组分对密封圈的耐磨性得到提升。
11.氮化硅与氯磺化聚乙烯之间易发生键合，减少氮化硅的团聚，并提高密封圈稳定性及耐磨损性能。
12.单宁酸与丁腈橡胶作用增强丁腈橡胶的结合力，进而提升密封圈的综合性能。
13.至于防焦剂、防老剂、脱模剂、促进剂等的作用较为熟知，此不再赘述。
14.进一步，改性碳纳米管为多巴胺包覆碳纳米管形成，所述炭黑为环保n550、n330按照质量1:1混合接枝马来酸酐制成。多巴胺包覆及接枝马来酸酐均有助提高分散性。
15.进一步，防焦剂为活性氧化镁，防老剂为防老剂mb。
16.进一步，丁腈橡胶100份、顺丁橡胶24份、单宁酸5份、炭黑38份、改性碳纳米管1.2份、氮化硅0.8份、氯磺化聚乙烯0.6份、氧化锌4份、硬脂酸1.7份、防焦剂0.5份、防老剂1.8份、硫磺1.3份、硅酸盐57份、醚酯型增塑剂23份、脱模剂2.4份、促进剂tmtd0.8-1份、促进剂mbts 0.6-0.8份、促进剂mbt 0.5-0.6份、促进剂cbs1.6-1.8份。
17.进一步，所述硅酸盐为滑石粉、硅藻土或陶土，醚酯型增塑剂为tp-95。
18.本技术提供上述轴承密封件用橡胶材料的制备方法，步骤如下：
19.第一、将丁腈橡胶进行混炼，然后加入顺丁橡胶、氧化锌、硬脂酸、防焦剂、脱模剂、防老剂、硫磺混炼，再加入炭黑、硅酸盐、醚酯型增塑剂混炼并排料、冷却10-16h。
20.第二、将冷却后橡胶置于开炼机上加其他组分翻包后出片，停放12-24h，剪裁胶片；
21.第三、将胶片放置橡胶模具上和骨架一起硫化，时间20-30s。
22.根据上述配方针对性设计制备工艺，在硫化时间上得到大幅度的降低。
23.进一步，第一步骤中，丁腈橡胶混炼160-200s，温度50-80℃；加入顺丁橡胶、氧化锌、硬脂酸、防焦剂、脱模剂、防老剂、硫磺混炼，时间100-140s，温度60-90℃；加入炭黑、硅酸盐、醚酯型增塑剂混炼，时间160-200s，温度115-125℃；
24.第二步骤中，先将冷却后橡胶置于开炼机热炼2-3min，出片后胶片停放时包括温度在30℃以下，相对湿度80％以内；
25.第三步骤中，硫化温度210-220℃，压力9-10.5mpa。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果：
27.1、本发明优选配方比例并针对性设计制备工艺，制备的密封圈在耐磨性、耐油性等性能上表现优异。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
29.实施例1
30.轴承密封件用橡胶材料制备方法如下：
31.第一、将丁腈橡胶进行混炼160s，温度50℃；然后加入顺丁橡胶、氧化锌、硬脂酸、防焦剂、脱模剂、防老剂、硫磺混炼，时间100s，温度60℃；再加入炭黑、硅酸盐、醚酯型增塑剂混炼，时间160s，温度115℃；排料后冷却10h。
32.第二、将冷却后橡胶置于开炼机上热炼2min，加其他组分翻包5min后出片，停放12h，温度在30℃以下，相对湿度80％以内，剪裁胶片；
33.第三、将胶片放置橡胶模具上和骨架一起硫化，时间20s，硫化温度210℃，压力9mpa，之后撕边。
34.配方参见表1。
35.实施例2
36.轴承密封件用橡胶材料制备方法如下：
37.第一、将丁腈橡胶进行混炼180s，温度70℃；然后加入顺丁橡胶、氧化锌、硬脂酸、防焦剂、脱模剂、防老剂、硫磺混炼，时间120s，温度80℃；再加入炭黑、硅酸盐、醚酯型增塑剂混炼，时间180s，温度120℃；排料后冷却14h。
38.第二、将冷却后橡胶置于开炼机上热炼3min，加其他组分翻包5min后出片，停放18h，温度在30℃以下，相对湿度80％以内，剪裁胶片；
39.第三、将胶片放置橡胶模具上和骨架一起硫化，时间25s，硫化温度215℃，压力10mpa，之后撕边。
40.配方参见表1。
41.实施例3
42.轴承密封件用橡胶材料制备方法如下：
43.第一、将丁腈橡胶进行混炼180s，温度60℃；然后加入顺丁橡胶、氧化锌、硬脂酸、防焦剂、脱模剂、防老剂、硫磺混炼，时间120s，温度70℃；再加入炭黑、硅酸盐、醚酯型增塑剂混炼，时间180s，温度124℃；排料后冷却14h。
44.第二、将冷却后橡胶置于开炼机上热炼3min，加其他组分翻包5min后出片，停放18h，温度在30℃以下，相对湿度80％以内，剪裁胶片；
45.第三、将胶片放置橡胶模具上和骨架一起硫化，时间30s，硫化温度218℃，压力9.5mpa，之后撕边。
46.配方参见表1。
47.对比例1
48.该制备方法与实施例3一致，配方参见表1。
49.对比例2
50.该制备方法与实施例3一致，配方参见表1。
51.表1
[0052][0053]
注：炭黑为环保n550、n330按照质量1:1混合接枝马来酸酐，改性碳纳米管为多巴胺包覆改性，多巴胺与马来酸酐的接枝在本领域较为常见，具体过程不再赘述；
[0054]
丁腈橡胶丙烯腈含量25-30％。
[0055]
对上述制备的密封圈做磨损性能的检测，以橡胶磨耗试验机进行磨耗，时间5min，初始质量与最终质量的差值即磨损值(单位为g)，如表2所示：
[0056]
表2
[0057] 实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2磨损值0.070.020.080.210.30
[0058]
可以看出，各实施例中密封圈的磨损表现优异，对比例磨损量大，经检测发现对比例1、对比例2均存在硫化程度不足的现象，此外各实施例在弹性、耐腐蚀、耐油、耐高温等性能上同样具备较好的表现。
[0059]
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的
普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。