CN110564021B - 一种用于潜水灯罩的密封条 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于潜水灯罩的密封条，涉及汽车配件技术领域，一种用于潜水灯罩的密封条，主要包括以下重量份的原料：70‑80份丁腈橡胶、20‑30份天然橡胶、30‑40份改性助剂、5‑10份羟基硅油、1‑2份硫磺、2‑4份氧化锌、2‑3份硬脂酸、3‑5份增塑剂、0.5‑1份防老剂RD、0.5‑1份防老剂NA、0.1‑1份促进剂，改性助剂是以聚氯乙烯插层改性麦羟基硅钠石后，再与改性白炭黑复合制得，改性白炭黑是以聚氯乙烯接枝改性白炭黑后制得。本发明的一种用于潜水灯罩的密封条，在原料中加入了功能助剂，功能助剂在丁腈橡胶基体中的分散性较好，能够改善密封条的拉伸强度、撕裂强度等力学性能，同时还增加了密封条的抗氧气氧化和密封性能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车配件技术领域，尤其涉及一种用于潜水灯罩的密封条。
背景技术
潜水灯在使用的过程中，灯罩和灯体之间需要保持良好的密封性能，使得外部的空气和水汽不能进入灯体里面，保证良好的照明效果，延长潜水灯的使用寿命。在现有的技术中，往往是采用膜制垫片或丁基橡胶胶粘剂来实现密封的效果，但是丁基橡胶使用温度较低，常温回弹性较差，高温气密性不足，导致使用寿命不长，膜制垫片在压力状态下容易变形，密封性能也会逐渐变差，难以长期使用。
丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，具有优良的耐水性、气密性及粘结性能，是当前工业发展中必不可少的弹性材料。在现有技术中，丁腈橡胶由于其优良的性能常常被用作潜水灯罩密封条的生产原料，但是由于其耐臭氧性较差、绝缘性能低劣，因此，在使用的过程中往往会添加白炭黑作为助剂以此来提高其性能。
白炭黑与丁腈橡胶能够发生反应形成凝胶，会提高硫化胶料抵抗外力产生变形的性能，从而显著提高丁腈硫化胶的硬度、拉伸强度、撕裂强度等，提高丁腈密封条的密封性能，提高丁腈密封条的耐油性、耐臭氧性；但是，由于白炭黑特殊的表面结构，使得其在橡胶类基体中很难被湿润、分散，因此，导致白炭黑对丁腈橡胶基体的性能增强效果受到限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于设计提供一种用于潜水灯罩的密封条，在原料中加入了功能助剂，功能助剂在丁腈橡胶基体中的分散性较好，能够改善密封条的拉伸强度、撕裂强度等力学性能，同时还增加了密封条的抗氧气氧化和密封性能。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种用于潜水灯罩的密封条，主要包括以下重量份的原料：70-80份丁腈橡胶、20-30份天然橡胶、30-40份改性助剂、5-10份羟基硅油、1-2份硫磺、2-4份氧化锌、2-3份硬脂酸、3-5份增塑剂、0.5-1份防老剂RD、0.5-1份防老剂NA、0.1-1份促进剂。
进一步，主要包括以下重量份的原料：75份丁腈橡胶、25份天然橡胶、40份改性助剂、8份羟基硅油、2份硫磺、3份氧化锌、2份硬脂酸、4份增塑剂、0.5份防老剂RD、0.5份防老剂NA、1份促进剂。
进一步，所述改性助剂是以聚氯乙烯插层改性麦羟基硅钠石后，再与改性白炭黑复合制得，所述改性白炭黑是以聚氯乙烯接枝改性白炭黑后制得。
本发明的用于潜水灯罩的密封条，以丁腈橡胶为主要原料，通过添加改性助剂增加了丁腈橡胶的力学性能，其中，改性助剂中的麦羟基硅钠石属于二维层状材料，通过聚氯乙烯对其插层改性，增加了麦羟基硅钠石的层间距离，降低其层与层之间结合力，而通过聚氯乙烯对白炭黑进行接枝改性之后，聚氯乙烯包裹在白炭黑的表面，减少了白炭黑之间的吸引力，减少了白炭黑之间的团聚，增加了其在丁腈橡胶基体内的分散性。
另外，将聚氯乙烯插层改性的麦羟基硅钠石和改性白炭黑相复合，首先，在将改性助剂与丁腈橡胶基体进行混炼的过程中，麦羟基硅钠石的层状结构被剥离分散在丁腈橡胶基体内，不仅能够在一定程度上增加氧气或水汽在丁腈橡胶基体内的传递路径，增加密封条的密封性、抗氧化性，同时由于改性助剂的结构设置，改性白炭黑在一定程度上能够对麦羟基硅钠石片层起到一定的牵制作用，被剥离分散开的麦羟基硅钠石片层会分散在改性白炭黑的周围，从而对改性白炭黑之间的团聚起到一定的阻隔作用，进一步增加了改性白炭黑的分散稳定性，二者相辅相成，和传统的直接添加白炭黑的工艺相比，不仅减少了白炭黑的用量，从而减少了对丁腈橡胶基体回弹性的影响，同时，由于提高了改性助剂在丁腈橡胶基体内的分散性，使得改性助剂和丁腈橡胶分子之间的结合点增多，从而增加了对丁腈橡胶基体的改性效果。
进一步，所述增塑剂为己二酸二丁基二甘酯，所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑。
此外，本发明还公开了一种用于潜水灯罩的密封条的制备方法，所述密封条的制备方法包括以下步骤：
原料准备：分别取丁腈橡胶、天然橡胶加热至60-70℃软化后，切成小块，得到软化胶料，分别取改性助剂、硫磺、氧化锌、硬脂酸干燥、粉碎，待用；
塑炼：将软化胶料置于塑炼机中，塑炼1-2min，得到塑炼胶；
混炼：将塑炼胶投入密炼机中，按照重量份比，依次加入改性助剂、硫磺、氧化锌、硬脂酸、羟基硅油、增塑剂、防老剂RD、防老剂NA、在60-70℃温度下，混炼10-15min，下片，于室温下停放2-4h，再投入密炼机中，于80-90℃温度下，混炼8-10min，升温至100-110℃，在真空度为0.025-0.035MPa的条件下继续混炼20-30min，泄压下片，于室温下停放10-12h，再投入开炼机中，加入促进剂，混炼5-10min，出片，得到混炼胶；
成型、硫化：将制备得到的混炼胶置于挤出机中挤出，得到密封条半成品，将密封条半成品盘卷在硫化料盘上，放入蒸汽压力0.4MPa的硫化罐内硫化25min，得到密封条。
在进行制备的过程中，首先通过塑炼增加丁腈橡胶的可塑性，然后采用二次混炼，增加改性助剂和丁腈橡胶分子之间的结合反应时间，使得改性助剂和丁腈橡胶分子之间结合更完全，以此增加密封条的回弹性。
进一步，所述改性助剂的制备方法为：
预处理：取麦羟基硅钠石分散于去离子水中，超声条件下，升温至80℃，加入十八烷基铵盐溶液，保温反应30min,将反应液过滤、干燥之后分散于马来酸酐-丙酮溶液中，持续搅拌2-3h，过滤，烘干，待用；
混合：将改性白炭黑和聚氯乙烯置于搅拌机中，于200r/min的条件下搅拌混合5-10min，升温至45-55℃，于800r/min的条件下搅拌混合30-45min，以300r/min的速度继续搅拌，降至室温，得到混合物料；
插层：将混合物料和经过预处理的麦羟基硅钠石置于密炼机中，在160-170℃温度下混炼20-25min，得到改性助剂。
进一步，所述插层步骤中，密炼机的工作参数为：进料温度小于40℃,下料温度为70℃，冷却水压大于0.5MPa，水温15℃，转速为35r/min。
进一步，所述改性白炭黑的制备方法为：取白炭黑超声分散于去离子水中，持续搅拌，升温至50-60℃，加入乙烯基三甲氧基硅烷水解液，保温反应20-30min，通入氮气，在氮气气氛下，以5-10ml/min的速度滴加氯乙烯，滴加完成后以1-2ml/min的速度滴加过硫酸铵溶液，保温反应40-50min，将反应液过滤、烘干，并用甲苯进行抽提6-7h，烘干、碾磨得到改性白炭黑。
进一步，所述白炭黑:氯乙烯:过硫酸铵的质量比为1:3:0.001。
本发明的有益效果：
本发明的一种用于潜水灯罩的密封条，通过对配方进行优化，以改性助剂替换传统的白炭黑，与现有技术中直接添加白炭黑相比，改性助剂在基体材料中的分散性更好，因此对基体材料的拉伸强度、撕裂强度等力学性能的增强效果更好，同时还能够增加密封条的抗氧气氧化和密封性能，从而增加了密封条的的使用寿命。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的一种用于潜水灯罩的密封条，在原料中加入了改性助剂，该改性助剂是以聚氯乙烯插层改性麦羟基硅钠石后，再与改性白炭黑复合制得，改性白炭黑是以聚氯乙烯接枝改性白炭黑后制得。
实施例一
改性助剂的制备1
改性白炭黑的制备方法为：取白炭黑按照固液比为30g/L超声分散于去离子水中，持续搅拌，升温至50℃，加入乙烯基三甲氧基硅烷水解液，其中乙烯基三甲氧基硅烷的质量为白炭黑的1％，保温反应25min，通入氮气，在氮气气氛下，以8ml/min的速度滴加氯乙烯，滴加完成后以1ml/min的速度滴加过硫酸铵溶液，保温反应40min，将反应液过滤，于40℃温度下烘干，并用甲苯进行抽提7h，于40℃温度下烘干，碾磨得到改性白炭黑，其中白炭黑:氯乙烯:过硫酸铵的质量比为1:3:0.001。
预处理：取麦羟基硅钠石按照固液比为25g/L分散于去离子水中，在频率为25KHz，功率为125W的超声条件下，升温至80℃，加入十八烷基铵盐溶液，其中十八烷基铵盐溶液为饱和溶液，十八烷基铵盐和麦羟基硅钠石的质量比为10:1，保温反应30min,将反应液过滤，将滤饼洗涤至洗涤液无氯离子，干燥之后按照固液比为35g/L分散于马来酸酐-丙酮溶液中，持续搅拌3h，过滤，烘干，待用，其中马来酸酐-丙酮溶液中，马来酸酐和丙酮的质量比为1:1。
混合：将改性白炭黑和聚氯乙烯按照质量比为1:4置于搅拌机中，于200r/min的条件下搅拌混合5min，升温至55℃，于800r/min的条件下搅拌混合30min，以300r/min的速度继续搅拌，降至室温，得到混合物料；
插层：将混合物料和经过预处理的麦羟基硅钠石按照质量比为2:1置于密炼机中，在进料温度小于40℃,下料温度为70℃，冷却水压大于0.5MPa，水温15℃，转速为35r/min的条件下，在160℃温度下混炼25min，得到改性助剂。
实施例二
改性添加剂的制备2
改性白炭黑的制备方法为：取白炭黑按照固液比为30g/L超声分散于去离子水中，持续搅拌，升温至60℃，加入乙烯基三甲氧基硅烷水解液，其中乙烯基三甲氧基硅烷的质量为白炭黑的1.5％，保温反应20min，通入氮气，在氮气气氛下，以10ml/min的速度滴加氯乙烯，滴加完成后以1ml/min的速度滴加过硫酸铵溶液，保温反应45min，将反应液过滤，于40℃温度下烘干，并用甲苯进行抽提7h，于40℃温度下烘干，碾磨得到改性白炭黑，其中白炭黑:氯乙烯:过硫酸铵的质量比为1:3:0.001。
预处理：取麦羟基硅钠石按照固液比为30g/L分散于去离子水中，在频率为25KHz，功率为125W的超声条件下，升温至80℃，加入十八烷基铵盐溶液，其中十八烷基铵盐溶液为饱和溶液，十八烷基铵盐和麦羟基硅钠石的质量比为10:1，保温反应30min,将反应液过滤，将滤饼洗涤至洗涤液无氯离子，干燥之后按照固液比为35g/L分散于马来酸酐-丙酮溶液中，持续搅拌2h，过滤，烘干，待用，其中马来酸酐-丙酮溶液中，马来酸酐和丙酮的质量比为1:1。
混合：将改性白炭黑和聚氯乙烯按照质量比为1:4置于搅拌机中，于200r/min的条件下搅拌混合10min，升温至45℃，于800r/min的条件下搅拌混合45min，以300r/min的速度继续搅拌，降至室温，得到混合物料；
插层：将混合物料和经过预处理的麦羟基硅钠石按照质量比为2:1置于密炼机中，在进料温度小于40℃,下料温度为70℃，冷却水压大于0.5MPa，水温15℃，转速为35r/min的条件下，在170℃温度下混炼20min，得到改性助剂。
实施例三
改性添加剂的制备3
改性白炭黑的制备方法为：取白炭黑按照固液比为30g/L超声分散于去离子水中，持续搅拌，升温至55℃，加入乙烯基三甲氧基硅烷水解液，其中乙烯基三甲氧基硅烷的质量为白炭黑的1％，保温反应30min，通入氮气，在氮气气氛下，以5ml/min的速度滴加氯乙烯，滴加完成后以2ml/min的速度滴加过硫酸铵溶液，保温反应50min，将反应液过滤，于40℃温度下烘干，并用甲苯进行抽提6h，于40℃温度下烘干，碾磨得到改性白炭黑，其中白炭黑:氯乙烯:过硫酸铵的质量比为1:3:0.001。
预处理：取麦羟基硅钠石按照固液比为25g/L分散于去离子水中，在频率为25KHz，功率为125W的超声条件下，升温至80℃，加入十八烷基铵盐溶液，其中十八烷基铵盐溶液为饱和溶液，十八烷基铵盐和麦羟基硅钠石的质量比为10:1，保温反应30min,将反应液过滤，将滤饼洗涤至洗涤液无氯离子，干燥之后按照固液比为35g/L分散于马来酸酐-丙酮溶液中，持续搅拌3h，过滤，烘干，待用，其中马来酸酐-丙酮溶液中，马来酸酐和丙酮的质量比为1:1。
混合：将改性白炭黑和聚氯乙烯按照质量比为1:4置于搅拌机中，于200r/min的条件下搅拌混合8min，升温至50℃，于800r/min的条件下搅拌混合40min，以300r/min的速度继续搅拌，降至室温，得到混合物料；
插层：将混合物料和经过预处理的麦羟基硅钠石按照质量比为2:1置于密炼机中，在进料温度小于40℃,下料温度为70℃，冷却水压大于0.5MPa，水温15℃，转速为35r/min的条件下，在165℃温度下混炼23min，得到改性助剂。
实施例四
密封条的制备1
本实施例选用实施例一制备所得的改性助剂，具体步骤如下：
原料准备：按照重量份比，分别取75份丁腈橡胶、25份天然橡胶加热至60℃软化后，切成小块，得到软化胶料，分别取40份改性助剂、2份硫磺、3份氧化锌、2份硬脂酸干燥、粉碎，待用；
塑炼：将软化胶料置于塑炼机中，塑炼2min，得到塑炼胶；
混炼：将塑炼胶投入密炼机中，按照重量份比，依次加入40份改性助剂、2份硫磺、3份氧化锌、2份硬脂酸、8份羟基硅油、4份增塑剂、0.5份防老剂RD、0.5份防老剂NA，在70℃温度下，混炼15min，下片，于室温下停放3h，再投入密炼机中，于85℃温度下，混炼8min，升温至110℃，在真空度为0.025MPa的条件下继续混炼25min，泄压下片，于室温下停放10h，再投入开炼机中，加入1份促进剂，混炼10min，出片，得到混炼胶；
成型、硫化：将制备得到的混炼胶置于挤出机中挤出，得到密封条半成品，将密封条半成品盘卷在硫化料盘上，放入蒸汽压力0.4MPa的硫化罐内硫化25min，得到密封条。
实施例五
密封条的制备2
本实施例选用实施例二制备所得的改性助剂，具体步骤如下：
原料准备：按照重量份比，分别取80份丁腈橡胶、20份天然橡胶加热至70℃软化后，切成小块，得到软化胶料，分别取35份改性助剂、1.5份硫磺、2份氧化锌、3份硬脂酸干燥、粉碎，待用；
塑炼：将软化胶料置于塑炼机中，塑炼1min，得到塑炼胶；
混炼：将塑炼胶投入密炼机中，按照重量份比，依次加入35份改性助剂、1.5份硫磺、2份氧化锌、3份硬脂酸、5份羟基硅油、5份增塑剂、0.5份防老剂RD、1份防老剂NA，在65℃温度下，混炼10min，下片，于室温下停放2h，再投入密炼机中，于90℃温度下，混炼10min，升温至105℃，在真空度为0.035MPa的条件下继续混炼30min，泄压下片，于室温下停放11h，再投入开炼机中，加入0.1份促进剂，混炼8min，出片，得到混炼胶；
成型、硫化：将制备得到的混炼胶置于挤出机中挤出，得到密封条半成品，将密封条半成品盘卷在硫化料盘上，放入蒸汽压力0.4MPa的硫化罐内硫化25min，得到密封条。
实施例六
密封条的制备3
本实施例选用实施例三制备所得的改性助剂，具体步骤如下：
原料准备：按照重量份比，分别取70份丁腈橡胶、30份天然橡胶加热至65℃软化后，切成小块，得到软化胶料，分别取30份改性助剂、1份硫磺、4份氧化锌、2.5份硬脂酸干燥、粉碎，待用；
塑炼：将软化胶料置于塑炼机中，塑炼2min，得到塑炼胶；
混炼：将塑炼胶投入密炼机中，按照重量份比，依次加入30份改性助剂、1份硫磺、4份氧化锌、2.5份硬脂酸、10份羟基硅油、3份增塑剂、1份防老剂RD、0.5份防老剂NA，在60℃温度下，混炼12min，下片，于室温下停放4h，再投入密炼机中，于80℃温度下，混炼9min，升温至100℃，在真空度为0.03MPa的条件下继续混炼20min，泄压下片，于室温下停放12h，再投入开炼机中，加入0.5份促进剂，混炼5min，出片，得到混炼胶；
成型、硫化：将制备得到的混炼胶置于挤出机中挤出，得到密封条半成品，将密封条半成品盘卷在硫化料盘上，放入蒸汽压力0.4MPa的硫化罐内硫化25min，得到密封条。
实施例七
本实施例和实施例四的不同之处在于，本实施例中的不添加改性助剂，而是直接加入相同质量的白炭黑。
对实施例四～实施例七制备得到的密封条的硬度、拉伸强度、延伸率、耐候性、压缩永久变形进行测试，测试结果如下表所示：
| 项目 | 实施例四 | 实施例五 | 实施例六 | 实施例七 |
| 硬度(15s) | 69A | 68A | 69A | 59A |
| 拉伸强度(MPa) | 12.1 | 11.8 | 11.8 | 8.5 |
| 延伸率/(％) | 340 | 335 | 342 | 287 |
| 耐候性(2500kj/m<sup>2</sup>) | △E 2.1 | △E 2.3 | △E 2.2 | △E 2.9 |
| 压缩永久变形(％) | 41 | 43 | 40 | 51 |
通过上表可以看出，本发明制备得到的密封条和传统的直接添加白炭黑制成密封条相比，采用本发明制备得到的密封条，其力学性能，耐候性和压缩永久变形相对更好。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (6)
1.一种用于潜水灯罩的密封条，其特征在于，主要包括以下重量份的原料：70-80份丁腈橡胶、20-30份天然橡胶、30-40份改性助剂、5-10份羟基硅油、1-2份硫磺、2-4份氧化锌、2-3份硬脂酸、3-5份增塑剂、0.5-1份防老剂RD、0.5-1份防老剂NA、0.1-1份促进剂；
所述改性助剂是以聚氯乙烯插层改性麦羟基硅钠石后，再与改性白炭黑复合制得，所述改性白炭黑是以聚氯乙烯接枝改性白炭黑后制得；
所述改性助剂的制备方法为：
预处理：取麦羟基硅钠石分散于去离子水中，超声条件下，升温至80℃，加入十八烷基铵盐溶液，保温反应30min,将反应液过滤、干燥之后分散于马来酸酐-丙酮溶液中，持续搅拌2-3h，过滤，烘干，待用；
混合：将改性白炭黑和聚氯乙烯置于搅拌机中，于200r/min的条件下搅拌混合5-10min，升温至45-55℃，于800r/min的条件下搅拌混合30-45min，以300r/min的速度继续搅拌，降至室温，得到混合物料；
插层：将混合物料和经过预处理的麦羟基硅钠石置于密炼机中，在160-170℃温度下混炼20-25min，得到改性助剂；
所述改性白炭黑的制备方法为：取白炭黑超声分散于去离子水中，持续搅拌，升温至50-60℃，加入乙烯基三甲氧基硅烷水解液，保温反应20-30min，通入氮气，在氮气气氛下，以5-10ml/min的速度滴加氯乙烯，滴加完成后以1-2ml/min的速度滴加过硫酸铵溶液，保温反应40-50min，将反应液过滤、烘干，并用甲苯进行抽提6-7h，烘干、碾磨得到改性白炭黑。
2.根据权利要求1所述的一种用于潜水灯罩的密封条，其特征在于，主要包括以下重量份的原料：75份丁腈橡胶、25份天然橡胶、40份改性助剂、8份羟基硅油、2份硫磺、3份氧化锌、2份硬脂酸、4份增塑剂、0.5份防老剂RD、0.5份防老剂NA、1份促进剂。
3.根据权利要求2所述的一种用于潜水灯罩的密封条，其特征在于，所述增塑剂为己二酸二丁基二甘酯，所述促进剂为2-硫醇基苯骈噻唑。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种用于潜水灯罩的密封条，其特征在于，所述密封条的制备方法包括以下步骤：
原料准备：按照重量份比，分别取丁腈橡胶、天然橡胶加热至60-70℃软化后，切成小块，得到软化胶料，分别取改性助剂、硫磺、氧化锌、硬脂酸干燥、粉碎，待用；
塑炼：将软化胶料置于塑炼机中，塑炼1-2min，得到塑炼胶；
混炼：将塑炼胶投入密炼机中，按照重量份比，依次加入改性助剂、硫磺、氧化锌、硬脂酸、羟基硅油、增塑剂、防老剂RD、防老剂NA、在60-70℃温度下，混炼10-15min，下片，于室温下停放2-4h，再投入密炼机中，于80-90℃温度下，混炼8-10min，升温至100-110℃，在真空度为0.025-0.035MPa的条件下继续混炼20-30min，泄压下片，于室温下停放10-12h，再投入开炼机中，加入促进剂，混炼5-10min，出片，得到混炼胶；
成型、硫化：将制备得到的混炼胶置于挤出机中挤出，得到密封条半成品，将密封条半成品盘卷在硫化料盘上，放入蒸汽压力0.4MPa的硫化罐内硫化25min，得到密封条。
5.根据权利要求4所述的一种用于潜水灯罩的密封条，其特征在于，所述插层步骤中，密炼机的工作参数为：进料温度小于40℃,下料温度为70℃，冷却水压大于0.5MPa，水温15℃，转速为35r/min。
6.根据权利要求5所述的一种用于潜水灯罩的密封条，其特征在于，所述白炭黑:氯乙烯:过硫酸铵的质量比为1:3:0.001。
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