CN110577705A - 一种压力传感器用高密封性橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

一种压力传感器用高密封性橡胶材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种压力传感器用高密封性橡胶材料及其制备方法，涉及压力传感器生产技术领域。所述橡胶密封材料由以下重量份的原料制成：三元乙丙橡胶40‑50份、氯丁橡胶15‑20份、聚丙烯酸甲酯5‑10份、1‑(对二氧基苯基)‑3‑苯基硫脲4‑6份、N,N‑二乙基对亚硝基苯胺6‑8份、9,9‑二甲基吖啶3‑5份、2,4,6‑三烯丙基酚5‑7份、改性高岭土3‑5份。本发明克服了现有技术的不足，不仅能够有效提高橡胶材料的耐老化性能，防止其在外界光、热、氧的作用下发生老化，进而影响压力传感器的正常使用，还能有效提升橡胶材料的膨胀性能，进而提升其密封性，橡胶材料密封性高，适宜推广。

Description

一种压力传感器用高密封性橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及压力传感器生产技术领域，具体涉及一种压力传感器用高密封性橡胶材料及其制备方法。
背景技术
压力传感器(Pressure Transducer)是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。
橡胶密封材料作为压力传感器的一个重要组件，因此对其质量的要求也越来越高。目前橡胶材料的密封性能较差，影响压力传感器的正常使用，且橡胶材料极易在外界光、热、氧的作用下发生老化，降低其密封性，给使用者带来了较大的麻烦。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种压力传感器用高密封性橡胶材料及其制备方法，本发明克服了现有技术的不足，不仅能够有效提高橡胶材料的耐老化性能，防止其在外界光、热、氧的作用下发生老化，进而影响压力传感器的正常使用，还能有效提升橡胶材料的膨胀性能，进而提升其密封性，橡胶材料密封性高，适宜推广。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种压力传感器用高密封性橡胶材料，所述橡胶密封材料由以下重量份的原料制成：三元乙丙橡胶40-50份、氯丁橡胶15-20份、聚丙烯酸甲酯5-10份、1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲4-6份、N,N-二乙基对亚硝基苯胺6-8份、9,9-二甲基吖啶3-5份、2,4,6-三烯丙基酚5-7份、改性高岭土3-5份、生石灰2-3份、氧化镁3-4份、硫代碳酸铝2-4份、硫化剂3-5份、分散剂3-5份。
优选的，所述改性高岭土的制备方法为：将高岭土置于高温炉中，升温至430-450℃，保温焙烧2-2.5h后风冷至室温，冷却后加入4-6倍体积的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后将其混合物倒入水浴锅内，并在75-85℃条件下进行恒温水浴加热，保温改性40-60min后边搅拌边加入硝酸溶液，搅拌均匀后调节PH至5.0-5.5，继续保温改性30-50min后高速离心，再将所得滤渣洗涤2-4次，再干燥研磨成粉即得。
优选的，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.8-1.2mol/L，硝酸溶液的浓度为2.5-2.8mol/L，且高速离心的转速为1200-1400r/min，干燥温度为80-100℃，干燥时间为30-50min，研磨至过80目筛。
优选的，所述硫化剂由2-硫醇基咪唑啉、过氧化环己酮和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以质量比为2:2:1混合而成。
优选的，所述分散剂由十二烷基硫酸钠、硬脂酰胺和聚乙烯吡咯烷酮以质量比为5:3:2混合而成。
优选的，所述橡胶密封材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将三元乙丙橡胶、氯丁橡胶和聚丙烯酸甲酯混合加入密炼机内，升温至220-240℃，保温混炼2-3h得基料备用；
(2)将1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲、N,N-二乙基对亚硝基苯胺、9,9-二甲基吖啶和2,4,6-三烯丙基酚混合加入高压釜内，升温至180-200℃，保温混炼1-2h后升压至12-15MPa，保压渗透40-60min后恢复至常压，再保温静置2-3h得辅料A备用；
(3)将改性高岭土、生石灰、氧化镁和硫代碳酸铝混合加入3-5倍体积的去离子水，后将其混合物倒入超声震荡仪中，升温至60-80℃，超声震荡20-30min后将其混合物置于冻干机中，并在零下45℃-零下35℃条件下低温冻干，后在常温下研磨成粉得辅料B备用；
(4)将制得的辅料A和辅料B混合加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入硫化剂和分散剂，继续保温混炼4-6h后将其混合物打入模具中，冷却成型后得到产品。
优选的，所述步骤(1)中调整转速至130-150r/min，步骤(2)中调整转速至100-120r/min。
优选的，所述步骤(3)中超声震荡仪的频率为20-25kHz，超声声强为2-3W/cm2，且研磨至过200目筛。
本发明提供一种压力传感器用高密封性橡胶材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明添加有1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲、N,N-二乙基对亚硝基苯胺、9,9-二甲基吖啶和2,4,6-三烯丙基酚，通过高压渗透的方式使得各组分相互融合，能够有效提高橡胶材料的耐老化性能，防止其在外界光、热、氧的作用下发生老化，进而影响压力传感器的正常使用，橡胶材料耐老化性能好，使用效果好；
(2)本发明还添加有高岭土、生石灰、氧化镁和硫代碳酸铝，先通过对高岭土进行焙烧改性，再经碱化、酸化等改性工序，后与其他组分混合经超声震荡和低温冻干等工序，在保证橡胶材料耐老化性能的同时，能够有效提升其膨胀性能，进而提升其密封性，橡胶材料密封性高，适宜推广。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种压力传感器用高密封性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按要求称量以下各组分原料：三元乙丙橡胶40份、氯丁橡胶15份、聚丙烯酸甲酯5份、1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲4份、N,N-二乙基对亚硝基苯胺6份、9,9-二甲基吖啶3份、2,4,6-三烯丙基酚5份、改性高岭土3份、生石灰2份、氧化镁3份、硫代碳酸铝2份、硫化剂(2-硫醇基咪唑啉、过氧化环己酮和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以质量比为2:2:1混合而成)3份、分散剂(十二烷基硫酸钠、硬脂酰胺和聚乙烯吡咯烷酮以质量比为5:3:2混合而成)3份；
其中改性高岭土的制备方法为：将高岭土置于高温炉中，升温至430-450℃，保温焙烧2-2.5h后风冷至室温，冷却后加入4-6倍体积浓度为0.8-1.2mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后将其混合物倒入水浴锅内，并在75-85℃条件下进行恒温水浴加热，保温改性40-60min后边搅拌边加入浓度为2.5-2.8mol/L的硝酸溶液，搅拌均匀后调节PH至5.0-5.5，继续保温改性30-50min后在1200-1400r/min的速度下高速离心，再将所得滤渣洗涤2-4次，再在80-100℃下干燥30-50min，后研磨成粉至过80目筛即得；
(2)将三元乙丙橡胶、氯丁橡胶和聚丙烯酸甲酯混合加入密炼机内，升温至220-240℃，调整转速至130-150r/min，保温混炼2-3h得基料备用；
(3)将1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲、N,N-二乙基对亚硝基苯胺、9,9-二甲基吖啶和2,4,6-三烯丙基酚混合加入高压釜内，升温至180-200℃，调整转速至100-120r/min，保温混炼1-2h后升压至12-15MPa，保压渗透40-60min后恢复至常压，再保温静置2-3h得辅料A备用；
(4)将改性高岭土、生石灰、氧化镁和硫代碳酸铝混合加入3-5倍体积的去离子水，后将其混合物倒入超声震荡仪中，升温至60-80℃，调整超声频率为20-25kHz，超声声强为2-3W/cm2，超声震荡20-30min后将其混合物置于冻干机中，并在零下45℃-零下35℃条件下低温冻干，后在常温下研磨至过200目筛得辅料B备用；
(5)将制得的辅料A和辅料B混合加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入硫化剂和分散剂，继续保温混炼4-6h后将其混合物打入模具中，冷却成型后得到产品。
实施例2：
一种压力传感器用高密封性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按要求称量以下各组分原料：三元乙丙橡胶50份、氯丁橡胶20份、聚丙烯酸甲酯10份、1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲6份、N,N-二乙基对亚硝基苯胺8份、9,9-二甲基吖啶5份、2,4,6-三烯丙基酚7份、改性高岭土5份、生石灰3份、氧化镁4份、硫代碳酸铝4份、硫化剂(2-硫醇基咪唑啉、过氧化环己酮和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以质量比为2:2:1混合而成)5份、分散剂(十二烷基硫酸钠、硬脂酰胺和聚乙烯吡咯烷酮以质量比为5:3:2混合而成)5份；
其中改性高岭土的制备方法为：将高岭土置于高温炉中，升温至430-450℃，保温焙烧2-2.5h后风冷至室温，冷却后加入4-6倍体积浓度为0.8-1.2mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后将其混合物倒入水浴锅内，并在75-85℃条件下进行恒温水浴加热，保温改性40-60min后边搅拌边加入浓度为2.5-2.8mol/L的硝酸溶液，搅拌均匀后调节PH至5.0-5.5，继续保温改性30-50min后在1200-1400r/min的速度下高速离心，再将所得滤渣洗涤2-4次，再在80-100℃下干燥30-50min，后研磨成粉至过80目筛即得；
(2)将三元乙丙橡胶、氯丁橡胶和聚丙烯酸甲酯混合加入密炼机内，升温至220-240℃，调整转速至130-150r/min，保温混炼2-3h得基料备用；
(3)将1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲、N,N-二乙基对亚硝基苯胺、9,9-二甲基吖啶和2,4,6-三烯丙基酚混合加入高压釜内，升温至180-200℃，调整转速至100-120r/min，保温混炼1-2h后升压至12-15MPa，保压渗透40-60min后恢复至常压，再保温静置2-3h得辅料A备用；
(4)将改性高岭土、生石灰、氧化镁和硫代碳酸铝混合加入3-5倍体积的去离子水，后将其混合物倒入超声震荡仪中，升温至60-80℃，调整超声频率为20-25kHz，超声声强为2-3W/cm2，超声震荡20-30min后将其混合物置于冻干机中，并在零下45℃-零下35℃条件下低温冻干，后在常温下研磨至过200目筛得辅料B备用；
(5)将制得的辅料A和辅料B混合加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入硫化剂和分散剂，继续保温混炼4-6h后将其混合物打入模具中，冷却成型后得到产品。
实施例3：
一种压力传感器用高密封性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按要求称量以下各组分原料：三元乙丙橡胶45份、氯丁橡胶18份、聚丙烯酸甲酯8份、1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲5份、N,N-二乙基对亚硝基苯胺7份、9,9-二甲基吖啶4份、2,4,6-三烯丙基酚6份、改性高岭土4份、生石灰2.5份、氧化镁3.5份、硫代碳酸铝3份、硫化剂(2-硫醇基咪唑啉、过氧化环己酮和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以质量比为2:2:1混合而成)4份、分散剂(十二烷基硫酸钠、硬脂酰胺和聚乙烯吡咯烷酮以质量比为5:3:2混合而成)4份；
其中改性高岭土的制备方法为：将高岭土置于高温炉中，升温至430-450℃，保温焙烧2-2.5h后风冷至室温，冷却后加入4-6倍体积浓度为0.8-1.2mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后将其混合物倒入水浴锅内，并在75-85℃条件下进行恒温水浴加热，保温改性40-60min后边搅拌边加入浓度为2.5-2.8mol/L的硝酸溶液，搅拌均匀后调节PH至5.0-5.5，继续保温改性30-50min后在1200-1400r/min的速度下高速离心，再将所得滤渣洗涤2-4次，再在80-100℃下干燥30-50min，后研磨成粉至过80目筛即得；
(2)将三元乙丙橡胶、氯丁橡胶和聚丙烯酸甲酯混合加入密炼机内，升温至220-240℃，调整转速至130-150r/min，保温混炼2-3h得基料备用；
(3)将1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲、N,N-二乙基对亚硝基苯胺、9,9-二甲基吖啶和2,4,6-三烯丙基酚混合加入高压釜内，升温至180-200℃，调整转速至100-120r/min，保温混炼1-2h后升压至12-15MPa，保压渗透40-60min后恢复至常压，再保温静置2-3h得辅料A备用；
(4)将改性高岭土、生石灰、氧化镁和硫代碳酸铝混合加入3-5倍体积的去离子水，后将其混合物倒入超声震荡仪中，升温至60-80℃，调整超声频率为20-25kHz，超声声强为2-3W/cm2，超声震荡20-30min后将其混合物置于冻干机中，并在零下45℃-零下35℃条件下低温冻干，后在常温下研磨至过200目筛得辅料B备用；
(5)将制得的辅料A和辅料B混合加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入硫化剂和分散剂，继续保温混炼4-6h后将其混合物打入模具中，冷却成型后得到产品。
实施例4：
检测市面上普通的橡胶材料和实施例1-3中橡胶材料的密封性能，其具体检测步骤如下：
(1)将市面上普通的顺丁、丁腈2种橡胶材料设置为对照组1-2，将实施例1-3中制得的橡胶材料设置为实验组1-3；
(2)再将5组橡胶材料制成规格为80×20×5mm的试样，采用WEB-9000B橡胶拉力试验机检测试样的拉伸强度(MPa)，后将5组试样悬挂在加热烘箱中的回转片架上，设置加热温度为100℃，老化144h后取出，再次检测各试样的拉伸强度(MPa)；
(3)取直径为3cm、高为5cm的5个相同的玻璃瓶，并将5组橡胶材料制成配合玻璃瓶盖的密封圈试样，并将5个密封圈试样安装于瓶盖内，保持玻璃瓶的内部干燥，向5个玻璃瓶内倒满白色硫酸铜粉末，再分别将5个瓶盖将玻璃瓶盖紧，后将5个玻璃瓶投入水中，入水静置1h后将玻璃瓶捞出，观察玻璃瓶内硫酸铜粉末的颜色并记录。
其检测结果如下表所示：
由上表可知，由于实验组3的试样老化前后的拉伸强度均为最高，且制得的密封圈密封效果最好，因此实施例3所制得橡胶材料其整体性能最好。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种压力传感器用高密封性橡胶材料，其特征在于，所述橡胶密封材料由以下重量份的原料制成：三元乙丙橡胶40-50份、氯丁橡胶15-20份、聚丙烯酸甲酯5-10份、1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲4-6份、N,N-二乙基对亚硝基苯胺6-8份、9,9-二甲基吖啶3-5份、2,4,6-三烯丙基酚5-7份、改性高岭土3-5份、生石灰2-3份、氧化镁3-4份、硫代碳酸铝2-4份、硫化剂3-5份、分散剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种压力传感器用高密封性橡胶材料，其特征在于，所述改性高岭土的制备方法为：将高岭土置于高温炉中，升温至430-450℃，保温焙烧2-2.5h后风冷至室温，冷却后加入4-6倍体积的氢氧化钠溶液，搅拌均匀后将其混合物倒入水浴锅内，并在75-85℃条件下进行恒温水浴加热，保温改性40-60min后边搅拌边加入硝酸溶液，搅拌均匀后调节PH至5.0-5.5，继续保温改性30-50min后高速离心，再将所得滤渣洗涤2-4次，再干燥研磨成粉即得。
3.根据权利要求2所述的一种压力传感器用高密封性橡胶材料，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.8-1.2mol/L，硝酸溶液的浓度为2.5-2.8mol/L，且高速离心的转速为1200-1400r/min，干燥温度为80-100℃，干燥时间为30-50min，研磨至过80目筛。
4.根据权利要求1所述的一种压力传感器用高密封性橡胶材料，其特征在于，所述硫化剂由2-硫醇基咪唑啉、过氧化环己酮和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯以质量比为2:2:1混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种压力传感器用高密封性橡胶材料，其特征在于，所述分散剂由十二烷基硫酸钠、硬脂酰胺和聚乙烯吡咯烷酮以质量比为5:3:2混合而成。
6.一种压力传感器用高密封性橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述橡胶密封材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将三元乙丙橡胶、氯丁橡胶和聚丙烯酸甲酯混合加入密炼机内，升温至220-240℃，保温混炼2-3h得基料备用；
(2)将1-(对二氧基苯基)-3-苯基硫脲、N,N-二乙基对亚硝基苯胺、9,9-二甲基吖啶和2,4,6-三烯丙基酚混合加入高压釜内，升温至180-200℃，保温混炼1-2h后升压至12-15MPa，保压渗透40-60min后恢复至常压，再保温静置2-3h得辅料A备用；
(3)将改性高岭土、生石灰、氧化镁和硫代碳酸铝混合加入3-5倍体积的去离子水，后将其混合物倒入超声震荡仪中，升温至60-80℃，超声震荡20-30min后将其混合物置于冻干机中，并在零下45℃-零下35℃条件下低温冻干，后在常温下研磨成粉得辅料B备用；
(4)将制得的辅料A和辅料B混合加入上述步骤(1)中的密炼机内，再加入硫化剂和分散剂，继续保温混炼4-6h后将其混合物打入模具中，冷却成型后得到产品。
7.根据权利要求6所述的一种压力传感器用高密封性橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中调整转速至130-150r/min，步骤(2)中调整转速至100-120r/min。
8.根据权利要求6所述的一种压力传感器用高密封性橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中超声震荡仪的频率为20-25kHz，超声声强为2-3W/cm2，且研磨至过200目筛。
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