丁基橡胶材料及其制备方法、密封件及其应用与流程

本发明涉及橡胶材料领域，具体地涉及一种丁基橡胶材料及其制备方法、密封件及其应用。

背景技术：

1、目前应用于复合套管密封件的主要材料有：丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、三元乙丙橡胶和丁基橡胶等。随着g3(基于全氟异丁腈的混合气)等新型绝缘气体的使用，对密封件的气体阻隔性能、使用寿命和安全可靠性提出了更高的要求，因此需要对现有的密封件材料进行迭代升级。

2、为了提高密封件材料的气密性和长期运行的安全稳定性，研究者们从不同方面做出了大量工作，但均存在一定缺陷：1)通过增加交联密度可强化网络结构的致密性、提高气体阻隔性，但该方法会严重损伤材料自身的机械强度，大幅降低其弹性和回弹性，且耐老化性能差；2)通过在密封件的表面涂覆新的气密层涂料和防老化涂料，虽在短时间内有一定保护效果，但未从根本上解决问题；3)在橡胶基体中引入大量的层状填料，但由于加工分散性不良和填料粒度难控制等因素，导致密封件的气密性和弹性难以达标；4)通过改性的功能填料和补强填料可以解决分散性问题，但是密封件服役过程中出现的损伤难以实现自愈合，缺乏智能响应的修复性能，寿命短。

3、背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种用于复合套管的密封件的丁基橡胶材料及其制备方法，从而使得密封件具有优异的机械性能、气密性能、耐老化性能和自修复性能，保障电力设备的安全运行。

2、本发明提供的丁基橡胶材料的原料包括以下重量份的组分：

3、环氧化丁基橡胶100份、环氧树脂1～5份、补强填料50～90份、动态交联剂5～15份；

4、其中所述环氧化丁基橡胶的环氧摩尔含量为1.5～3.5％。

5、在本发明的一些实施例中，所述环氧树脂为双官能团环氧树脂、三官能团环氧树脂和四官能团环氧树脂的一种或多种。

6、在本发明的一些实施例中，所述补强填料包括：二维纳米填料30～55份、炭黑10～20份、白炭黑10～15份；

7、在本发明的一些实施例中，所述二维纳米填料为有机蒙脱土、单层mxene粉末、氮化硼和石墨烯中的一种或多种。

8、在本发明的一些实施例中，所述动态交联剂为二(对氨基)苯基二硫、二(邻氨基)苯基二硫、对氨基苯硼酸和对苯二胺中的一种或多种。

9、在本发明的一些实施例中，所述原料还包括助剂，所述助剂包括：阻燃剂12～25份、促进剂3～6份、润滑剂3～8份和防老剂1～3份。

10、本发明提供的丁基橡胶材料的制备方法包括：

11、将100份环氧化丁基橡胶和1～5份环氧树脂混炼均匀，获得第一中间体；

12、向所述第一中间体中依次加入50～90份补强填料、助剂，然后进行二次混炼，获得滤胶；

13、将所述滤胶冷却至室温，然后加入5～15份动态交联剂进行捏合，获得所述丁基橡胶材料；

14、其中所述环氧化丁基橡胶的环氧摩尔含量为1.5～3.5％。

15、在本发明的一些实施例中，所述二次混炼的温度为70～100℃，时间为20～30min；所述捏合在室温下进行，时间为10～20min。

16、本发明进一步提供了一种密封件，其由上述任一所述的丁基橡胶材料制备而成。

17、在本发明的一些实施例中，所述密封件由所述丁基橡胶材料在120～160℃的模具中模压15～20min后冷却获得。

18、本发明还提供了上述的密封件在复合套管中的应用。

19、本发明采用动态交联剂上的氨基基团与环氧化丁基橡胶和环氧树脂上的环氧基团进行接枝改性反应，使分子链之间形成动态共价交联作用，同时氨基上的氢键与补强填料上的有机供电子基团之间形成氢键相互作用，且补强填料一方面限制了共价键的动态性能、提高了力学强度，另一方面可在混炼过程中加强橡胶分子链之间的吸附和缠结，形成强有力的结合胶，进一步保证微观交联网络的完整性和致密性，在宏观上表现出优异的机械性能和自修复性能。

20、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种丁基橡胶材料，其特征在于，所述丁基橡胶材料的原料包括以下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的丁基橡胶材料，其特征在于，所述环氧树脂为双官能团环氧树脂、三官能团环氧树脂和四官能团环氧树脂的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的丁基橡胶材料，其特征在于，所述补强填料包括：二维纳米填料30～55份、炭黑10～20份、白炭黑10～15份；

4.根据权利要求1所述的丁基橡胶材料，其特征在于，所述动态交联剂为二(对氨基)苯基二硫、二(邻氨基)苯基二硫、对氨基苯硼酸和对苯二胺中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的丁基橡胶材料，其特征在于，所述原料还包括助剂，所述助剂包括：阻燃剂12～25份、促进剂3～6份、润滑剂3～8份和防老剂1～3份。

6.一种丁基橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述二次混炼的温度为70～100℃，时间为20～30min；所述捏合在室温下进行，时间为10～20min。

8.一种密封件，其特征在于，由权利要求1～5中任一所述的丁基橡胶材料制备而成。

9.根据权利要求8所述的密封件，其特征在于，所述密封件由所述丁基橡胶材料在120～160℃的模具中模压15～20min后冷却获得。

10.权利要求8或9所述的密封件在复合套管中的应用。

技术总结
本发明提供了一种丁基橡胶材料及其制备方法、密封件及其应用。其中该丁基橡胶材料的原料包括以下重量份的组分：环氧化丁基橡胶100份、环氧树脂1～5份、补强填料50～90份、动态交联剂5～15份；其中所述环氧化丁基橡胶的环氧摩尔含量为1.5～3.5％。本发明提供的丁基橡胶材料制得的密封件机械强度高，气密性、耐老化性能优异，压缩永久变形低，自修复性能强。

技术研发人员：张林军,邵艺芳,陈章兴,李崇瑞,张鑫鑫
受保护的技术使用者：江苏神马电力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16