专利名称：压电密封纳米橡胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种压电密封橡胶及其制备方法，具体说是一种含压电陶瓷材料的纳米聚氨酯弹性体及其制备方法，该橡胶用于高压摩擦密封。
背景技术：
橡胶密封制品其作用就是防止流体介质从密封的机构中渗出或防止外来的灰尘、泥沙、空气等物质进入，橡胶密封材料有如下特点，1、较高的弹性和较低的渗透性；2、耐热和耐压的范围宽；3、密封制品与被密封表面之间摩擦力较大；4、随着密封制品直径的增大，其断面尺寸增加不大；5、对偶合件的偏心及振动不太敏感，对偶合件的加工的精度要求不太高。现在一般采用丁腈橡胶，天然橡胶，氯丁橡胶，氟橡胶，硅橡胶以及共混胶制造。但是，上述橡胶材料所制的密封产品不能满足高压摩擦的密封要求，因高压摩擦的密封对橡胶材料对上述性能要求更高，一般采用上述的橡胶材料制备的密封制品难以适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压电密封纳米橡胶及其制备方法，他耐高压、摩擦性能高，耐油、耐溶剂，适应高低温范围宽，渗透率低，密封效果好。
本发明的技术方案如下本发明采用纳米聚氨酯弹性体与镁铌锆钛酸铅在高温、高剪切力混炼的条件下制备的；本发明的橡胶由如下重量份数的原料制成纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体70-90份镁铌锆钛酸铅10-30份石墨或硅铁微粉 2-4份硬脂酸 1-2份钛酸酯偶联剂1.5-3份。
上述组分的进一步方案为纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体80份镁铌锆钛酸铅20份石墨或硅铁微粉 3份硬脂酸 1.5份钛酸酯偶联剂1.5份。
上述的纳米聚氨酯弹性体采用钠基蒙脱土纳米复合材料的母料制备的纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体。
上述的纳米聚氨酯弹性体采用累脱石/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料。
上述的纳米聚氨酯弹性体采用聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料。
上述的镁铌锆钛酸铅是镁铌锆钛酸铅三元系压电陶瓷。
上述的钛酸酯偶联剂采用单烷基焦磷酸酯基型。
镁铌锆钛酸铅/纳米聚氨酯弹性体复合橡胶的制备将纳米聚氨酯弹性体与镁铌锆钛酸铅、石墨或硅铁微粉、硬脂酸按上述配比在混炼机上混炼，混合温度控制在80-100度，转子转速136Γ/min，混炼10min-15min，置于挤出机中熔融挤出，挤出温度控制在80-200度，转子转速60Γ/min，挤出物料造粒，烘干后上电极，进行极化，温度为100-150度，极化后即得到镁铌锆钛酸铅/纳米聚氨酯弹性体复合橡胶，即压电陶瓷/纳米聚氨酯弹性体复合橡胶。
本发明的优点在于1、本发明采用的纳米聚氨酯弹性体，该弹性体拉伸强度、撕裂强度比纳米聚氨酯弹性体有所下降，但比普通聚氨酯弹性体还有所提高，见表1。制造的密封制品仍充分满足1987实施的HG/T2579-94的标准要求。2、采用镁铌锆钛酸铅即三元系压电陶瓷复合，该陶瓷相界由锆钛酸铅陶瓷的点扩展为线，性能比二元系的锆钛酸铅陶瓷可有更大的选择余地，同时还使频率常数的温度和老化特性得到改善。这种由“压”产生“电”的效应，在对压电陶瓷施加一个沿极化方向的电场时，压电陶瓷的剩余极化强度发生变化，使压电陶瓷发生伸缩变形，由“电”产生的“伸缩”的效应，利用这两种正、负压电效应，压电陶瓷在聚氨酯弹性体基体中，由机械能转换为电能的现象是正压电效应。如果沿平行极化强度方向施加的一外电场，在外电场的作用下压电陶瓷的极化强度增大，从而使压电陶瓷发生伸长形变，反之，若外电场方向与极化方向相反时，则导致收缩形变；这种由电能转换为机械能的现象就是负压电效应。因压电陶瓷在聚氨酯弹性体基体中，均匀分散，基体属绝缘体，填充石墨或硅铁后属于半导体，在这种特定环境条件下电能又能转换为机械能，使聚氨酯弹性体基体发生膨胀变形，产生聚氨酯弹性体弹性功能之外的助力超弹性，降低密封的渗透率。3、本发明的橡胶，属热塑性聚氨酯弹性体，可通过加工塑料的加工方法，制成各种弹性体制品。
表1 本发明的橡胶与现有产品性能对比表具体实施方式
实施例1纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体90份、镁铌锆钛酸铅10份、石墨或硅铁微粉4份、硬脂酸2份、钛酸酯偶联剂1.5份。
实施例2纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体80份、镁铌锆钛酸铅20份、石墨或硅铁微粉3份、硬脂酸1.5份、钛酸酯偶联剂1.5份。
实施例3纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体70份、镁铌锆钛酸铅30份、石墨或硅铁微粉2份、硬脂酸1份、钛酸酯偶联剂3份。
实施例4纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体85份、镁铌锆钛酸铅15份、石墨或硅铁微粉3.5份、硬脂酸1.5份、钛酸酯偶联剂2份。
实施例5纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体75份、镁铌锆钛酸铅25份、石墨或硅铁微粉2.5份、硬脂酸1.5份、钛酸酯偶联剂2份。
上述的纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体采用钠基蒙脱土纳米复合材料的母料(专利申请号为200610101239.3)制备的纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体。
上述的纳米聚氨酯弹性体采用累脱石/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料(专利申请号02139341.9)。
上述的纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体采用聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料(专利申请号02129016。4)。
上述的镁铌锆钛酸铅是市售的镁铌锆钛酸铅三元系压电陶瓷，由保定市宏声声学器材厂生产，其品质因数Qm 70，介电常数E33 4000，机电效率kp 0.7，居里温度tc 200，压电常数d33 660。
上述的石墨、硅铁微粉、硬脂酸、钛酸酯偶联剂均为市售。
镁铌锆钛酸铅/纳米聚氨酯弹性体复合橡胶的制备将纳米聚氨酯弹性体与镁铌锆钛酸铅、石墨或硅铁微粉、硬脂酸按上述配比在混炼机上混炼，混合温度控制在80-90度，转子转速136Γ/min，混炼10min-15min，置于挤出机中熔融挤出，挤出温度控制在80-200度，转子转速60Γ/min，挤出物料造粒，烘干后放入绝缘盘中，粒堆的两端上电极，进行极化，温度为100-150度，极化后即得到镁铌锆钛酸铅/纳米聚氨酯弹性体复合橡胶。
权利要求
1.一种压电密封纳米橡胶，其特征在于它由如下重量份数的原料制成纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体70-90份镁铌锆钛酸铅10-30份石墨或硅铁微粉 2-4份硬脂酸 1-2份钛酸酯偶联剂1.5-3份。
2.根据权利要求1所述的压电密封纳米橡胶，其特征在于它由如下重量份数的原料制成纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体80份镁铌锆钛酸铅20份石墨或硅铁微粉 3份硬脂酸 1.5份钛酸酯偶联剂1.5份。
3.根据权利要求1所述的压电密封纳米橡胶，其特征在于它的纳米聚氨酯弹性体采用钠基蒙脱土纳米复合材料的母料制备的纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体。
4.根据权利要求1所述的压电密封纳米橡胶，其特征在于它的纳米聚氨酯弹性体采用累脱石/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料。
5.根据权利要求1所述的压电密封纳米橡胶，其特征在于它的纳米聚氨酯弹性体采用聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料。
6.根据权利要求1所述的压电密封纳米橡胶，其特征在于它的镁铌锆钛酸铅是镁铌锆钛酸铅三元系压电陶瓷。
7，根据权利要求1所述的压电密封纳米橡胶，其特征在于它的钛酸酯偶联剂采用单烷基焦磷酸酯基型。
8.根据权利要求1所述的压电密封纳米橡胶的制作方法，其特征在于将纳米聚氨酯弹性体与镁铌锆钛酸铅、石墨或硅铁微粉、硬脂酸按上述配比在混炼机上混炼，混合温度控制在80-100度，转子转速136r/min，混炼10min-15min，置于挤出机中熔融挤出，挤出温度控制在80-200度，转子转速60r/min，挤出物料造粒，烘干后上电极，进行极化，温度为100-150度，极化后即得到镁铌锆钛酸铅/纳米聚氨酯弹性体复合橡胶。
全文摘要
本发明公开了一种压电密封纳米橡胶及其制备方法，它由如下重量份数的原料制成纳米聚酯型热塑性聚氨酯弹性体70－90份、镁铌锆钛酸铅10－30份、石墨或硅铁微粉2－4份、硬脂酸1－2份、钛酸酯偶联剂1.5－3份。制作方法为将上述原料按上述配比在混炼机上混炼，混炼10min－15min，置于挤出机中熔融挤出，挤出物料造粒，烘干后上电极，进行极化，极化后得到成品。本橡胶性能比二元系的锆钛酸铅陶瓷可有更大的选择余地，同时还使频率常数的温度和老化特性得到改善，弹性好，渗透率低，密封效果好。
文档编号C09K3/10GK101029171SQ20071001064
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月14日 优先权日2007年3月14日
发明者刘春祥 申请人:刘永祥, 刘春祥