CN1733831A - 一种用于阀门衬套的橡胶及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于阀门衬套的橡胶及其制作方法。涉及一种橡胶及其制作方法。它的耐磨损，耐化学腐蚀，耐高温，耐水浸性能较高。各组份如下：60/40三元乙丙橡胶，活性氧化锌，有机活性剂硬脂酸0，喹啉聚合物，炭黑HAF，油基炉黑SRF，硅氮化合物，邻苯二甲酸二甲酯，分散剂T－78，湿润剂935P，秋兰姆，过氧化物DCP，硫磺。混炼后，采用橡胶注射机在注料筒(40－50)℃，注塞压力为(2.5－3.0)kg/cm2将混炼后的胶料注入模具中，该模具中放置需要衬覆橡胶的阀门部件，胶料直接注射到需要衬覆橡胶的阀门部件表面，进行硫化后，阀门部件表面即可衬覆橡胶，可在输送水蒸气，高温水，酸碱介质的管道中使用，寿命可以达到一年以上。
Description
技术领域：
本发明涉及一种橡胶及其制作方法。特别是一种用于阀门衬套的橡胶及其制作方法。
背景技术：
在石油，化工，制药，发电，冶金和食品及建筑等行业中，对于输送水，蒸汽，酸，碱及有机溶液等介质的管道设施中的阀门，由于其接触的介质具有高温，高压和化学腐蚀性，在阀门内腔的部件上一般衬覆着橡胶衬套，橡胶衬套将介质与阀门内腔的金属部件进行隔绝，用以避免损坏和腐蚀。该橡胶衬套与阀门内腔的金属部件组合成一体，保证了阀门的高度密封性能并可以延长阀门的使用寿命。
带有橡胶衬套的阀门，在二十世纪末已经出现。但是，这种带有橡胶衬套的阀门，当通过的介质温度为100℃左右或是具有化学腐蚀性时，阀门的密封性能很快地降低以致不能使用，使用寿命较短。其原因是：阀门衬覆的橡胶性能低差，它的耐磨损性能差，耐高温性能差，耐水性能差，耐化学腐蚀性能差。一般的情况下，抗张强度为10-12Mpa；扯断伸长率＜250％)；弹性、耐磨性不理想；耐热老化性能和耐酸碱性能较差；耐压缩变形性能较差，在100℃×22小时的条件下，压缩变形率＞40％。
由于阀门衬套橡胶的以上性能较低，当阀门在高温、水或酸碱介质中反复启闭时，阀门各部件之间的磨损加之介质的浸蚀，使得阀门部件衬覆的橡胶磨损，老化，以至失去密封性能而需要更换，造成该类阀门的使用寿命较短；一般情况下，目前输送酸，碱，有机溶液，水或蒸汽等高温介质的衬覆橡胶的阀门，使用寿命在3-5个月左右。
发明内容：
本发明旨在提供一种用于阀门衬套的橡胶及其制作方法。它的耐磨损，耐化学腐蚀，耐高温，耐水浸性能较高。硫化胶的抗张强度提高20％，耐磨性能提高30％，压缩永久变形在120℃×22小时的条件下＜10％。在输送酸，碱，有机溶液，水或蒸汽等高温介质的管道中，使用寿命可以达到一年左右。
本发明的各组份的重量比如下：
60/40三元乙丙橡胶 50.00-53.00
活性氧化锌 3.00-4.00
有机活性剂硬脂酸 0.42-0.60
喹啉聚合物RD 0.58-0.85
炭黑HAF 11.50-13.00
油基炉黑SRF 17.60-19.00
硅氮化合物 5.50-6.80
邻苯二甲酸二甲酯 1.90-3.50
分散剂T-78 0.80-1.20
湿润剂935P 0.50-0.70
秋兰姆 0.10-0.30
过氧化物DCP 2.00-2.50
硫磺 0.20-0.30
本发明的制作工艺为：
一，配料：
将以上各组份按照重量比依次称量备用。
二，混炼：
1，混炼的加料次序为：
首先将60/40三元乙丙橡胶进行轧炼，然后依次加入以下配料：
第一步加入活性氧化锌；
第二步加入炭黑HAF，油基炉黑SRF，硅氮化合物，邻苯二甲酸二甲酯，分散剂T-78；
第三步加入有机活性剂硬脂酸，喹啉聚合物RD，湿润剂935P；
最后加入秋兰姆，过氧化物DCP，硫磺。
2，混炼的工艺条件
如采用开炼机；辊温为30-40℃，混炼时间为20分钟，辊距为1-5厘米：
如采用密炼机，辊温为70-80℃，混炼时间为8分钟。
三，出片停放
胶料混炼均匀后，下片后入库停放。
四，注射：
注射采用橡胶注射机将混炼后的胶料注入模具中，该模具中放置需要衬覆橡胶的阀门部件，胶料直接注射到需要衬覆橡胶的阀门部件表面。
注射时，橡胶注射机的注料筒温度为(40-50)℃，注塞压力为(2.5-3.0)kg/cm2
五，硫化：
硫化温度为(165-170)℃，硫化时间为(8-15)分钟。
经过硫化后，阀门部件的既定表面即可衬覆橡胶。
经检测，该阀门衬套的橡胶具有以下性能：
硬度(邵尔A)73°
拉伸强度18-20Mpa，
扯断伸长率＞300％
压缩变形＜15％
抗臭氧性：试拉伸至25％，置于1.5×10-4的O3液中，产生龟裂条件为经50℃×200小时后。
耐天候性：在阳光下暴晒两年后不见裂纹。
耐高温性能：
1，在100℃水中，使用寿命可以达到一年以上。
2，经水蒸气(198℃×24小时)后，性能变化；
| 硬度(邵尔A)变化 | +5°； |
| 拉伸强度变化 | -15％； |
| 扯断伸长率变化 | -25％； |
耐化学腐蚀性能：经常温×144小时后的变化情况；
| 介质 | 重量变化％ | 体积变化％ | 耐介质系数 |
| 醋酸 | +6 | +4.5 | 0.85 |
| 硫酸(＜50％) | +6.45 | +3.72 | 0.55 |
| 磷酸(85％) | -0.15 | -0.13 | 1.04 |
| 硝酸(50％) | +2.55 | +2.12 | 0.75 |
| 盐酸(＜50％) | +2.3 | +2.17 | 0.81 |
| 氢氧化钠液体(饱和) | +0.04 | +0.2 | 1.06 |
| 丙酮 | +2.24 | +3.2 | - |
| 硫苯二甲酸二丁酯 | +1.35 | +1.3 | 0.92 |
| 水(100℃沸水) | +2.71 | +2.57 | 0.85 |
| 机油 | +1.99 | +24.6 | 0.16 |
经上述检测结果表明，本发明的阀门衬套橡胶的耐磨损，耐化学腐蚀，耐高温，耐水浸性能都有了提高。
在本发明的组分中，由于60/40三元乙丙橡胶为饱和的碳链橡胶，即主链为-C-C-的δ键组成，键能较高(62.77千卡/摩尔)；当温度升高时，虽然分子运动加剧，但是主键上的-C-C-键保持不变，提高耐热性能。并且，本发明组分中，采用过氧化物DCP为交联剂，由于它在加热后分解出自由基，该自由基可以夺取高聚物大分子上的活泼氢原子，而构成空间网状结构的-C-C-链，交联后的键能达到84千卡/摩尔，键长为1.54A，即键能高，链长短，因此，硫化成型后的橡胶的热稳定性能好，抗硫化还原性和耐老化性能优异，压缩变形小，即弹性好。
本发明组分中，采用高吸碘值的60/40三元乙丙橡胶作为基体，并在组分中配比了秋兰姆类快速促进剂，加快硫化速度，缩短硫化时间，也有助于提高成型橡胶的耐热性能。
本发明组分中，采用炭黑HAF作为补强剂，粒径胶小，为(27-34)毫微米，吸碘值与吸附值高，分别为(81-95)mg/g和(85-100)m2/g，吸收值大，为(0.95-1.10)ml/g，PH值中性偏碱性，它在橡胶中易分散，表面光滑，成型后的硫化胶的耐磨性能好，强度高，永久变形小，耐热老化性好。不足之处是硬度高，伸长率和耐撕裂性能较差。
本发明组分中，采用油基炉黑SRF的弹性好，粒径稍大，为60-80毫微米，吸碘值和吸附值偏低，分别为(21-30)mg/g和(35-40)m2/g，吸收值适中，为(0.5-0.7)ml/g，PH值中性偏碱性。它在橡胶中可以达到高填充量，分散性能优异，生热低，成型后硫化胶的弹性好，硬度低，伸长率大。不足之处是抗张强度中下，定伸强度小。
由于本发明组分中，采用炭黑HAF和油基炉黑SRF及其适当比例作为补强填充剂，胶料的流变性好，表面光滑。成型后硫化胶的耐磨性能好，弹性好，压缩变形小，抗拉伸性能和耐老化性能优异。
本发明组分的其它助剂均以在不影响主体配方的综合性能前提下，改善加工工艺为目的而配置的。由于本发明组分的基体60/40三元乙丙橡胶的粘度较高，对加入的各粉体，如炭黑HAP、活性氧化锌等以聚集的形态存在添加剂，在混炼工艺中造成分散的阻力。因此，在本发明组分中加入与60/40三元乙丙橡胶有很好的相溶性的邻苯二甲酸二甲酯，增加了混炼胶的柔软性和提高了胶料的流变性；配加了无毒，无污染的分散剂T-78和湿润剂935P，敦促胶料各组份的内、外分散润滑，加速分散，缩短混炼时间，并且，在成型工艺中，可以消除断面和表面气孔，产品的致密性均匀光滑，并能抑制胶料组分污损。
综上所述，本发明是一种用于阀门衬套的橡胶及其制作方法。它的耐磨损，耐化学腐蚀，耐高温，耐水浸性能较高，硫化胶的强度提高20％，耐磨性能提高30％，压缩永久变形在120℃×22小时的条件下＜10％。在输送酸，碱，有机溶液，水或蒸汽等高温介质的管道中，使用寿命可以达到一年左右。
具体实施方式：
实施例1：
(一)配料；按照以下重量比的各组份依次称量备用
60/40三元乙丙橡胶 52.00Kg
活性氧化锌 3.20Kg
有机活性剂硬脂酸 0.52Kg
喹啉聚合物RD 0.62Kg
炭黑HAF 12.50Kg
油基炉黑SRF 18.30Kg
硅氮化合物 6.23Kg
邻苯二甲酸二甲酯 2.70Kg
分散剂T-78 0.89Kg
湿润剂935P 0.63Kg
秋兰姆 0.21Kg
过氧化物DCP 2.00Kg
硫磺 0.20Kg
合计 100.00kg
二，混炼：
使用密炼机进行混炼，辊温为70℃，混炼时间为8分钟；
首先将60/40三元乙丙橡胶进行轧炼，然后依次加入以下配料；
1，活性氧化锌2，炭黑HAF，油基炉黑SRF，硅氮化合物，邻苯二甲酸二甲酯，分散剂T-78；3，有机活性剂硬脂酸，喹啉聚合物RD，湿润剂935P；4，秋兰姆，过氧化物DCP，硫磺。
待混合均匀后，下片冷却后入库停放。
三，注射：
采用橡胶注射机将混炼后的胶料注入带有阀座内腔的模具中，胶料直接注射到阀座内腔的表面。注射时，橡胶注射机的注料筒温度为40℃，注塞压力为2.5kg/cm2
四，硫化：
硫化温度为168℃，硫化时间为15分钟。
经过硫化后，阀座表面即可衬覆橡胶。
经检测该阀座的橡胶衬套，性能如下：
常温下：
硬度(邵尔A) 72°；
抗张强度 18.1Mpa；
扯断伸长率 325％；
压缩变形(120℃×22小时) 14.5％；
热空气(120℃×24小时)老化后变化率：
硬度(邵尔A) +3°；
抗张强度 -2.8；
扯断伸长率 -20。
实施例2
(一)配料；按照以下重量比的各组份依次称量备用
60/40三元乙丙橡胶 52.00Kg
活性氧化锌 3.50Kg
有机活性剂硬脂酸 0.60Kg
喹啉聚合物RD 0.83Kg
炭黑HAP 12.00Kg
油基炉黑SRF 18.00Kg
硅氮化合物 6.50Kg
邻苯二甲酸二甲酯 2.00Kg
分散剂T-78 0.97Kg
湿润剂935P 0.70Kg
秋兰姆 0.20Kg
过氧化物DCP 2.50Kg
硫磺 0.20Kg
共计 100.00Kg
二，混炼：
将以上组分按照实施例1的加料次序加料；使用密炼机进行混炼，辊温为80℃，混炼时间为8分钟；待混合均匀后，下片冷却后入库停放。
三，注射：
采用橡胶注射机将混炼后的胶料注入带有阀芯的模具中，胶料直接注射到阀芯表面。注射时，橡胶注射机的注料筒温度为50℃，注塞压力为2.5kg/cm2
四，硫化温度168℃，硫化时间15分钟。
经过硫化后，阀芯表面即可衬覆橡胶。
经检测该阀芯的橡胶衬套，性能如下：
常温下：
硬度(邵尔A) 72°；
抗张强度 18.6Mpa；
扯断伸长率 330％；
压缩变形(120℃×22小时) 14.5％；
热空气(120℃×24小时)老化后变化率：
硬度(邵尔A) +3°；
抗张强度 -2.6
扯断伸长率 -20.5。
实施例3
一，配料；按照以下重量比的各组份依次称量备用
60/40三元乙丙橡胶 51.00Kg
活性氧化锌 4.00Kg
有机活性剂硬脂酸 0.50Kg
喹啉聚合物RD 0.65Kg
炭黑HAP 13.00Kg
油基炉黑SRF 18.00Kg
硅氮化合物 5.50Kg
邻苯二甲酸二甲酯 3.00Kg
分散剂T-78 1.20Kg
湿润剂935P 0.70Kg
秋兰姆 0.20Kg
过氧化物DCP 2.00Kg
硫磺 0.25Kg
合计 100.00Kg
二，混炼：
将以上组分按照实施例1的加料次序加料；使用开炼机进行混炼，辊温为40℃，混炼时间为20分钟；待混合均匀后，下片冷却后入库停放。
三，注射：
采用橡胶注射机将混炼后的胶料注入带有阀座的模具中，胶料直接注射到阀座表面。注射时，橡胶注射机的注料筒温度为50℃，注塞压力为3.0kg/cm2
四，硫化：
硫化温度为170℃，硫化时间为10分钟。
经过硫化后，阀座表面即可衬覆橡胶。
经检测该阀座的橡胶衬套，性能如下：
常温下：
硬度(邵尔A) 74°；
抗张强度 19.8Mpa；
扯断伸长率 310％；
压缩变形(120℃×22小时) 13.8％；
热空气(120℃×24小时)老化后变化率：
硬度(邵尔A) +3°；
抗张强度 -3.4Mpa；
扯断伸长率 -18.6％。
以上实施例1，2，3中，所得阀门衬套橡胶在酸碱介质中使用时间均达到1年以上。
Claims (2)
1，一种用于阀门衬套的橡胶及其制作方法，其特征在于用于阀门衬套的橡胶各组份的重量比如下：
本发明的各组份的重量比如下：
60/40三元乙丙橡胶 50.00-53.00
活性氧化锌 3.00-4.00
有机活性剂硬脂酸 0.42-0.60
喹啉聚合物RD 0.58-0.85
炭黑HAF 11.50-13.00
油基炉黑SRF 17.60-19.00
硅氮化合物 5.50-6.80
邻苯二甲酸二甲酯 1.90-3.50
分散剂T-78 0.80-1.20
湿润剂935P 0.50-0.70
秋兰姆 0.10-0.30
过氧化物DCP 2.00-2.50
硫磺 0.20-0.30
2，根据权利要求1所述一种用于阀门衬套的橡胶及其制作方法，其特征在于用于阀门衬套的橡胶的制作方法是：
一，配料：
将以下各组份按照重量比依次称量备用
60/40三元乙丙橡胶 50.00-53.00
活性氧化锌 3.00-4.00
有机活性剂硬脂酸 0.42-0.60
喹啉聚合物RD 0.58-0.85
炭黑HAF 11.50-13.00
油基炉黑SRF 17.60-19.00
硅氮化合物 5.50-6.80
邻苯二甲酸二甲酯 1.90-3.50
分散剂T-78 0.80-1.20
湿润剂935P 0.50-0.70
秋兰姆 0.10-0.30
过氧化物DCP 2.00-2.50
硫磺 0.20-0.30
二，混炼：
1，混炼的加料次序为：
首先将60/40三元乙丙橡胶进行轧炼，然后依次加入以下配料：
第一步加入活性氧化锌；
第二步加入炭黑HAF，油基炉黑SRF，硅氮化合物，邻苯二甲酸二甲酯，分散剂T-78；
第三步加入有机活性剂硬脂酸，喹啉聚合物RD，湿润剂935P；
最后加入秋兰姆，过氧化物DCP，硫磺；
2，混炼的工艺条件
如采用开炼机；辊温为30-40℃，混炼时间为20分钟，辊距为1-5厘米；
如采用密炼机，辊温为70-80℃，混炼时间为8分钟；
三，出片停放
胶料混炼均匀后，下片后入库停放；
四，注射：
注射采用橡胶注射机将混炼后的胶料注入模具中，该模具中放置需要衬覆橡胶的阀门部件，胶料直接注射到需要衬覆橡胶的阀门部件表面；
注射时，橡胶注射机的注料筒温度为(40-50)℃，注塞压力为(2.5-3.0)kg/cm2
五，硫化：
硫化温度为(165-170)℃，硫化时间为(8-15)分钟。
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| CN 200410020251 CN1733831A (zh) | 2004-08-09 | 2004-08-09 | 一种用于阀门衬套的橡胶及其制作方法 |
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2004
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |