CN109369997A - 一种密封金属用橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种密封金属用橡胶及其制备方法，橡胶由以下重量份原料组成：氢化丁腈橡胶：100份，环氧树脂：10‑30份，液体聚硫橡胶：5‑10份，白炭黑：15‑30份，氧化锌：4‑8份，硫化剂：5‑10份，固化剂：30‑45份，软化剂：1‑10份，偶联剂：10‑15份，所述方法包括以下步骤：(1)预混处理、(2)混炼和(3)硫化处理。该方法制备得到的橡胶应用于金属器件内，能够有效对金属进行吸附，既避免松动脱落保证密封性，又方便拿取和更换，与金属形成类“吸铁石”效应。

Description

一种密封金属用橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种密封金属用橡胶及其制备方法。
背景技术
橡胶材料是具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶作为密封材料用于金属器件的密封中，能有效降低金属器件的噪音、吸收冲击和振动等。橡胶与金属是两种不同的材料，它们的化学结构和机械性能有着很大的差别，将两者有效结合能满足人们在汽车、航空航天、机械等各方面的需求。
氢化丁腈橡胶(HNBR)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。氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能(对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好)；并且由于其高度饱和的结构，使其具良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能(对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性)，优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能；同时氢化丁腈橡胶还具有高强度，高撕裂性能、耐磨性能优异等特点，是综合性能极为出色的橡胶之一。
现有橡胶作为密封件与金属结合时，要么需要借助粘结剂进行紧密性连接，要么橡胶无任何粘结性的前提下卡设在金属器件内进行密封，前者虽连接紧密，一旦粘结后便无法取下，不便更换及使用，后者随拿取方便，但往往出现松动脱落现象，不利于密封。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种密封金属用橡胶及其制备方法，该方法制备得到的橡胶应用于金属器件内，能够有效对金属进行吸附，既避免松动脱落保证密封性，又方便拿取和更换，与金属形成类“吸铁石”效应。
本发明提出的一种密封金属用橡胶，所述橡胶由以下重量份原料组成：
作为优选，所述橡胶由以下重量份原料组成：
一种密封金属用橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混处理：将氢化丁腈橡胶、白炭黑、氧化锌和软化剂混合均匀后加入到密炼机中塑练5-20min，制得氢化丁腈母炼胶；将环氧树脂、液体聚硫橡胶和偶联剂加入到密炼机中塑练2-6min，制得改性炼胶；
(2)混炼：将上述氢化丁腈母炼胶、改性炼胶、固化剂和偶联剂于密炼机中混炼10-20min，挤出切粒；
(3)硫化处理：将上述切粒和硫化剂置于硫化剂内硫化处理10-30min，硫化温度为180-190℃，成型，锉刀打磨，得到所述橡胶。硫化过程在高温下短时间内快速硫化完成，有利于提高橡胶粘度，从而增强橡胶的密封性。
作为优选，所述橡胶由以下重量份原料组成：
作为优选，步骤(1)中，所述氢化丁腈母炼胶的塑练温度为60-90℃，所述改性炼胶的塑练温度为80-100℃。
作为优选，步骤(2)中密炼机中温度为60-70℃。
作为优选，步骤(1)中偶联剂添加量和步骤(2)中偶联剂添加量之比为2-5:1。
作为优选，所述液体聚硫橡胶平均分子量为800-1000，所述偶联剂选自KH-560或KH-570有机硅烷偶联剂；所述白炭黑为气相法白炭黑。橡胶与金属的粘合强度随硅烷偶联剂用量的增加先增大后减小，剪切强度随硅烷偶联剂用量的增加而增大，且加入硅烷偶联剂后试样的耐水性、耐热性都将增强；气相法白炭黑颗粒粒径较小，容易镶嵌在金属固体材料表面的孔隙中，因此橡胶与吉顺的浸润性能较好，增强了两者之间的剪切强度。
本发明技术方案中，环氧树脂经固化后显示出优良的性能，粘结强度高且具有耐油、耐酸碱、耐溶剂等优良性能，当环氧树脂粘合剂进行橡胶与金属的粘合时，由于环氧树脂固化后的弹性模量接近金属，远大于普通的硫化橡胶，从而使环氧树脂与金属的粘合性能较好，其粘合强度有时甚至超过金属材料的自身强度，采用本发明技术方案中的制备方法，将环氧树脂均匀掺杂到氢化丁腈母炼胶中发生交联作用，对氢化丁腈母炼胶实现改性，从而改变氢化丁腈橡胶的弹性模量，在氢化丁腈橡胶本身作为密封材料具有的优异性能基础上，使其对金属具有一定的粘度。液体聚硫橡胶先与环氧树脂混炼，液体聚硫橡胶的加入能使所得橡胶结构形成梯度分布，避免由于应力集中而导致刚性环氧树脂的破坏，有效避免所得橡胶断层或裂开风险，延长了使用寿命。本发明技术方案中各组分配比使得所得橡胶对金属粘度适中，且不会对手或衣物等具有粘结性，应用于金属器件内，能够有效对金属进行吸附，既避免松动脱落保证密封性，又方便拿取和更换，与金属形成类“吸铁石”效应。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。本发明所用试剂均为常规实验或市购所得。
实施例1
一种密封金属用橡胶，所述橡胶由以下重量份原料组成：
一种密封金属用橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混处理：将氢化丁腈橡胶、气相法白炭黑、氧化锌和软化剂混合均匀后加入到密炼机中塑练20min，塑练温度为60℃，制得氢化丁腈母炼胶；将环氧树脂、平均分子量为1000的液体聚硫橡胶和偶联剂加入到密炼机中塑练6min，塑练温度为80℃，制得改性炼胶；
(2)混炼：将上述氢化丁腈母炼胶、改性炼胶、固化剂和KH-560有机硅烷偶联剂于密炼机中混炼20min，密炼机中温度为60℃，挤出切粒；步骤(1)中偶联剂添加量和步骤(2)中偶联剂添加量之比为5:1；
(3)硫化处理：将上述切粒和硫化剂置于硫化剂内硫化处理30min，硫化温度为180℃成型，锉刀打磨，得到所述橡胶。
实施例2
一种密封金属用橡胶，所述橡胶由以下重量份原料组成：
一种密封金属用橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混处理：将氢化丁腈橡胶、气相法白炭黑、氧化锌和软化剂混合均匀后加入到密炼机中塑练5min，塑练温度为90℃，制得氢化丁腈母炼胶；将环氧树脂、平均分子量为800的液体聚硫橡胶和偶联剂加入到密炼机中塑练2min，塑练温度为100℃，制得改性炼胶；
(2)混炼：将上述氢化丁腈母炼胶、改性炼胶、固化剂和KH-570有机硅烷偶联剂于密炼机中混炼10min，密炼机中温度为70℃，挤出切粒；步骤(1)中偶联剂添加量和步骤(2)中偶联剂添加量之比为2:1；
(3)硫化处理：将上述切粒和硫化剂置于硫化剂内硫化处理10min,硫化温度为190℃，成型，锉刀打磨，得到所述橡胶。
实施例3
一种密封金属用橡胶，所述橡胶由以下重量份原料组成：
一种密封金属用橡胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混处理：将氢化丁腈橡胶、气相法白炭黑、氧化锌和软化剂混合均匀后加入到密炼机中塑练10min，塑练温度为78℃，制得氢化丁腈母炼胶；将环氧树脂、平均分子量为900的液体聚硫橡胶和偶联剂加入到密炼机中塑练4min，塑练温度为90℃，制得改性炼胶；
(2)混炼：将上述氢化丁腈母炼胶、改性炼胶、固化剂和KH-570有机硅烷偶联剂于密炼机中混炼15min，密炼机中温度为65℃，挤出切粒；步骤(1)中偶联剂添加量和步骤(2)中偶联剂添加量之比为3:1；
(3)硫化处理：将上述切粒和硫化剂置于硫化剂内硫化处理20min，硫化温度为185℃成型，锉刀打磨，得到所述橡胶。
测试例：
取市购所得随机对比样品密封橡胶和粘合剂，对密封橡胶、粘合剂和实施例1、2、3所得样品分别进行对钢基材的粘合强度测试以及邵氏硬度、拉伸强度和扯断伸长率测试；邵氏硬度、拉伸强度和扯断伸长率测试的测试条件为：测试温度为100℃，测试时间为22小时，压缩率为25％，测试方法为ISO 815，C-set≤25％；对钢基材的粘合强度测试使用一种模压模具，将每种样品在180℃下模压到25.4mm,宽的不锈钢基材上，复合材料与基材之间的界面面积为6.45cm2，橡胶厚度为6mm。金属基材在使用之前用甲苯/MEK混合溶剂冲洗。用Instron 5565拉力试验机测试橡胶与金属基材之间的剪切力，测试结果如表1所示：
表1：对比样品和各实施例样品测试结果
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种密封金属用橡胶，其特征在于，所述橡胶由以下重量份原料组成：
2.根据权利要求1所述的一种密封金属用橡胶，其特征在于，所述橡胶由以下重量份原料组成：
3.一种密封金属用橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预混处理：将氢化丁腈橡胶、白炭黑、氧化锌和软化剂混合均匀后加入到密炼机中塑练5-20min，制得氢化丁腈母炼胶；将环氧树脂、液体聚硫橡胶和偶联剂加入到密炼机中塑练2-6min，制得改性炼胶；
(2)混炼：将上述氢化丁腈母炼胶、改性炼胶、固化剂和偶联剂于密炼机中混炼10-20min，挤出切粒；
(3)硫化处理：将上述切粒和硫化剂置于硫化剂内硫化处理10-30min，硫化温度为180-190℃，成型，锉刀打磨，得到所述橡胶。
4.根据权利要求3所述的一种密封金属用橡胶的制备方法，其特征在于，所述橡胶由以下重量份原料组成：
5.根据权利要求3所述的一种密封金属用橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氢化丁腈母炼胶的塑练温度为60-90℃，所述改性炼胶的塑练温度为80-100℃。
6.根据权利要求3所述的一种密封金属用橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中密炼机中温度为60-70℃。
7.根据权利要求4所述的一种密封金属用橡胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中偶联剂添加量和步骤(2)中偶联剂添加量之比为2-5:1。
8.根据权利要求4-7任意一项所述的一种密封金属用橡胶的制备方法，其特征在于，所述液体聚硫橡胶平均分子量为800-1000，所述偶联剂选自KH-560或KH-570有机硅烷偶联剂；所述白炭黑为气相法白炭黑。
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