专利名称：金属氟橡胶复合密封板的制备方法
技术领域：
本发明属于金属与氟橡胶复合材料的制备领域，具体涉及一种可用于在高温及化学介质环境下作密封垫的金属氟橡胶复合密封板的制备方法。
背景技术：
氟橡胶由于其优异的综合性能，已在汽车加热/冷却系统、燃油/排气净化系统、发动机/传动系统等广泛使用，通常是以氟橡胶密封垫、密封圈、氟橡胶管等制件形态提供。随着汽车行驶速度的提高和发动机向小型化发展，内燃机的工作温度越来越高；同时为应对石油逐步枯竭引起的全球能源危机，生物汽/柴油被加入汽车燃油中，传统的汽缸垫密封材料已不能满足使用要求。国外从上世纪末已开始使用金属氟橡胶复合密封板作高级轿车、载重卡车、摩托车等要求较高的内燃机的汽缸垫材料，国内从本世纪初已开始进行这方面的研究工作并有相关的文献报道和公开的发明专利。南昌大学刘杰2007年的硕士论文《内燃机用新型氟橡胶涂层金属密封垫片的研究》、华东理工大学钱寅国2009年的硕士论文《金属涂覆氟橡胶密封板材的研制》等文章，详细介绍了氟橡胶涂料的制备、硫化剂的选择、影响氟橡胶涂层性能的各种因素以及制得的金属氟橡胶复合板在汽车发动机上的使用情况。舟山市海山密封材料有限公司施中堂的专利《金属薄板涂覆橡胶的密封·和减震消音材料及其制备方法》(CN200410052794. 2.)，涉及一种金属薄板涂覆的橡胶密封和减震消音材料及其制备方法，该材料包括金属薄板，涂覆金属薄板的涂覆层，它由橡胶、填料和配合剂组成，弥补了其它非金属材料的耐温性、抗疲劳性和蠕变性的不足和石棉基密封材料对人体的有害问题。南昌大学邱祖民等的专利《内燃机用新型氟橡胶涂层金属密封垫片的制备工艺》(CN200710105734. 6.)，涉及一种内燃机用新型氟橡胶涂层金属密封垫片的制备工艺，它的优点是可采用喷涂和丝网印刷两种工艺氟橡胶进行施工及不需底涂。上述相关文献及专利报道的金属氟橡胶复合板具有耐高温、耐燃油、耐老化、密封等性能，通过底涂或在氟橡胶涂料配方设计中加入偶联剂等方法使得氟橡胶涂层对金属板有较好的附着力，但都存在附着力不够、氟橡胶涂层在高温条件下被压溃等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中氟橡胶涂层在高温、燃油、紧压条件下容易被压溃而失去密封效果的技术缺陷，提供一种工艺简单、操作方便、产品抗压溃、附着力强、密封效果优异的金属氟橡胶复合密封板的制备方法。本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。本发明的金属氟橡胶复合密封板的制备方法，是在表面清洗干净的金属板上依次涂覆增粘促进剂、氟橡胶底层涂料、氟橡胶面层涂料，经185 250°C高温硫化I 3小时得产品，其特点是其中所述氟橡胶底层涂料由26型氟橡胶生胶100份(重量份，以下同)、气相法白炭黑I 6份、炭黑15 40份、氧化镁2-15份、氢氧化钙O 10份、硬脂酸锌
O.4 2. O份，在开炼机上/密炼机内混炼均匀后，加入混炼胶重量份数2 4倍的混合溶齐U、充分溶解后过滤后制得，使用时，加入2 6份的双酚AF硫化剂。上述方案中，所述氟橡胶底层涂料中的26型氟橡胶生胶的门尼粘度较好为35 60万。
上述方案中所述氟橡胶底层涂料中的白炭黑是抗沉降剂，是比表面积为150 400m2/g的气相法白炭黑。上述方案中所述氟橡胶底层涂料中的炭黑为补强剂，是平均粒径50 80um、比表面积为80 150m2/g的半补强炭黑。上述方案中所述氟橡胶底层涂料中的氧化镁、氢氧化钙为吸酸剂，其平均粒径为
0.5 5. 5um。上述方案中所述氟橡胶底层涂料中的混合溶剂由乙酸乙酯与乙酸丁酯按I O. 5 I. 5的重量比混合而成。上述方案中所述氟橡胶底层涂料中的白炭黑较好是比表面积为300 380m2/g的气相法白炭黑。
上述方案中所述氧化镁较好是5 10份。上述方案中所述氟橡胶涂层硫化温度较好是220°C 240°C，硫化时间较好是
1.5 2. 5小时。本发明的具体制备过程是在经过表面清洗干净的金属钢带单面或两面涂覆专用增粘促进剂后，加热使其表干，然后通过辊涂、喷涂、淋涂或浸涂等方式涂覆氟橡胶底层涂料，经过烘道加热使涂料溶剂挥发并达到初步固化后，再涂覆氟橡胶面层涂料，再次通过烘道使面层涂料溶剂挥发并达到初步固化，最后薄涂一层防粘剂，将复合板转入鼓风烘箱中高温二段硫化即得到金属氟橡胶复合密封板。涂覆增粘促进剂主要保证氟橡胶涂层与金属板间达到可靠粘接，氟橡胶底层涂料提供复合板优异的抗压溃性能，面层涂料提供表面光亮、密封性能，最外层防粘涂料保证金属氟橡胶复合密封板在重压情况下涂层间不粘连；而氟橡胶本身具有耐高温、耐油、耐化学药品、耐气候老化、耐辐射等优异性能。因此本金属氟橡胶复合密封板具有耐高温、优异的气密性、耐溶剂(车用机油10 /30)、氟橡胶涂层与基材粘接牢固和抗压溃等优异综合性能，并且金属氟橡胶复合密封板存放过程中相互间不会因重压而产生粘连。本发明是发明人通过实践探索出来的科学实用的技术方案，普通氟橡胶的压缩变形较大，氟橡胶涂层在高温、燃油、紧压条件下容易被压溃而失去密封效果，本发明采用粒径较大的半补强炭黑作补强剂，气相法白炭黑作触变剂，通过优化配方及制备工艺，配合双酚AF硫化剂，制得氟橡胶底层涂料，其压缩变形低、抗压溃性能好，可保证一次涂覆工艺得到较厚的涂膜且涂膜抗压溃性能优异。但由于所用炭黑粒子较粗，使得底层漆膜表面粗糙、无光泽，因此在其面上薄涂一层以粒径较细的炭黑作补强剂、流平性好、固化体系与底层涂料一致的氟橡胶面层涂料，同时完全硫化后的氟橡胶涂层细腻、平滑、光亮。因此本发明通过底层涂料保证漆膜厚度、解决漆膜的抗压溃性，面层涂料保证漆膜的外观、解决常压密封性，将氟橡胶底层涂料、面层涂料相结合的方法，很好的解决了氟橡胶涂层高温压溃和常温密封、表面平滑光亮的矛盾。该金属氟橡胶复合密封板具有(I)外观光亮、平滑；(2)漆膜附着力切割边缘完全平滑，无一格脱落(划格法)；(3)耐温性250°C X 12h后，无起泡脱落等异常现象；(4)耐油170°C汽油机油10W/30浸泡70h后，无起泡脱落现象；(5)耐液体腐蚀性100°C水和防冻剂I :1中72h后，无脱落；
(6)抗压溃性扭力28N. mX230°C X lh，压溃面积彡5% ；(7)气密性腔压O. 40 O. 45MPa、在水中lOmin，无气泡；(8)防粘性在重压(30N. mX96hX80°C )情形下，复合板相互间无粘连。本发明的复合板由金属薄板和氟橡胶涂层组成，适合制造各种汽车及摩托车内燃机汽缸垫片、进/排气岐管垫片冷冻压缩机密封垫及盘式刹片减震垫等。下面通过实施例进一步描述本发明，本发明不仅限于所述实施例。
具体实施例方式实施例一
称取门尼粘度较好为40万的26型氟橡胶生胶100份(重量份、以下同)，比表面积为380m2/g的气相法白炭黑2份，平均粒径58um、比表面积100m2/g的半补强炭黑20份、平均粒径为6. 5um氧化镁6份、平均粒径为3. 5um氢氧化钙4份、硬脂酸锌O. 5份，在开炼机上混炼均匀后，加入混炼胶重量份数3. 5倍的按I : I. 3重量比例混合的乙酸乙酯与乙酸丁酯混合溶剂、充分溶解、过滤后制得氟橡胶底层涂料，然后在表面清洗干净的金属板上依次涂覆增粘促进剂、添加有4. 5份双酚AF硫化剂的上述氟橡胶底层涂料、氟橡胶面层涂料，经230°C高温硫化I. 5小时得金属氟橡胶复合密封板产品，该产品的各项性能测试结果见表I。实施例二称取门尼粘度较好为50万的26型氟橡胶生胶100份(重量份、以下同)，比表面积为300m2/g的气相法白炭黑3份，平均粒径65um、比表面积105m2/g的半补强炭黑24份、平均粒径为2. 5um氧化镁5份、平均粒径为3. Oum氢氧化钙5份、硬脂酸锌O. 65份，在开炼机上混炼均匀后，加入混炼胶重量份数3. I倍的按I : I重量比例混合的乙酸乙酯与乙酸丁酯混合溶剂、充分溶解、过滤后制得氟橡胶底层涂料，然后在表面清洗干净的金属板上依次涂覆增粘促进剂、添加有4份双酚AF硫化剂的上述氟橡胶底层涂料、氟橡胶面层涂料，经235°C高温硫化I. 5小时得金属氟橡胶复合密封板产品，该产品的各项性能测试结果见表
Io实施例三称取门尼粘度较好为45万的26型氟橡胶生胶100份(重量份、以下同)，比表面积为200m2/g的气相法白炭黑5份，平均粒径75um、比表面积85m2/g的半补强炭黑35份、平均粒径为3. 5um氧化镁9份、平均粒径为5. Oum氢氧化钙2份、硬脂酸锌I. O份，在开炼机上混炼均匀后，加入混炼胶重量份数3. 8倍的按I : O. 8重量比例混合的乙酸乙酯与乙酸丁酯混合溶剂、充分溶解、过滤后制得氟橡胶底层涂料，然后在表面清洗干净的金属板上依次涂覆增粘促进剂、添加有5. 5份双酚AF硫化剂的上述氟橡胶底层涂料、氟橡胶面层涂料，经220°C高温硫化I. 5小时得金属氟橡胶复合密封板产品，该产品的各项性能测试结果见表I。实施例四称取门尼粘度较好为55万的26型氟橡胶生胶100份(重量份、以下同)，表面积为150m2/g的气相法白炭黑3. 5份，平均粒径62um、比表面积130m2/g的半补强炭黑28份、平均粒径为2. 6um氧化镁7份、平均粒径为3. 3um氢氧化钙3份、硬脂酸锌O. 75份，在开炼机上混炼均匀后，加入混炼胶重量份数3. 8倍的按I : I. 2重量比例混合的乙酸乙酯与乙酸丁酯混合溶剂、充分溶解、过滤后制得氟橡胶底层涂料，然后在表面清洗干净的金属板上依次涂覆增粘促进剂、添加有4. 5份双酚AF硫化剂的上述氟橡胶底层涂料、氟橡胶面层涂料，经230°C高温硫化I. 5小时得金属氟橡胶复合密封板产品，该产品的各项性能测试结果见表I。实施例五称取门尼粘度较好为42万的26型氟橡胶生胶100份(重量份、以下同)，比表面积为380m2/g的气相法白炭黑2. 8份，平均粒径63um、比表面积130m2/g的半补强炭黑22份、平均粒径为3. 5um氧化镁6份、平均粒径为3. Oum氢氧化钙3. 5份、硬脂酸锌O. 55份，在开炼机上混炼均匀后，加入混炼胶重量份数3. I倍的按I : O. 9重量比例混合的乙酸乙酯与乙酸丁酯混合溶剂、充分溶解、过滤后制得氟橡胶底层涂料，然后在表面清洗干净的金属板上依次涂覆增粘促进剂、添加有5. O份双酚AF硫化剂的上述氟橡胶底层涂料、氟橡胶面层涂料，经240°C高温硫化I. 2小时得金属氟橡胶复合密封板产品，该产品的各项性能测 试结果见表I。实施例六称取门尼粘度较好为45万的26型氟橡胶生胶100份(重量份、以下同)，比表面积为300m2/g的气相法白炭黑4. O份，平均粒径75um、比表面积115m2/g的半补强炭黑32份、平均粒径为3. Sum氧化镁9份、硬脂酸锌O. 65份，在开炼机上混炼均匀后，加入混炼胶重量份数4倍的按I : O. 65重量比例混合的乙酸乙酯与乙酸丁酯混合溶剂、充分溶解、过滤后制得氟橡胶底层涂料，然后在表面清洗干净的金属板上依次涂覆增粘促进剂、添加有5份双酚AF硫化剂的上述氟橡胶底层涂料、氟橡胶面层涂料，经210°C高温硫化2. 5小时得金属氟橡胶复合密封板产品，该产品的各项性能测试结果见表I。实施例七称取门尼粘度较好为54万的26型氟橡胶生胶100份(重量份、以下同)，比表面积为300m2/g的气相法白炭黑2. 3份，平均粒径64um、比表面积90m2/g的半补强炭黑26份、平均粒径为4. 2um氧化镁6. 5份、平均粒径为3. Sum氢氧化钙3. 5份、硬脂酸锌O. 75份，在密炼机内混炼均匀后,加入混炼胶重量份数3. 5倍的按I : O. 75重量比例混合的乙酸乙酯与乙酸丁酯混合溶剂、充分溶解、过滤后制得氟橡胶底层涂料，然后在表面清洗干净的金属板上依次涂覆增粘促进剂、添加有4. 6份双酚AF硫化剂的上述氟橡胶底层涂料、氟橡胶面层涂料，经225°C高温硫化I. 5小时得金属氟橡胶复合密封板产品，该产品的各项性能测试结果见表I。
权利要求
1.一种金属氟橡胶复合密封板的制备方法，是在表面清洗干净的金属板上依次涂覆增粘促进剂、氟橡胶底层涂料、氟橡胶面层涂料，经185 250°C高温硫化I 3小时得产品，其特征在于其中所述氟橡胶底层涂料由26型氟橡胶生胶100重量份、气相法白炭黑I 6重量份、炭黑15 40重量份、氧化镁2-15重量份、氢氧化韩O 10重量份、硬脂酸锌O. 4 2. O重量份，在开炼机上/密炼机内混炼均匀后，加入混炼胶重量份数2 4倍的混合溶剂、充分溶解后过滤后制得，使用时，加入2 6重量份的双酚AF硫化剂。
2.根据权利要求I所述的金属氟橡胶复合密封板的制备方法，其特征在于所述氟橡胶底层涂料中的26型氟橡胶生胶的门尼粘度较好为35 60万。
3.根据权利要求I所述的金属氟橡胶复合密封板的制备方法，其特征在于所述氟橡胶底层涂料中的白炭黑是比表面积为150 400m2/g的气相法白炭黑。
4.根据权利要求I所述的金属氟橡胶复合密封板的制备方法，其特征在于所述氟橡胶底层涂料中的炭黑是平均粒径50 80um、比表面积为80 150m2/g的半补强炭黑。
5.根据权利要求I所述的金属氟橡胶复合密封板的制备方法，其特征在于所述氟橡胶底 层涂料中的氧化镁、氢氧化钙，其平均粒径为O. 5 5. 5um。
6.根据权利要求I所述的金属氟橡胶复合密封板的制备方法，其特征在于所述氟橡胶底层涂料中的混合溶剂由乙酸乙酯与乙酸丁酯按I : O. 5 I. 5的重量比混合而成。
7.根据权利要求I所述的金属氟橡胶复合密封板的制备方法，其特征在于所述氟橡胶底层涂料中的白炭黑是比表面积为300 380m2/g的气相法白炭黑。
8.根据权利要求I所述的金属氟橡胶复合密封板的制备方法，其特征在于所述氧化镁是5 10重量份。
9.根据权利要求I所述的金属氟橡胶复合密封板的制备方法，其特征在于所述氟橡胶涂层硫化温度是220°C 240°C，硫化时间是I. 5 2. 5小时。
全文摘要
本发明属于金属与氟橡胶复合材料的制备领域，具体涉及一种金属氟橡胶复合密封板的制备方法，是在表面清洗干净的金属板上依次涂覆增粘促进剂、氟橡胶底层涂料、氟橡胶面层涂料，经185～250℃高温硫化1～3小时得产品，其特点是其中所述氟橡胶底层涂料由26型氟橡胶生胶100份(重量份，以下同)，比表面积为150～400m2/g的气相法白炭黑1～6份，平均粒径50～80um、比表面积为80～150m2/g的半补强炭黑15～40份，氧化镁2-15份，氢氧化钙0～10份，硬脂酸锌0.4～2.0份，在开炼机上/密炼机内混炼均匀后，加入混炼胶重量份数2～4倍的混合溶剂、充分溶解后过滤后制得，使用时，加入2～6份的双酚AF硫化剂，该方法的特点是工艺简单、操作方便、产品抗压溃、附着力强、密封效果优异。
文档编号C09D127/12GK102756528SQ20111010345
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者唐干 申请人:唐干