一種汽車(chē)油封用橡膠材料的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車(chē)油封用橡膠材料，其原料按重量份數(shù)包括：20-30份的丙烯酸甲酯、25-40份的丙烯酸乙酯、30-35份的NRB丁腈橡膠、2-10份的共用橡膠、18-20份的接枝改性白炭黑、5-10份的改性納米滑石粉、2-5份的硫化劑、0.5-1.2份的氧化鋅、0.5-2份的氧化聚乙烯、2-3份的促進(jìn)劑、2-5份的防老劑、0.2-0.5份的三氧化二銻、2-3份的礦物油膏、0.5-0.7份的耐候母粒、0.3-3份的潤(rùn)滑劑、2-5份的抗氧劑。本發(fā)明所述的橡膠材料，耐油性好、耐熱性好、耐腐蝕性好、耐候性強(qiáng)，可應(yīng)用于汽車(chē)油封。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種汽車(chē)油封用橡膠材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及橡膠【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種汽車(chē)油封用橡膠材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 油封是密封件之一，所以油封用材料應(yīng)具備密封材料所要求的性能指標(biāo)，密封材 料按照形態(tài)可分兩大類(lèi)，即流體密封材料和非流體密封材料。密封效果的好壞與密封材料 的質(zhì)量有直接關(guān)系，而且密封材料的質(zhì)量直接影響機(jī)械設(shè)備自身的生產(chǎn)效率，因此密封材 料應(yīng)具有良好的物理和機(jī)械性能、可壓縮性，且形變較小等特點(diǎn)。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)外使用的密封材料絕大多數(shù)是高分子彈性體，即橡膠材料。在特殊情況 下也有使用塑料及各類(lèi)金屬材料。不論是哪一種密封材料，都應(yīng)具有下列性能：回彈性高、 硬度適中、壓縮永久變形??；較好的力學(xué)性能：如拉伸強(qiáng)度、定拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到 一定的標(biāo)準(zhǔn)；具有耐磨性，抗撕裂性強(qiáng)；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，適應(yīng)工作介質(zhì)能力強(qiáng)，不容易產(chǎn)生 溶脹、分解、硬化；具有一定的耐候性。
[0004] ACM具有優(yōu)異的耐油性和優(yōu)良的耐候性和耐高溫性，近年來(lái)ACM作為油封橡膠得 到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。然而，由于實(shí)際密封材料使用的環(huán)境對(duì)材料的性能要求往往比較 苛刻，現(xiàn)有市場(chǎng)上的密封橡膠的耐熱性能和耐油性能普遍不佳，在高溫下使用容易導(dǎo)致過(guò) 早老化，表面發(fā)裂發(fā)粘等問(wèn)題，出現(xiàn)漏油等現(xiàn)象，導(dǎo)致油封橡膠廢棄，浪費(fèi)資源，增加成本。
[0005] 因此，可以通過(guò)對(duì)橡膠材料配方的設(shè)計(jì)和合成工藝的優(yōu)化來(lái)滿(mǎn)足某一特定的要 求，或者把幾種橡膠材料復(fù)合或組合，使它們發(fā)揮各自的特長(zhǎng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的密封效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種汽車(chē)油封用橡膠材料， 提高了橡膠材料的力學(xué)性能、耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性，得到了綜合性能好的汽車(chē)油封 用橡膠材料。
[0007] 本發(fā)明提出了一種汽車(chē)油封用橡膠材料，其原料按重量份數(shù)包括：20-30份的丙 烯酸甲酯、25-40份的丙烯酸乙酯、30-35份的NRB 丁腈橡膠、2-10份的共用橡膠、18-20 份的接枝改性白炭黑、5-10份的改性納米滑石粉、2-5份的硫化劑、0. 5-1. 2份的氧化鋅、 〇. 5-2份的氧化聚乙烯、2-3份的促進(jìn)劑、2-5份的防老劑、0. 2-0. 5份的三氧化二銻、2-3份 的礦物油膏、〇. 5-0. 7份的耐候母粒、0. 3-3份的潤(rùn)滑劑、2-5份的抗氧劑；
[0008] 所述接枝改性白炭黑采用如下步驟進(jìn)行改性：將20-30份的納米Si02放入 100-120°C真空干燥箱加熱12-15h后加入到燒瓶中，向燒瓶中依次加入5-15份的硅烷偶 聯(lián)劑KH550和500-650ml有機(jī)溶劑，在N 2的保護(hù)下，維持100-115°C，攪拌5-15h，冷卻后除 去雜質(zhì)并真空干燥30-40h后得到中間產(chǎn)物；將得到的中間產(chǎn)物加入到裝有500-600ml有 機(jī)溶劑的燒瓶中，通N 2保護(hù)，然后加入GMA單體和引發(fā)劑，在N2保護(hù)和攪拌狀態(tài)下加熱到 100-120°C，反應(yīng)8-12h后，除去雜質(zhì)干燥后得到接枝改性白炭黑；
[0009] 根據(jù)上述汽車(chē)油封用橡膠材料中各原料的配比，按照以下工藝步驟制備汽車(chē)油封 用橡膠材料：
[0010] Si、按重量份數(shù)比稱(chēng)取各原料；
[0011] S2、打開(kāi)開(kāi)煉機(jī)，溫度升至30-35°C，輥距設(shè)為0. 2-0. 8mm，將S1中稱(chēng)量的丙烯酸甲 酯、丙烯酸乙酯、NRB 丁腈橡膠、共用橡膠同時(shí)加入開(kāi)煉機(jī)，塑煉20-30min冷卻到室溫后停 放3-5h得到塑煉膠；
[0012] S3、將密煉機(jī)升溫至80-90°C，輥距調(diào)整為2. 5-3. 5mm，加入45-55wt%的塑煉膠， 混煉5-10min后依次加入S1中稱(chēng)取的礦物油膏、氧化聚乙烯、接枝改性白炭黑、改性納米滑 石粉、氧化鋅、防老劑、三氧化二銻，耐候母粒、潤(rùn)滑劑、抗氧劑，混煉15_25min后，加入剩余 的塑煉膠后依次加入硫化劑、促進(jìn)劑，混煉5-8min排膠后進(jìn)入開(kāi)煉機(jī)打三角包，下三次薄 片，放置20-30h后得到混煉膠；
[0013] S4、將S3中所述的混煉膠裝入模具后放入平板硫化機(jī)，在15-20MPa和160-180°C 下保溫保壓5-10min，冷卻到室溫得到中間材料；
[0014] S5、將S4所述的中間材料放置在烘箱中，在100-120°C保溫8-12h，降溫后得到汽 車(chē)油封用橡膠材料。
[0015] 優(yōu)選地，所述共用橡膠為順丁膠BR9000、丁苯膠SBR1500中的任意一種。
[0016] 優(yōu)選地，所述改性納米滑石粉改性劑為KH570偶聯(lián)劑，改性方法為濕法改性，顆粒 度為 1500-2200 目。
[0017] 優(yōu)選地，所述防老劑為防老劑RD、MB、DNP、4010NA、GM的混合物，其組成成分中按 重量份數(shù)RD:MB:DPN為2:1:1。
[0018] 優(yōu)選地，所述納米Si02的顆粒度為1200-2000目。
[0019] 優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯中的一種。
[0020] 優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯乙酮、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚 腈、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨中的一種。
[0021] 優(yōu)選地，其原料按重量份數(shù)包括：21-29份的丙烯酸甲酯、26-38份的丙烯酸乙酯、 30. 3-34. 8份的NRB 丁腈橡膠、3-9份的共用橡膠、18. 2-19. 1份的接枝改性白炭黑、6-9份 的改性納米滑石粉、3-4. 7份的硫化劑、0. 67-1. 1份的氧化鋅、0. 9-1. 8份的氧化聚乙烯、 2. 2-2. 7份的促進(jìn)劑、2. 2-4. 5份的防老劑、0. 26-0. 45份的三氧化二銻、2. 3-2. 9份的礦物 油膏、0. 52-0. 67份的耐候母粒、0. 6-2. 3份的潤(rùn)滑劑、2. 7-4. 7份的抗氧劑。
[0022] 優(yōu)選地，其原料按重量份數(shù)包括：25份的丙烯酸甲酯、35份的丙烯酸乙酯、34份的 NRB丁腈橡膠、5份的共用橡膠、18. 6份的接枝改性白炭黑、7份的改性納米滑石份、3. 3份的 硫化劑、0. 7份的氧化鋅、1. 0份的氧化聚乙烯、2. 3份的促進(jìn)劑、3. 1份的防老劑、0. 3份的三 氧化二銻，2. 4份的礦物油膏、0. 6份的耐候母粒、1. 5份的潤(rùn)滑劑、3份的抗氧劑。
[0023] 優(yōu)選地，在S4中，將S3中所述的混煉膠裝入模具后放入平板硫化機(jī)，在16_19MPa 和162-178°C下保溫保壓6-9min，冷卻到室溫得到中間材料；在S5中，將S4所述的中間 材料放置在烘箱中，在103-118°C保溫9-10h，降溫后得到汽車(chē)油封用橡膠材料；最優(yōu)選地， 在S4中，將S3中所述的混煉膠裝入模具后放入平板硫化機(jī)，在17MPa和169°C下保溫保壓 7min，冷卻到室溫得到中間材料；在S5中，將S4所述的中間材料放置在烘箱中，在115°C保 溫9. 7h，降溫后得到汽車(chē)油封用橡膠材料。
[0024] 本發(fā)明中選用丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯為生膠并添加了 NRB 丁腈橡膠、共用橡膠 順丁膠BR9000或者丁苯膠SBR1500,在提高共用橡膠耐低溫性能的同時(shí)可以彌補(bǔ)因脂類(lèi)增 塑劑等配合物被抽出而引起的體積收縮和重量減少等，同時(shí)共用橡膠的壓縮永久變形小， 物理機(jī)械性能變化不大，減輕了丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯的松脫現(xiàn)象，同時(shí)提高了共用橡 膠的耐高溫和耐低溫油性能，拓寬了油封橡膠的溫度應(yīng)用范圍，可以作為較苛刻溫度環(huán)境 中使用的油封橡膠。
[0025] 本發(fā)明中采用了接枝改性白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑，接枝改性白炭黑中的環(huán)氧基與ACM 中的環(huán)氧基均可以與硫化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，增加了橡膠的交聯(lián)密度，提高了橡膠的拉伸強(qiáng) 度；接枝改性白炭黑與橡膠ACM基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后接枝改性白炭黑被橡膠基體包覆，使 兩者的作用力增強(qiáng)，得到的橡膠材料分散性好；接枝改性白炭黑其表面能降低，在橡膠基體 中均勻穩(wěn)定的分散，同時(shí)橡膠與接枝改性白炭黑具有很好的相容性，增加了結(jié)合膠的含量， 提高了橡膠的性能，得到綜合性能好的油封橡膠。
[0026] 本發(fā)明中采用了改性納米滑石粉配合接枝改性白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑，納米滑石粉用 偶聯(lián)劑KH570濕法處理，偶聯(lián)劑KH570改善了滑石粉的表面活性以及滑石粉與橡膠大分子 的相互作用，提高了滑石粉與丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、NRB 丁腈橡膠的相容性，經(jīng)過(guò)硫化的 硫化膠縫隙較少甚至被消除，使硫化膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和硬度均有所提高，改善了橡 膠材料的綜合性能同時(shí)降低了生產(chǎn)的成本。
[0027] 本發(fā)明中加入了礦物油膏，可以吸收膠料高溫硫化時(shí)揮發(fā)的水份，減少硫化膠產(chǎn) 生的微孔，降低化學(xué)腐蝕性介質(zhì)的滲透速度，提高橡膠的耐化學(xué)腐蝕性。
[0028] 本發(fā)明中利用RD、MB、DNP、4010NA、GM的混合物為防老劑，防老劑RD對(duì)熱氧老化 有極佳的防護(hù)效能，而DNP有優(yōu)越的耐老化以及天候老化性能，以及提高其他防老劑效能 的作用，與RD、MB、GM并用提高了橡膠的耐熱耐老化性能。
[0029] 本發(fā)明中通過(guò)對(duì)橡膠組分的優(yōu)化，提高了其耐熱性、耐油性、耐候性、化學(xué)穩(wěn)定性 以及機(jī)械強(qiáng)度，并根據(jù)組分的特點(diǎn)，優(yōu)化了制備過(guò)程，在制備的過(guò)程中規(guī)定了加料的順序使 得到的橡膠材料具有高耐熱性、高耐油性和高耐老化性、硬度適中、壓縮永久變形??；使用 接枝改性白炭黑和改性納米滑石粉協(xié)同作為補(bǔ)強(qiáng)劑，提高了橡膠的綜合性能。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)了解，實(shí)施例只用于說(shuō)明本發(fā) 明，而不是用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上所做的修改、等同替換等均在本發(fā) 明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0031] 本發(fā)明所述的汽車(chē)油封用橡膠材料，在具體實(shí)施例中其原料按重量份數(shù)丙烯酸甲 酯還可以為21. 6、22、23、24、25· 7、26、27、28· 3份、丙烯酸乙酯還可以為27、28、29· 4、30、 31、32、33· 5、34、36· 2、37、39 份、NRB 丁腈橡膠還可以為 31、32、32· 6、33、34· 6 份、共用橡膠 還可以為4、4. 3、6、7、8、9. 2份、接枝改性白炭黑還可以為18. 2、19、19. 3、19. 8份、改性納米 滑石粉還可以為6. 3、8、9. 7份、硫化劑還可以為2. 2、3、3. 6、4、4. 4份、氧化鋅還可以為0. 6、 0· 8、0· 9、1· 0 份、氧化聚乙烯還可以為 0· 6、0· 7、0· 8、1· 1、1· 2、1· 3、1· 4、1· 5、1· 6、1· 7、1· 9 份、促進(jìn)劑還可以為2. 1、2. 4、2. 5、2. 6、2. 8、2. 9份、防老劑還可以為2. 3、3、3. 4、4、4. 8份、 三氧化二銻還可以為〇. 28、0. 33、0. 38、0. 4、0. 42份、礦物油膏還可以為2、2. 2、2. 5、2. 6、 2. 7、2. 8份、耐候母粒還可以為0. 57、0. 62、0. 66、0. 68份、潤(rùn)滑劑還可以為0. 9、1、1. 6、2、 2. 5、2. 8份、抗氧劑還可以為2. 3、2. 9、3. 7份。
[0032] 本發(fā)明所公開(kāi)的汽車(chē)油封用橡膠材料，各實(shí)施例中各組分的重量份數(shù)如表1所 示：
[0033] 表1為各實(shí)施例中汽車(chē)油封用橡膠材料各組分的重量份數(shù)
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種汽車(chē)油封用橡膠材料，其特征在于，其原料按重量份數(shù)包括：20-30份的丙烯酸 甲酯、25-40份的丙烯酸乙酯、30-35份的NRB 丁腈橡膠、2-10份的共用橡膠、18-20份的接 枝改性白炭黑、5-10份的改性納米滑石粉、2-5份的硫化劑、0. 5-1. 2份的氧化鋅、0. 5-2份 的氧化聚乙烯、2-3份的促進(jìn)劑、2-5份的防老劑、0. 2-0. 5份的三氧化二銻、2-3份的礦物油 膏、0. 5-0. 7份的耐候母粒、0. 3-3份的潤(rùn)滑劑、2-5份的抗氧劑； 所述接枝改性白炭黑采用如下步驟進(jìn)行改性：將20-30份的納米Si02放入100-120°C 真空干燥箱加熱12-15h后加入到燒瓶中，向燒瓶中依次加入5-15份的硅烷偶聯(lián)劑KH550 和500-650ml有機(jī)溶劑，在N 2的保護(hù)下，維持100-115°C，攪拌5-15h，冷卻后除去雜質(zhì)并真 空干燥30-40h后得到中間產(chǎn)物；將得到的中間產(chǎn)物加入到裝有500-600ml有機(jī)溶劑的燒瓶 中，通N 2保護(hù)，然后加入GMA單體和引發(fā)劑，在N2保護(hù)和攪拌狀態(tài)下加熱到100-120°C，反 應(yīng)8-12h后，除去雜質(zhì)干燥后得到接枝改性白炭黑； 根據(jù)上述汽車(chē)油封用橡膠材料中各原料的配比，按照以下工藝步驟制備汽車(chē)油封用橡 膠材料： 51、 按重量份數(shù)比稱(chēng)取各原料； 52、 打開(kāi)開(kāi)煉機(jī)，溫度升至30-35°C，輥距設(shè)為0. 2-0. 8mm，將S1中稱(chēng)量的丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、NRB 丁腈橡膠、共用橡膠同時(shí)加入開(kāi)煉機(jī)，塑煉20-30min冷卻到室溫后停放 3_5h得到塑煉膠； 53、 將密煉機(jī)升溫至80-90°C，輥距調(diào)整為2. 5-3. 5mm，加入45-55wt %的塑煉膠，混煉 5-10min后依次加入S1中稱(chēng)取的礦物油膏、氧化聚乙烯、接枝改性白炭黑、改性納米滑石 粉、氧化鋅、防老劑、三氧化二銻，耐候母粒、潤(rùn)滑劑、抗氧劑，混煉15_25min后，加入剩余的 塑煉膠后依次加入硫化劑、促進(jìn)劑，混煉5-8min排膠后進(jìn)入開(kāi)煉機(jī)打三角包，下三次薄片， 放置20-30h后得到混煉膠； 54、 將S3中所述的混煉膠裝入模具后放入平板硫化機(jī)，在15-20MPa和160-180°C下保 溫保壓5-10min，冷卻到室溫得到中間材料； 55、 將S4所述的中間材料放置在烘箱中，在100-120°C保溫8-12h，降溫后得到汽車(chē)油 封用橡膠材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車(chē)油封用橡膠材料，其特征在于，所述共用橡膠為順丁膠 BR9000、丁苯膠SBR1500中的任意一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車(chē)油封用橡膠材料，其特征在于，所述改性納米滑石粉 改性劑為KH570偶聯(lián)劑，改性方法為濕法改性，顆粒度為1500-2200目。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的汽車(chē)油封用橡膠材料，其特征在于，所述防老劑 為防老劑RD、MB、DNP、4010NA、GM的混合物，其組成成分中按重量份數(shù)RD:MB:DPN為2:1: 1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的汽車(chē)油封用橡膠材料，其特征在于，所述納米 Si02的顆粒度為1200-2000目。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的汽車(chē)油封用橡膠材料，其特征在于，所述有機(jī)溶 劑為甲苯、二甲苯中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的汽車(chē)油封用橡膠材料，其特征在于，所述引發(fā)劑 為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯乙酮、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨中的一 種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的汽車(chē)油封用橡膠材料，其特征在于，其原料按重 量份數(shù)包括：21-29份的丙烯酸甲酯、26-38份的丙烯酸乙酯、30. 3-34. 8份的NRB 丁腈橡 膠、3-9份的共用橡膠、18. 2-19. 1份的接枝改性白炭黑、6-9份的改性納米滑石粉、3-4. 7份 的硫化劑、〇. 67-1. 1份的氧化鋅、0. 9-1. 8份的氧化聚乙烯、2. 2-2. 7份的促進(jìn)劑、2. 2-4. 5 份的防老劑、〇. 26-0. 45份的三氧化二銻、2. 3-2. 9份的礦物油膏、0. 52-0. 67份的耐候母 粒、0. 6-2. 3份的潤(rùn)滑劑、2. 7-4. 7份的抗氧劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的汽車(chē)油封用橡膠材料，其特征在于，其原料按重 量份數(shù)包括：25份的丙烯酸甲酯、35份的丙烯酸乙酯、34份的NRB 丁腈橡膠、5份的共用橡 膠、18. 6份的接枝改性白炭黑、7份的改性納米滑石份、3. 3份的硫化劑、0. 7份的氧化鋅、 1. 〇份的氧化聚乙烯、2. 3份的促進(jìn)劑、3. 1份的防老劑、0. 3份的三氧化二鋪，2. 4份的礦物 油膏、〇. 6份的耐候母粒、1. 5份的潤(rùn)滑劑、3份的抗氧劑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的汽車(chē)油封用橡膠材料，其特征在于，在S4中， 將S3中所述的混煉膠裝入模具后放入平板硫化機(jī)，在16-19MPa和162-178?下保溫保 壓6-9min，冷卻到室溫得到中間材料；在S5中，將S4所述的中間材料放置在烘箱中，在 103-118°C保溫9-10h，降溫后得到汽車(chē)油封用橡膠材料；優(yōu)選地，在S4中，將S3中所述的 混煉膠裝入模具后放入平板硫化機(jī)，在17MPa和169°C下保溫保壓7min，冷卻到室溫得到中 間材料；在S5中，將S4所述的中間材料放置在烘箱中，在115°C保溫9. 7h，降溫后得到汽車(chē) 油封用橡膠材料。
【文檔編號(hào)】C08K9/04GK104086718SQ201410315280
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】楊存俊 申請(qǐng)人:安徽寧國(guó)尚鼎橡塑制品有限公司