一种油封用氢化丁腈橡胶材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，具体涉及一种油封用氢化丁腈橡胶材料及其制备方法。

背景技术：

1、氢化丁腈橡胶是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体。氢化丁腈橡胶的研究，是为了弥补fkm/fvmq与丁腈橡胶的价格差距。氢化丁腈橡胶具有良好的耐油性(耐燃油、润滑油和芳香族溶剂)；由于其高度饱和的结构，具有良好的耐热性和良好的耐化学性(氟利昂、酸、碱具有良好的耐化学性)、优良的耐臭氧性、高的压缩永久变形性；同时，还具有高强度、高撕裂性能、优异耐磨性等特点，是具有优异综合性能的橡胶之一。

2、当氢化丁腈用于密封件制作时，其耐温、耐油、耐磨性能均可满足使用要求，而影响其使用寿命的性能主要为回弹保持能力，油封橡胶材料多次使用后回弹保持率越高，油封唇口对轴的抱紧作用越好，密封性能保持越好，其寿命就越高。

3、相关技术中，通过在氢化丁腈橡胶材料原料中加入高粘度树脂来减少其裂纹的产生，提高其韧性，进而延长其使用寿命，但高粘度树脂容易高温固化，出现常见的热老化现象，影响其回弹保持能力，进而影响使用寿命。

技术实现思路

1、为了克服氢化丁腈橡胶材料使用寿命短的缺陷，本发明通过提高其高回弹保持率以提高油封产品的使用寿命，因此，本发明提供了一种油封用氢化丁腈橡胶材料及其制备方法。

2、第一方面，本发明提供了一种油封用氢化丁腈橡胶材料，其采用如下技术方案：

3、一种油封用氢化丁腈橡胶材料，包括如下重量份原料：生胶90-130份，zno 3-7份，sa 0.5-1.5份，改性玻纤3-5份，炭黑30-40份，增塑剂3-5份，防老剂1-3份，过氧化物交联剂8-12份，助交联剂2-5份。

4、本发明的油封用氢化丁腈橡胶材料的原料：生胶90-130份，zno 3-7份，sa 0.5-1.5份，改性玻纤3-5份，炭黑30-40份，增塑剂3-5份，防老剂1-3份，过氧化物交联剂8-12份，助交联剂2-5份，可选用各自范围内的任一值，且能提高氢化丁腈橡胶材料的高回弹保持率，且当生胶110份，zno 5份，sa 1份，改性玻纤4份，炭黑35份，增塑剂4份，防老剂2份，过氧化物交联剂10份，助交联剂3.5份时，效果最佳。

5、本发明中，生胶作为主要的橡胶基体，提供弹性和柔韧性。氧化锌(zno)用作活化剂和促进剂，有助于橡胶与硫化剂的反应，同时也可以提高橡胶的耐热性和耐老化性能。硫化剂(sa)用于橡胶的硫化交联，增强橡胶的强度和耐磨性。炭黑用于增强橡胶的强度、耐磨性和耐老化性能，同时也可以提高橡胶的导电性能。增塑剂用于提高橡胶的可加工性和柔韧性。防老剂用于延缓橡胶的老化过程，提高橡胶的耐候性和耐老化性能。过氧化物交联剂用于氢化丁腈橡胶的热氧老化，促进橡胶的硫化交联反应，助交联剂用于协助硫化剂进行交联反应，提高橡胶的硫化交联密度和强度。

6、改性玻纤，是耐高温材料，改性玻纤加入以后氢化丁腈橡胶材料的强度增加，同时耐温性能提高，在动态使用过程中可以减少内生热引起的老化作用，从而提高产品寿命。

7、进一步地，所述生胶为瑞翁hnbr2010和氟硅橡胶的混合物。

8、进一步地，所述瑞翁hnbr2010和氟硅橡胶的重量比为(9-11)：1。

9、本发明氢化丁腈橡胶材料原料中，生胶选用瑞翁hnbr2010，是因为其具有良好的耐热性、耐油性和耐化学性能，瑞翁hnbr2010可以作为主要的橡胶基体，提供优异的耐热性和耐油性，同时也可以增强材料的机械性能。

10、同时本发明生胶还选用氟硅橡胶，是因为氟硅橡胶是一种特殊的橡胶材料，其耐高温200℃以上，并且具有极佳的耐油性、极低的压缩永久变形，氟硅胶与氢化丁腈橡胶具有相同的硫化体系，可以实现较好的并用效果，氟硅橡胶加入以后，氢化丁腈橡胶的压缩永久变形减小，提高寿命。

11、将二者同时掺入氢化丁腈橡胶材料中，可以协同发挥各自的作用，改善材料的整体性能，既能保证氢化丁腈橡胶材料机械性能，又能提高氢化丁腈橡胶材料的高回弹保持率。

12、进一步地，所述改性玻纤为丙烯酸丁酯改性玻纤复合物。

13、更进一步地，所述丙烯酸丁酯改性玻纤复合物通过如下操作步骤得到：

14、s1：将1-3kg玻纤材料、2.5-4.5kg硅烷偶联剂和乙醇混合20-40min后，干燥，得硅烷偶联剂改性玻纤；

15、s2：将s1得到的硅烷偶联剂改性玻纤与丙烯酸丁酯溶液抽真空，在10-2-10-3pa下反应2-4h后干燥，得到丙烯酸丁酯改性玻纤复合物。

16、本发明将改性玻纤进一步调控为丙烯酸丁酯改性玻纤复合物，目的是在改性玻纤提高氢化丁腈橡胶材料的强度、耐温性能，以及在动态使用过程中可以减少内生热引起的老化作用的基础上，使用丙烯酸丁酯，是因为，其一，丙烯酸丁酯使玻纤材料与氢化丁腈橡胶材料原料之间的相容性更好，增加了界面结合力，从而提高氢化丁腈橡胶材料的交联密度，使其在制备反应中反应的更加充分；其二，丙烯酸丁酯可与橡胶基体形成物理交联，增加了橡胶的弹性模量和弹性恢复率；其三，丙烯酸丁酯可以填充玻纤材料中的孔隙结构，进而增加氢化丁腈橡胶材料的致密性；因此，丙烯酸丁酯改性玻纤复合物的掺入，可进一步氢化丁腈橡胶材料的寿命。

17、第二方面，本发明提供一种上述任一项所述的油封用氢化丁腈橡胶材料的制备方法。

18、一种油封用氢化丁腈橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

19、(1)将生胶混炼；

20、(2)投入zno、sa、防老剂、炭黑、改性玻纤和增塑剂，继续混炼；

21、(3)经提坨、清扫步骤后，继续升温混炼，然后将胶料冷却；

22、(4)将冷却的胶料中加入过氧化物交联剂和助硫化剂进行混炼；

23、(5)将混炼好的胶料通过模压的方式硫化成标准试样即得。

24、本发明氢化丁腈橡胶材料的制备中，首先将生胶混炼可以改善其流动性和加工性能，同时有助于将各种添加剂均匀的分散；然后投入zno、sa、防老剂、卡博特炭黑、改性玻纤、增塑剂，继续混炼；提坨和清扫可以去除橡胶中的气泡和杂质，升温混炼有助于橡胶和添加剂的充分混合，冷却则是为了控制橡胶的温度，使其适合后续的硫化处理。过氧化物交联剂和助硫化剂的加入可以启动橡胶的硫化反应，形成交联结构，从而提高橡胶的强度、耐磨性和耐老化性能。最后一步是通过模压的方式将橡胶材料硫化成标准试样，使其具有所需的形状和性能；各个步骤共同作用，最终得到氢化丁腈橡胶材料。

25、进一步地，所述方法中混炼的压力为0.4-0.8mpa。

26、本发明氢化丁腈橡胶材料的制备中，配合各步骤的混炼，将压力调节为为0.4-0.8mpa，可以帮助橡胶和各个原料充分混合，确保它们均匀地分散在橡胶基体中，有助于提高橡胶材料的性能稳定性和一致性；还可以促进橡胶分子链的伸展和变形，有利于添加剂与橡胶分子的相互作用，从而提高混炼的效果。而且还可以帮助控制混炼过程中的温度，确保混炼温度在适宜范围内，避免橡胶过热或过冷，从而保证混炼过程的稳定性和一致性，从而提高氢化丁腈橡胶材料制备过程中的混炼效果，有利于确保橡胶材料的质量和性能。

27、进一步地，所述步骤(3)中升温的温度为120-140℃。

28、本发明氢化丁腈橡胶材料的制备中，步骤(3)中升温的温度为120-140℃，有助于促进橡胶分子链的伸展和活化，有利于各原料的混合和反应，加速硫化反应的进行，提高橡胶的硫化速度和硫化程度；还可以降低橡胶的粘度，使橡胶更易于加工和成型，有利于提高橡胶制品的成型性能。而且能够帮助驱除橡胶中的挥发物，有利于改善橡胶的物理性能和耐老化性能，促进橡胶混炼过程中的各种化学反应达到平衡状态，有利于提高橡胶材料的稳定性和一致性。

29、进一步地，所述步骤(3)冷却的方式为薄通冷却。

30、本发明氢化丁腈橡胶材料的制备中，步骤(3)冷却的方式选用为薄通冷却，可以确保整个胶料受热均匀，避免出现局部过热或过冷的情况，有助于保证橡胶材料在混炼过程中的温度稳定性和一致性，从而保护橡胶分子链的结构不受破坏，还可以帮助橡胶分子链重新排列和固化，确保橡胶材料的性能稳定性。

31、进一步地，步骤(4)混炼后改性玻纤的长度为0.1-0.3mm。

32、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

33、(1)本发明通过氢化丁腈橡胶材料的原料中，掺入改性玻纤，并且进一步调控改性玻纤为丙烯酸丁酯改性玻纤复合物，促进玻纤材料与氢化丁腈橡胶材料原料之间的相容，增加了界面结合力，增加了橡胶的弹性模量和弹性恢复率；提高了氢化丁腈橡胶材料的回弹保持率，因此提高了氢化丁腈橡胶材料的寿命。

34、(2)本发明通过在氢化丁腈橡胶材料的原料中，掺入瑞翁hnbr2010和氟硅橡胶的混合物，并调节其重量比，进一步提高了氢化丁腈橡胶材料的回弹保持率。

35、(3)本发明通过在氢化丁腈橡胶材料的制备中，调节各步骤的工艺参数，提高了氢化丁腈橡胶材料的回弹保持率。

36、(4)本发明通过调节氢化丁腈橡胶材料各原料的种类和掺量，并配合调节其制备过程中各步骤的工艺参数，使得到的氢化丁腈橡胶材料的往复50次回弹保持率和往复100次回弹保持率最高分别为98.6％和97.1％，具有较高的回弹保持率。