一种涂覆丁腈橡胶的金属复合橡胶密封垫板及其制备方法与流程

文档序号:31723105发布日期:2022-10-04 23:50阅读:403来源:国知局
一种涂覆丁腈橡胶的金属复合橡胶密封垫板及其制备方法与流程

1.本技术涉及橡胶密封垫制备技术领域,尤其是涉及一种涂覆丁腈橡胶的金属复合橡胶密封垫板及其制备方法。


背景技术:

2.丁腈橡胶(nbr)是由单体丁二烯和丙烯腊,在一定配料比及乳化剂等助剂存在和自由基引发下,经乳液共聚反应而生成的弹性体共聚物。丁腈橡胶的特点是耐油,因有极性氰基存在,所以对非极性或弱极性的脂肪烃、动植物油、液体燃料和溶剂等有较高的稳定性。丙烯腈含量越高的丁腈橡胶,其耐油性越好,同时耐热性和气密性也有所提高。丁腈橡胶的耐热性能优于天然橡胶、丁苯橡胶和氯丁橡胶,可在空气中120℃下长期使用,若隔绝空气则可在160℃下使用,被广泛应用于密封垫、密封圈、设备垫衬、工业胶辊等领域。
3.在高抗压的应用场合(如汽车、摩托车内燃机密封垫、空调压缩机密封垫等)需采用金属骨架的橡胶金属复合板做密封材料。因此,用于高抗压的应用场合的密封垫需要较好的耐油性、较高的耐高温性和整体的粘结稳定性。
4.目前,相关技术中的丁腈橡胶金属复合板,包括金属板和丁腈橡胶,其中的丁腈橡胶均采用将丁腈橡胶组合物/混炼胶及各种助剂溶解在有机溶剂中制备成溶剂型丁腈橡胶涂料。丁腈橡胶的使用方法主要为辊涂、喷涂。
5.针对上述相关技术中的丁腈橡胶金属复合板,申请人发现技术方案存在以下缺陷:虽然相关技术中的丁腈橡胶金属复合板耐油性、耐高温性有所改进,但是整体的粘结稳定性相对偏差,影响整体的使用寿命。


技术实现要素:

6.为了解决上述技术中存在的问题,本技术提供了一种涂覆丁腈橡胶的金属复合橡胶密封垫板及其制备方法。
7.第一方面,本技术提供的一种涂覆丁腈橡胶的金属复合橡胶密封垫板,是通过以下技术方案得以实现的:一种涂覆丁腈橡胶的金属复合橡胶密封垫板,包括金属垫片和复合于金属垫片外壁的丁腈橡胶层;所述丁腈橡胶层是由复合丁腈橡胶乳液制备而成;所述复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:10-50%的320-5000目的柔性石墨粉、0-20%的功能填料、1-2%的抗氧化剂、余量为丁腈橡胶乳;金属垫片贯穿上下表面开设有多个通孔;所述通孔的直径为0.1-1mm;所述金属垫片的开孔率控制在15-30%。
8.通过采用上述技术方案,本技术采用柔性石墨粉和功能填料改善了金属复合橡胶密封垫板的耐热性和耐腐蚀性能,使得本技术具有较好的耐热性和耐腐蚀性能。且金属垫片贯穿上下表面开设有通孔,可有效改善丁腈橡胶层与金属垫片的粘结强度和粘结稳定性,进而保证本技术的耐热性和耐腐蚀性能、使用寿命。
9.优选的,所述金属垫片包括合金浇筑基体和一体成型于合金浇筑基体内部的增强
网;所述增强网是由经纬线编织而成,组织结构为平织组织;所述增强网中的经纬线均为复合捻线;所述复合捻线主要是由以下数量的纤维加捻而成:2-4根碳纤维、1-2根氧化铝纤维;沿经线方向的相邻所述复合捻线的间距控制在2-4mm;沿纬线方向的相邻所述复合捻线的间距控制在2-4mm。
10.由于金属垫片贯穿开设有多个通孔导致金属垫片的强度下降,通过采用上述技术方案,可提升金属垫片的强度,保证本技术的使用安全性和稳定性。
11.优选的,所述合金浇筑基体是由以下质量百分比的原料制备而成:5-20%的tial50钛铝合金粉、1-3%的碳化硅纤维、1-3%的氧化铝纤维、余量为6061-t6铝合金棒材;所述tial50钛铝合金粉粒度为250-325目。
12.通过采用上述技术方案,进一步可提升金属垫片的强度,保证本技术的使用安全性和稳定性。
13.优选的,所述金属垫片的制备方法,包括以下步骤:步骤一,将计量准确的6061-t6铝合金棒材加热熔融至液体,加入计量准确的加热熔融至液体的tial50钛铝合金熔融液,搅拌混合均匀;步骤二,加入计量准确的碳化硅纤维、氧化铝纤维,搅拌混合均匀,得浇筑料,备用;步骤三,将步骤三中的浇筑料均分为两份,先将其中一份浇筑料加入模具中,然后在浇筑料表面铺上增强网,再将另外一份浇筑料加入模具中,冷却至580-600℃后进行热压处理,淬火得半成品金属垫片;步骤四,半成品金属垫片表面贯穿开设有通孔,打磨、抛光;步骤五,采用pvd电弧镀层系统在半成品金属垫片表面由内向外镀上氮化铬铝镀层、氮化硅,得成品金属垫片。
14.通过采用上述技术方案,本技术制备方法相对简单且制备工艺相对成熟,可保证金属垫片的力学性能,保证本技术的使用安全性和稳定性。
15.优选的,所述复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30-35%的3000-4000目的柔性石墨粉、12-16%的功能填料、余量为丁腈橡胶乳;所述功能填料是由碳纤维、玻纤粉中的至少一种搭配纳米氧化锌、白炭黑、t相氧化锆粉、超细活性氧化铝、氮化硅、六方氮化硼中的至少一种组成。
16.通过采用上述技术方案,优化功能填料配方,可保证所制备的金属复合橡胶密封垫板具有较好的耐热性和耐腐蚀性能。
17.优选的,所述复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30-35%的3000-4000目的柔性石墨粉、6-8%的碳纤维、1-2%的玻纤粉、0.1-0.5%的纳米氧化锌、1-2%的白炭黑、0.2-0.5%的t相氧化锆粉、1-2%的超细活性氧化铝、0.5-1%的氮化硅、0.8-1.0%的六方氮化硼、0.3-0.5%的kh550、0.2-0.5%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、1-2%的抗氧化剂、余量为丁腈橡胶乳。
18.通过采用上述技术方案,可进一步提升本技术中所制备的金属复合橡胶密封垫板的耐热性和耐腐蚀性能。
19.优选的,所述复合丁腈橡胶乳液的制备方法,包括以下步骤:步骤一、按配比称量碳纤维、玻纤粉、纳米氧化锌、白炭黑、t相氧化锆粉、超细活性
氧化铝、氮化硅、六方氮化硼混合均匀后混合料,同时配制表面改性溶液,表面改性溶液中kh550的浓度为5-8g/l,异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的浓度为2-3g/l;步骤二,将混合料加入表面改性溶液中,进行超声波分散处理10-20min,沥干,得表面改性混合料,备用;步骤三,将计量准确的丁腈橡胶乳加热高速分散釜中,以300-500rpm搅拌3-5min,然后保持搅拌下加入计量准确的抗氧化剂、kh550、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯,搅拌3-5min加入计量准确的柔性石墨粉,调整转速为600-800rpm搅拌混合10-15min,加入步骤二中制备的表面改性混合料,搅拌混合10-20min,得复合丁腈橡胶乳液。
20.通过采用上述技术方案,本技术制备方法相对简单且制备工艺相对成熟,可保证复合丁腈橡胶乳液的质量。
21.第二方面,本技术提供的一种涂覆丁腈橡胶的金属复合橡胶密封垫板的制备方法,是通过以下技术方案得以实现的:一种涂覆丁腈橡胶的金属复合橡胶密封垫板的制备方法,包括以下步骤:步骤一,复合丁腈橡胶乳液的制备和金属垫片的制备;步骤二,将金属垫片夹装在成型模具中,然后将复合丁腈橡胶乳液涂注满成型模具的空腔,加热固化,自然冷却得半成品;步骤三,对半成品进行热处理,自然冷却至室温,,硫化4-8h,冷却得成品。
22.通过采用上述技术方案,本技术的制备方法相对简单且制备工艺相对成熟,便于进行工业化生产。
23.优选的,所述步骤一中金属垫片使用前对金属垫片表面进行低温等离子活化处理,处理气体为空气,温度控制在0-4℃,功率75w,处理时间20min。
24.通过采用上述技术方案,对成品金属垫片表面进行低温等离子处理,对本技术整体的粘结稳定性、抗老化性能、耐热性有积极作用。
25.综上所述,本技术具有以下优点:1、本技术具有较好的耐热性和耐腐蚀性能,具有更为持久的使用寿命。
26.2、本技术的制备方法相对简单且制备工艺相对成熟,便于进行工业化批量生产。
附图说明
27.图1是本技术中实施例1中的整体结构示意图。
28.图2是本技术中制备例3中金属垫片的结构示意图。
29.图3是本技术中金属复合橡胶密封垫板制备过程中应用到的成型模具的结构示意图。
30.图中,1、金属垫片;10、通孔;11、合金浇筑基体;12、增强网;2、丁腈橡胶层;3、模具主体;30、浇筑空腔;31、加热块;4、夹持件;5、封盖;50、间隔腔室;51、抽真空管路;6、模压成型组件;60、调节螺杆;7、模压成型主体;70、抽气孔道;8、气腔室;81、第一连通孔道;82、第二连通孔道;83、导流孔道;84、周侧孔道。
具体实施方式
31.以下结合附图、对比例和实施例对本技术作进一步详细说明。
32.设备参考图3,金属复合橡胶密封垫板制备过程中应用到的成型模具,包括模具主体3,模具主体3一体加工成型有浇筑空腔30。模具主体3密封且螺纹连接有四个用于定位夹装金属垫片的夹持件4,四个分别设置于模具主体3周向四个面的中心处。夹持件4与金属垫片周侧抵接端为针尖端。夹持件4的针尖端抵紧于金属垫片周侧面的中心处。模具主体3内部设置有加热块31,用于对浇筑空腔30中的浇筑液进行加热,除去浇筑液中的有机溶,实现浇筑液的反应固化。
33.参考图3,模具主体3螺栓连接有用于密封浇筑空腔30的封盖5。封盖5螺纹连接有模压成型组件6,模压成型组件6可沿浇筑空腔30的高度方向上下密封移动。模压成型组件6包括模压成型主体7和调节螺杆60,调节螺杆60焊接于模压成型主体7,且调节螺杆60螺纹连接于封盖5,旋转调节螺杆60可使得模压成型主体7沿浇筑空腔30的高度方向上下密封移动。
34.参考图3,模压成型主体7和封盖5之间预留有间隔腔室50。封盖5连通有抽真空管路51,抽真空管路51与真空泵连通。模压成型主体7通过3d打印技术制备而成,模压成型主体7一体形成有抽气孔道70,抽气孔道70使得模具主体3的浇筑空腔30、间隔腔室50相连通。模压成型主体7内部固定连接有用于进行热压操作的加热板71。加热板71靠近浇筑空腔30底部。
35.参考图3,抽气孔道70包括一体成型于模压成型主体7的气腔室8、第一连通孔道81、第二连通孔道82、导流孔道83、周侧孔道84。第一连通孔道81一端连通于间隔腔室50,另一端连通于气腔室8。第一连通孔道81一体成型于模压成型主体7的上表面,且相邻第一连通孔道81的间距相等。第二连通孔道82一端连通于气腔室8且另一端连通于导流孔道83。相邻第二连通孔道82的间距相等。导流孔道83使得周侧孔道84与第二连通孔道82相连通。导流孔道83一体成型于模压成型主体7的下表面的圆周侧。
36.成型模具的使用方法,先用夹持件4将金属垫片夹装固定,加入计算准确的浇筑液,将模压成型主体7和封盖5安装于模具主体3的浇筑空腔30,封盖5与模具主体3螺栓密封连接,然后旋转调节螺杆60使得模压成型主体7底面接近浇筑液的上界面,浇筑液界面与模压成型主体7底面预留2-3mm的间隙,便于进行抽真空除去有机溶剂,加热块31通电对浇筑液加热,同时抽真空管路51连接的真空泵开动,将加热蒸发的有机溶剂从浇筑空腔30中吸走,当有机溶剂除去后,旋转调节螺杆60使得模压成型主体7底面抵接浇筑液的上界面,夹持件4解除夹紧,夹持件4的针尖端与浇筑空腔30侧壁面平齐,开启加热板71,调整加热块31和加热板71的功率,控制热压温度,实现热压固化,热压固化完成后,拆模即可得到半成品的金属复合橡胶密封垫板。
37.制备例制备例1增强网是由经纬线编织而成,组织结构为平织组织。增强网中的经纬线均为复合捻线。单根复合捻线主要是由以下数量的纤维加捻而成:3根碳纤维、2根氧化铝纤维。碳纤维为威海光威复合材料股份有限公司,tz300/3k碳纤维。氧化铝纤维是阿尔赛(苏州)无机
材料有限公司的nitivy氧化铝长纤维。
38.增强网沿经线方向的相邻复合捻线的间距控制在3mm,且沿纬线方向的相邻复合捻线的间距控制在3mm。因此,增强网形成了3mm*3mm的网孔。
39.制备例2制备例2与制备例1的区别在于:单根复合捻线主要是由以下数量的纤维加捻而成:5根碳纤维。碳纤维为威海光威复合材料股份有限公司,tz300/3k碳纤维。
40.制备例3参考图2,金属垫片1包括合金浇筑基体11和一体成型于合金浇筑基体11内部的增强网12。增强网12采用的是制备例1中的增强网。金属垫片1贯穿上下表面开设有多个通孔10,通孔10的直径为0.4mm。金属垫片1的开孔率控制在20%。合金浇筑基体11是由以下质量百分比的原料制备而成:5%的tial50钛铝合金粉、3%的碳化硅纤维、2%的氧化铝纤维、余量为6061-t6铝合金棒材。tial50钛铝合金粉粒度为325目,荥阳市三江机械制造有限公司。碳化硅纤维为纳米碳化硅纤维,来源于浙江亚美纳米科技有限公司。氧化铝纤维为东珩氧化铝短纤维,72型-m系列。
41.金属垫片的制备方法,包括以下步骤:步骤一,将计量准确9kg的6061-t6铝合金棒材加热熔融至液体,得铝熔融液;将tial50钛铝合金加入熔融至液体,得tial50钛铝合金熔融液;将加入计量准确500g的tial50钛铝合金熔融液与铝熔融液,以240rpm搅拌15min,使得两者混合均匀,得混合熔融合金液,备用;步骤二,将计量准确的300g碳化硅纤维、200g氧化铝纤维加入步骤一中的混合熔融合金液中,以240rpm搅拌20min,搅拌混合均匀,得浇筑料,备用;步骤三,将步骤三中的浇筑料均分为两份,先将其中一份浇筑料加入模具中,然后在浇筑料表面铺上制备例3中的增强网,采用高清摄像记录增强网的网孔孔位,然后再将另外一份浇筑料加入模具中,合模,抽真空5min除去内部气泡,降温至580℃后进行热压处理,自然冷却至室温,然后进行淬火处理,淬火处理具体为:置于真空度为0.06mpa下,调整温度为零下20℃,再将其在10s内转入温度为480℃下保温处理3h,转移置800℃的环境中,并向其表面喷酒氢氧化钙饱和溶液,恒温处理40min,转移置零下5℃环境中,采用氮气保护处理30s,转移置零下500℃处理30s,随后将其完全浸于液氮中处理30s,再将其取出后,置于温度为150℃的环境中保温处理5min,在温度为200℃环境下处理12h,得半成品金属垫片;步骤四,半成品金属垫片进行激光开孔,参考图2,根据步骤三中高清摄像记录增强网的网孔孔位进行开孔,开孔要求通孔垂直投影落入增强网形成了3mm*3mm的网孔内,且通孔的圆心与网孔的中心相重合,使得半成品金属垫片表面贯穿开设有通孔,开孔率为20%,通孔直径为0.5mm,采用400#的砂纸打磨毛刺,然后依次采用800#、1000#、1200#、2000#的砂纸进行抛光,直到半成品金属垫片表面观察不到可见油污、油脂、残留氧化皮、锈斑等污物,用棉布蘸取医用酒精进行擦拭,直至棉布表面观察不要异物;步骤五,采用pvd电弧镀层系统对半成品金属垫片进行阴极电弧等离子体沉积,具体地,将步骤四中的半成品金属垫片夹装于真空室内旋转样品台上,将铬铝靶材(北京兴荣源科技有限公司杂质0.05%牌号cral5050)安装于阴极电弧的蒸发器上,抽真空至真空室的真空度为1.0*10-3
pa,向真空室内通入氩气,调控氩气流量使得真空室的真空度为4.0*
10-1
pa,开启灯丝、灯丝磁场、加速电源,基底偏压调至-700v,进行表面轰击辉光清洁处理35min基体观察不到火花,控制氩气和氮气通量,氮气流量65sccm,氩气35sccm,氮气分压强65%,调至真空室的真空度为6*10-1
pa,基底偏压调至-200v,基底偏压的占空比为43:57,再开靶磁场,点燃铬铝靶材,弧电工作电压20v,弧电电流调至120a,沉积时间40h,自然冷却至常温,半成品金属垫片表面镀上600-620nm的氮化铬铝镀层,再更换靶材-高纯氮化硅靶材(北京聚光赢创科技有限公司)进行沉积,沉积时间为15min,在氮化铬铝镀层表面镀上氮化硅,得成品金属垫片。
42.制备例4制备例4与制备例3的区别在于:合金浇筑基体是由以下质量百分比的原料制备而成:12%的tial50钛铝合金粉、3%的碳化硅纤维、2%的氧化铝纤维、余量为6061-t6铝合金棒材。
43.制备例5制备例5与制备例3的区别在于:合金浇筑基体是由以下质量百分比的原料制备而成:20%的tial50钛铝合金粉、3%的碳化硅纤维、2%的氧化铝纤维、余量为6061-t6铝合金棒材。
44.制备例6制备例6与制备例3的区别在于:合金浇筑基体是由以下质量百分比的原料制备而成:2%的tial50钛铝合金粉、3%的碳化硅纤维、2%的氧化铝纤维、余量为6061-t6铝合金棒材。
45.制备例7制备例7与制备例3的区别在于:合金浇筑基体是由以下质量百分比的原料制备而成:25%的tial50钛铝合金粉、3%的碳化硅纤维、2%的氧化铝纤维、余量为6061-t6铝合金棒材。
46.制备例8制备例8与制备例3的区别在于:金属垫片包括合金浇筑基体和一体成型于合金浇筑基体内部的增强网。增强网采用的是制备例2中的增强网。
47.制备例9制备例9与制备例3的区别在于:未设置增强网。
48.制备例10制备例10与制备例3的区别在于:合金浇筑基体是由以下质量百分比的原料制备而成:5%的tial50钛铝合金粉、余量为6061-t6铝合金棒材。
49.制备例11制备例11与制备例3的区别在于:半成品金属垫片表面贯穿开设有通孔,通孔的直径为0.4mm,开孔率20%,但是开孔方式为随机定位开孔,通孔垂直投影未比落入增强网形成了3mm*3mm的网孔内。
50.制备例12制备例12与制备例3的区别在于:半成品金属垫片表面不开设通孔。
51.制备例13制备例13与制备例3的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料
制备而成:10%的320目的柔性石墨粉(青岛金涛石墨有限公司)、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。丁腈橡胶乳为齐鲁石化的羧基丁腈胶乳,固含量为44%。功能填料是7%的碳纤维(江西硕邦新材料科技有限公司,400目的碳纤维粉)、1%的600目玻纤粉(巨石化学玻璃纤维粉末600目)、0.3%的纳米氧化锌(石家庄骏赛化工科技有限公司)、1.2%的超细活性氧化铝(cas登录号:1344-28-1)、0.3%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷kh550、0.2%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。
52.复合丁腈橡胶乳液的制备方法,包括以下步骤:步骤一、按配比称量碳纤维、玻纤粉、纳米氧化锌、超细活性氧化铝混合均匀后,得混合料,同时配制表面改性溶液,表面改性溶液中kh550的浓度为6g/l,异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯的浓度为3g/l;步骤二,将混合料加入表面改性溶液中,进行超声波分散处理20min,沥干,得表面改性混合料,备用;步骤三,将计量准确的丁腈橡胶乳加热高速分散釜中,以500rpm搅拌5min,然后保持搅拌下加入计量准确的kh550、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯,搅拌5min加入计量准确的柔性石墨粉,调整转速为800rpm搅拌混合15min,加入步骤二中制备的表面改性混合料,搅拌混合15min,得复合丁腈橡胶乳液。
53.制备例14制备例14与制备例3的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30%的320目的柔性石墨粉、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。
54.制备例15制备例15与制备例3的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:35%的320目的柔性石墨粉、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。
55.制备例16制备例16与制备例3的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:50%的320目的柔性石墨粉、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。
56.制备例17制备例17与制备例12的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30%的3000目的柔性石墨粉、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。
57.制备例18制备例18与制备例12的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30%的4000目的柔性石墨粉、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。
58.制备例19制备例19与制备例12的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30%的5000目的柔性石墨粉、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的
抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。
59.制备例20制备例20与制备例3的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:5%的320目的柔性石墨粉、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。
60.制备例21制备例21与制备例3的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:55%的320目的柔性石墨粉、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。
61.制备例22制备例22与制备例14的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30%的200目的柔性石墨粉、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。
62.制备例23制备例23与制备例14的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30%的6000目的柔性石墨粉、10%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。
63.制备例24制备例24与制备例14的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30%的320目的柔性石墨粉、20%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。功能填料是15%的碳纤维、2%的玻纤粉、0.5%的纳米氧化锌、2%的超细活性氧化铝、0.3%的kh550、0.2%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。
64.制备例25制备例25与制备例14的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30%的320目的柔性石墨粉、25%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。功能填料是18%的碳纤维、4%的玻纤粉、0.5%的纳米氧化锌、2%的超细活性氧化铝、0.3%的kh550、0.2%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。
65.制备例26制备例26与制备例14的区别在于:复合丁腈橡胶乳液是由以下质量百分比的原料制备而成:30%的320目的柔性石墨粉、16%的功能填料、0.5%的抗氧化剂1010、0.5%的抗氧化剂1024、余量为丁腈橡胶乳。功能填料为:8%的碳纤维、2%的玻纤粉、0.3%的纳米氧化锌、1.2%的白炭黑(橡胶用超细工业用气相法二氧化硅,cas号:10279-57-9)、0.5%的t相氧化锆粉(四方相二氧化锆,型号:yc-r80y3r,颗粒的标准直径在50um左右,每个大颗粒有很多小颗粒组成,其原生粒径大约为50nm,清河县安迪金属材料有限公司)、1.6%的超细活性氧化铝、0.8%的氮化硅(北京中科科优科技有限公司,粒度:纳米级别,硬度hrc:2840~3320kg/mm2)、0.8%的六方氮化硼(浙江亚美纳米科技有限公司,hbn-500nm氮化硼纳米片)、0.5%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷kh550、0.3%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸
酯。
66.制备例27制备例27与制备例26的区别在于:320目的柔性石墨粉替换为3000目的柔性石墨粉。实施例
67.实施例1参考图1,本技术公开的一种涂覆丁腈橡胶的金属复合橡胶密封垫板,包括金属垫片1和复合于金属垫片1外壁的丁腈橡胶层2。本实施例中金属垫片1采用的是制备例3中的金属垫片。丁腈橡胶层2是由复合丁腈橡胶乳液制备而成,本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例13中的复合丁腈橡胶乳液。
68.一种涂覆丁腈橡胶的金属复合橡胶密封垫板的制备方法,包括以下步骤:步骤一,复合丁腈橡胶乳液的制备参见制备例13,金属垫片1的制备参见制备例3;金属垫片1使用前对金属垫片表面进行低温等离子活化处理,处理气体为空气,温度控制在0-4℃,功率75w,处理时间20min;步骤二,将金属垫片1夹装在成型模具中,然后将复合丁腈橡胶乳液涂注满成型模具的空腔,使得复合丁腈橡胶乳液均匀覆盖在金属垫片1的上下表面,加热至80℃,固化30min,自然冷却得半成品;步骤三,对半成品进行热处理,热处理的具体为:以0.5℃/min升温至60℃,维持100s,然后以0.8℃/min升温至80℃,维持40s,再以1.5℃/min升温至115℃,维持200s,以3.0/min降温至40℃,自然冷却至室温;步骤四,完成步骤三操作的半成品,送入硫化机中进行硫化5h,冷却得成品金属复合橡胶密封垫板。
69.实施例2实施例2与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例14中的复合丁腈橡胶乳液。
70.实施例3实施例3与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例15中的复合丁腈橡胶乳液。
71.实施例4实施例4与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例16中的复合丁腈橡胶乳液。
72.实施例5实施例5与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例17中的复合丁腈橡胶乳液。
73.实施例6实施例6与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例18中的复合丁腈橡胶乳液。
74.实施例7实施例7与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例19中
的复合丁腈橡胶乳液。
75.实施例8实施例8与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例4中的金属垫片。丁腈橡胶层是由复合丁腈橡胶乳液制备而成,本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例17中的复合丁腈橡胶乳液。
76.实施例9实施例9与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例5中的金属垫片。丁腈橡胶层是由复合丁腈橡胶乳液制备而成,本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例17中的复合丁腈橡胶乳液。
77.实施例10实施例10与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例4中的金属垫片。丁腈橡胶层是由复合丁腈橡胶乳液制备而成,本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例24中的复合丁腈橡胶乳液。
78.实施例11实施例11与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例4中的金属垫片。丁腈橡胶层是由复合丁腈橡胶乳液制备而成,本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例26复合丁腈橡胶乳液。
79.实施例12实施例12与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例4中的金属垫片。丁腈橡胶层是由复合丁腈橡胶乳液制备而成,本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例27复合丁腈橡胶乳液。
80.实施例13实施例13与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是201冷轧不锈钢板。201冷轧不锈钢板表面采用pvd电弧镀层系统对半成品金属垫片进行阴极电弧等离子体沉积,成品金属垫片表面镀上600-620nm的氮化铬铝镀层和氮化硅。
81.对比例对比例1对比例1与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例6中的金金属垫片。
82.对比例2对比例2与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例7中的金属垫片。
83.对比例3对比例3与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例8中的金属垫片。
84.对比例4对比例4与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例9中的金属垫片。
85.对比例5
对比例5与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例10中的金属垫片。
86.对比例6对比例6与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例11中的金属垫片。
87.对比例7对比例7与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是制备例12中的金属垫片。
88.对比例8对比例8与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例20复合丁腈橡胶乳液。
89.对比例9对比例9与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例21复合丁腈橡胶乳液。
90.对比例10对比例10与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例22复合丁腈橡胶乳液。
91.对比例11对比例11与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例23复合丁腈橡胶乳液。
92.对比例12对比例12与实施例1的区别在:本实施例中采用的复合丁腈橡胶乳液是制备例25复合丁腈橡胶乳液。
93.对比例13对比例13与与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是201冷轧不锈钢板,未进行阴极电弧等离子体沉积。
94.对比例14对比例14与与实施例1的区别在:本实施例中金属垫片采用的是201冷轧不锈钢板,未进行阴极电弧等离子体沉积,且加工过程中也未进行低温等离子处理。
95.性能检测试验检测方法/试验方法1、拉伸强度、条件屈服强度和伸长率的测试方法:按照gb/t 3880.2-2012一般工业用铝及铝合金板、带材第2部分:力学性能,对制备例3-12中的金属垫片进行测试。
96.2、盐雾试验:按照gb5938—86《轻工产品金属镀层和化学处理层的耐腐蚀试验方法》对制备例3-12中的金属垫片和对比样1进行测试人工模拟盐雾环境试验。人工模拟盐雾环境试验是利用一种具有一定容积空间的试验设备——盐雾试验箱,在其容积空间内用人工的方法,造成盐雾环境来对产品的耐盐雾腐蚀性能质量进行考核。它与天然环境相比,其盐雾环境的氯化物的盐浓度,可以是一般天然环境盐雾含量的几倍或几十倍,使腐蚀速度大大提高,对产品进行盐雾试验,得出结果的时间也大大缩短。如在天然暴露环境下对某产
品样品进行试验,待其腐蚀可能要1年,而在人工模拟盐雾环境条件下试验,只要24小时,即可得到相似的结果。对比样1与制备例3的区别在于未进行阴极电弧等离子体沉积处理。
97.3、耐热性能测试:耐热性参照gb/t 3512执行。
98.测试条件:150
±
2℃*22h。
99.4、耐不冻液性能测试:参照gb/t 20671.3执行。
100.测试条件:水:乙二醇=1:1,100
±
2℃*72hr5、耐油性测试:按照astm irm903测试。测试条件:油150
±
2℃*5h6、剥离强度测试:对金属垫片和丁腈橡胶层进行剥离强度测试,按照cb/t 2790-1995胶黏剂180
°
剥离强度实验方法-挠性对刚性材料进行的。测试未经老化前的剥离强度和经过老化(参照gb/t 3512执行,测试条件延长为:150
±
2℃*48h)后的剥离强度。
101.数据分析表1是制备例3-12中的金属垫片的弯曲强度参数12中的金属垫片的弯曲强度参数结合制备例3-12并结合表1可以看出,制备例3的拉伸强度和条件屈服强度优于制备例9拉伸强度和条件屈服强度,因此,在金属垫片中设置增强网可提升金属垫片的力学强度,弥补开孔带来的力学强度的下降。
102.结合制备例3-12并结合表1可以看出,制备例3的拉伸强度和条件屈服强度稍优于制备例8拉伸强度和条件屈服强度,两者拉伸强度和条件屈服强度相差较小,因此,采用制备例1中的增强网中的氧化铝纤维与金属基体相容性更好,可改善金属垫片的力学性能。
103.结合制备例3-12并结合表1可以看出,制备例3的拉伸强度和条件屈服强度稍优于制备例10拉伸强度和条件屈服强度,因此,碳化硅纤维和氧化铝纤维的添加可改善金属垫片的力学性能,弥补开孔带来的力学强度的下降。
104.结合制备例3-12并结合表1可以看出,制备例3的拉伸强度和条件屈服强度稍优于制备例11拉伸强度和条件屈服强度,因此,根据步骤三中高清摄像记录增强网的网孔孔位进行开孔,开孔要求通孔垂直投影落入增强网形成了3mm*3mm的网孔内,且通孔的圆心与网孔的
中心相重合,使得半成品金属垫片表面贯穿开设有通孔,开孔率为20%,通孔直径为0.5mm的操作,可增强丁腈橡胶与金属垫片的连接稳定性的同时可改善金属垫片整体的力学强度。
105.结合制备例3-12并结合表1可以看出,制备例3的耐盐雾优于对比样1,因此,在金属垫片表面镀膜可提升金属垫片的耐盐雾性能,提升整体的使用寿命。
106.结合制备例3-12并结合表1可以看出,制备例7的拉伸强度和条件屈服强度优于制备例5的拉伸强度和条件屈服强度优于制备例4的拉伸强度和条件屈服强度优于制备例3的拉伸强度和条件屈服强度优于制备例6的拉伸强度和条件屈服强度,且制备例7的拉伸强度和条件屈服强度与制备例5的拉伸强度和条件屈服强度的相差较小,制备例3的拉伸强度和条件屈服强度与制备例6的拉伸强度和条件屈服强度的相差较大,因此,5-20%的tial50钛铝合金粉生产的金属垫片具有较好的力学性能且生产成本相对较低。
107.表2是实施例1-13和对比例1-14的耐热性和耐腐蚀性参数
结合实施例1-13和对比例1-14并结合表2可以看出,实施例1-13中的金属复合橡胶密封垫板具有较好的耐热性、耐油性进而耐不冻液性能。
108.结合实施例1-13和对比例1-12并结合表2可以看出,对比例5中的金属复合橡胶密封垫板在耐热性测试过程中出现剥离起泡等异常,因此,碳化硅纤维和氧化铝纤维的添加,对金属复合橡胶密封垫板的粘结稳定性和耐热性有积极作用。
109.结合实施例1-13和对比例1-14并结合表2可以看出,对比例6中的金属复合橡胶密封垫板在耐热性测试过程中出现剥离起泡等异常,因此,根据步骤三中高清摄像记录增强网的网孔孔位进行开孔,开孔要求通孔垂直投影落入增强网形成了3mm*3mm的网孔内,且通孔的圆心与网孔的中心相重合,使得半成品金属垫片表面贯穿开设有通孔,开孔率为20%,通孔直径为0.5mm的操作,可增强丁腈橡胶与金属垫片的连接稳定性的同时可改善金属垫片整体的耐热性。对比例7中的金属复合橡胶密封垫板在耐热性测试过程中出现剥离起泡等异常,且在耐油性和耐不冻液性测试过程中均出现了剥离起泡等异常,因此,金属垫片表面开设通孔可有效改善增强丁腈橡胶与金属垫片的连接稳定性,对整体的耐热性、耐油性和耐不冻液性有积极作用。
110.结合实施例1-13和对比例1-14并结合表2可以看出,对比例8中的金属复合橡胶密封垫板在耐热性测试过程中出现剥离起泡等异常,且在耐油性和耐不冻液性测试过程中均出现了剥离起泡等异常,而对比例9中均未出现异常,因此,复合丁腈橡胶乳液中320目的柔性石墨粉用量控制在10-50%为宜。
111.结合实施例1-13和对比例1-14并结合表2可以看出,对比例10中的金属复合橡胶密封垫板在耐热性测试过程中出现剥离起泡等异常,且在耐油性和耐不冻液性测试过程中均出现了剥离起泡等异常,而对比例11中均未出现异常,因此,复合丁腈橡胶乳液中柔性石墨粉的粒度控制在320-5000目为宜。优选地,复合丁腈橡胶乳液中柔性石墨粉的粒度控制在3000-4000目。
112.结合实施例1-13和对比例1-14并结合表2可以看出,对比例11中耐热性、耐油性和耐不冻液性测试均未出现异常,因此,复合丁腈橡胶乳液中功能填料的用量控制在10-20%为宜。优选地,复合丁腈橡胶乳液中功能填料的用量控制在16%。
113.结合实施例1-13和对比例1-14并结合表2可以看出,对比例13中的金属复合橡胶密封垫板在耐热性测试过程中出现剥离起泡等异常,且在耐不冻液性测试过程中均出现了剥离起泡等异常,因此,成品金属垫片表面镀上600-620nm的氮化铬铝镀层和氮化硅,对整体的耐热性和耐不冻液性有积极作用。
114.表3是实施例1-13和对比例1-14的耐热稳定性测试参数
结合实施例1-13和对比例1-14并结合表3可以看出,随着320目的柔性石墨粉用量的增强,金属复合橡胶密封垫板的剥离强度下降百分比随之减小,抗老化性能和耐热性能提升。当320目的柔性石墨粉用量大于50%后,对抗老化性能和耐热性能的提升速率平缓,且当320目的柔性石墨粉用量大于10%,剥离强度下降百分比偏大,因此,金属复合橡胶密封垫板中320目的柔性石墨粉用量控制在10-50%为宜。优先地,320目的柔性石墨粉用量控
制在30-35%。
115.结合实施例1-13和对比例1-14并结合表3可以看出,在柔性石墨粉用量控制在30%下,柔性石墨粉颗粒越细小,金属复合橡胶密封垫板的剥离强度下降百分比随之减小,抗老化性能和耐热性能提升。当柔性石墨粉颗粒为6000目,柔性石墨粉颗粒越细小,对抗老化性能和耐热性能的提升速率平缓且影响加工生产;当柔性石墨粉颗粒为200目,剥离强度下降百分比偏大,因此,在柔性石墨粉用量控制在30%下,金属复合橡胶密封垫板中柔性石墨粉粒度控制在320-5000目为宜。优先地,金属复合橡胶密封垫板中柔性石墨粉粒度控制在3000-4000目。
116.结合实施例1-13和对比例1-14并结合表3可以看出,对比例6中金属复合橡胶密封垫板剥离强度下降百分比大于实施例1,因此,根据步骤三中高清摄像记录增强网的网孔孔位进行开孔,开孔要求通孔垂直投影落入增强网形成了3mm*3mm的网孔内,且通孔的圆心与网孔的中心相重合,使得半成品金属垫片表面贯穿开设有通孔,开孔率为20%,通孔直径为0.5mm的操作,可增强丁腈橡胶与金属垫片的连接稳定性的同时可改善整体的耐热性、抗老化性。
117.结合实施例1-13和对比例1-14并结合表3可以看出,对比例7中金属复合橡胶密封垫板剥离强度下降百分比大于实施例1,金属垫片表面通孔的开设对丁腈橡胶与金属垫片的连接稳定性有较大提升作用,且可改善整体的耐热性、抗老化性。
118.结合实施例1-13和对比例1-14并结合表3可以看出,实施例12的剥离强度下降百分比稍小于实施例11剥离强度下降百分比稍小于实施例10剥离强度下降百分比,因此,功能填料为:8%的碳纤维、2%的玻纤粉、0.3%的纳米氧化锌、1.2%的白炭黑、0.5%的t相氧化锆粉、1.6%的超细活性氧化铝、0.8%的氮化硅、0.8%的六方氮化硼、0.5%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷kh550、0.3%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯稍优于功能填料是15%的碳纤维、2%的玻纤粉、0.5%的纳米氧化锌、2%的超细活性氧化铝、0.3%的kh550、0.2%的异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯带来的抗老化性能。复合丁腈橡胶乳液最优配方为制备例27。
119.结合实施例1-13和对比例1-14并结合表3可以看出,实施例13的剥离强度下降百分比小于对比例14的剥离强度下降百分比小于对比例15的剥离强度下降百分比,因此,成品金属垫片表面镀上600-620nm的氮化铬铝镀层和氮化硅和对成品金属垫片表面进行低温等离子处理,对本技术整体的粘结稳定性、抗老化性能、耐热性有积极作用。
120.综上所述,结合实施例1-13和对比例1-14并结合表1-3可以看出,本技术中最优方案应该为实施例12。
121.本具体实施例仅仅是对本技术的解释,其并不是对本技术的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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