本發(fā)明屬于橡膠制品技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及到耐高溫、耐油耐磨氟橡膠旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈及其制備方法。
背景技術(shù)：
氟橡膠旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈以下簡稱油封，是一種用量特別多，范圍很廣的橡膠密封制品。廣泛的應(yīng)用于各種機(jī)動車、工程機(jī)械、液壓氣動等旋轉(zhuǎn)軸處密封，起到密封的作用，確保不滲不漏和良好的潤滑效果。
上世紀(jì)八十年代起，我國從日本等國家引進(jìn)了該項技術(shù)。國外如日本、歐盟等國在我國獨資和合資辦廠生產(chǎn)該密封制品，基本上解決了滲油的問題，改變了落后的狀態(tài)，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高檔次，高科技含量的汽車不斷研發(fā)成功和投入市場，以及高速公路的出現(xiàn)和發(fā)展，對油封的密封工況日益苛刻。尤其對于非洲地區(qū)來說，因其高溫干燥、坡陡坡長，地面凹凸不平的路況，以及對于南美地區(qū)，因其高溫高濕的氣候環(huán)境，均給旋轉(zhuǎn)軸的密封帶來較大的技術(shù)難題和挑戰(zhàn)。普通的橡膠和化工材料配比制作的氟膠油封，耐熱、耐油、耐磨較差，難以達(dá)到良好的密封效果，滿足不了要求，在此背景下采用高標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)良的原材料制作出具有滿足上述的工況要求，使其不滲不漏，環(huán)保節(jié)能，可靠耐久的油封，以此解決之前技術(shù)領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)課題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出一種耐高溫、耐油、耐磨氟橡膠旋轉(zhuǎn)唇形密封圈，其是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，該氟橡膠旋轉(zhuǎn)唇形密封圈，包括如下重量份的原料，包括如下重量份的原料，A500氟橡膠100份，硫化助劑11-12份，操作助劑2-2.5份，補(bǔ)強(qiáng)劑31-38份，抗磨材料7-8份，硫化劑4-5份，增強(qiáng)結(jié)合劑0.4-0.6份。
優(yōu)選的，抗磨材料包括石墨粉4-5份，PTFE微粉3-4份。
優(yōu)選的，所述硫化劑為硫化劑CP50，所述增強(qiáng)結(jié)合劑為增強(qiáng)結(jié)合劑CP40。
優(yōu)選的，硫化助劑包括氧化鎂6-7份，氫氧化鈣5份；所述操作助劑包括棕櫚蠟1-1.2份，油胺/芥胺1-1.2份。
優(yōu)選的，所述補(bǔ)強(qiáng)劑包括：N990炭黑5-6份，硅酸鈣8-10份，超細(xì)硫酸鋇10-12份，氧化鐵紅8-10份。
此外，本發(fā)明的還提出一種氟橡膠旋轉(zhuǎn)唇形密封圈的制備方法，包括如下步驟：
(一)、稱取原料：A500氟橡膠100份，硫化助劑11-12份，操作助劑2-2.5份，補(bǔ)強(qiáng)劑31-38份，抗磨材料7-8份，硫化劑4-5份，增強(qiáng)結(jié)合劑0.4-0.6份；
(二)膠料制備工藝，
①密煉：將氟橡膠投入20立升的密煉機(jī)中，加壓密煉2-3分鐘后加入除硫化劑外的其他原料，加壓密煉，溫度控制在90-110℃，密煉8-10分鐘后待溫度上升至120-130℃時排出混煉膠冷卻至室溫；
②開煉：將得到的混煉膠在開煉機(jī)上下片，將膠片冷卻至50℃以下，再投入開煉機(jī)上加入硫化劑，待硫化劑混入后，打三角包3-5次，薄通5-6遍后下片，冷卻存放，得到膠料；
(三)膠坯操作工藝，
①將上述混煉好的膠料在開煉機(jī)上經(jīng)預(yù)熱至55-66℃，下片并打成直徑200-280mm的膠卷；
②將膠卷投放于精密預(yù)成型機(jī)切割成條狀膠條或膠環(huán)；
(四)金屬骨架的表面處理和浸涂粘合劑工藝，
①金屬骨架經(jīng)堿去油，經(jīng)酸除銹后進(jìn)行磷化處理；
②磷化后骨架浸涂粘合劑3290，進(jìn)行預(yù)固化，再浸涂粘合劑512后進(jìn)行預(yù)固化處理，取出待用；
(五)油封的硫化工藝和切唇口修膠邊工藝，
將切割的膠環(huán)或膠條和經(jīng)涂粘合劑的金屬骨架放置于165-180℃的模具中，推入165-180℃的真空硫化機(jī)中加壓硫化3.5-6分鐘，開模取件后放入恒溫箱中進(jìn)行二次硫化，條件為溫度200±3℃，時間22-24h，二次硫化后的硫化半成品冷卻停放8小時后，在自動切唇口機(jī)上切唇口修膠邊后經(jīng)檢驗合格后裝彈簧，涂潤滑脂包裝入庫。
優(yōu)選的，抗磨材料包括石墨粉4-5份，PTFE粉3-4份。
優(yōu)選的，所述硫化劑為硫化劑CP50，所述增強(qiáng)結(jié)合劑為增強(qiáng)結(jié)合劑CP40。
優(yōu)選的，硫化助劑包括氧化鎂6-7份，氫氧化鈣5份；所述操作助劑包括棕櫚蠟1-1.2份，油胺/芥胺1-1.2份。
優(yōu)選的，所述補(bǔ)強(qiáng)劑包括：N990炭黑5-6份，硅酸鈣8-10份，超細(xì)硫酸鋇10-12份，氧化鐵紅8-10份。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)點為：
1.本發(fā)明提出了一種耐高溫、耐油耐磨，并且環(huán)保節(jié)能以及可靠耐用的氟橡膠旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈。
2.本發(fā)明因采用美國杜邦公司2014年在國內(nèi)首次上市的A500氟膠，該膠與現(xiàn)普遍采用的預(yù)混膠相比，在配方設(shè)計中有較大的靈活性和選擇空間，可達(dá)到優(yōu)良性能。
3.本發(fā)明因采用了大劑量的抗磨料，即AO石墨粉和F-5A PTFE微粉，具有優(yōu)良的耐磨性和節(jié)能性，制作的油封在旋轉(zhuǎn)試驗臺進(jìn)行2800r/min，干磨5分鐘，無噪音，軸端溫度35℃，干磨后裝入潤滑油，進(jìn)行240小時試驗，無滲漏，即主唇口無龜裂硬化，試驗后唇口磨損寬度0.3mm左右，達(dá)到不超出0.60mm的技術(shù)要求，而普通氟膠油封2800r/min，干磨5分鐘，噪音較大，軸端溫度50℃，油封唇口嚴(yán)重磨損，喪失密封作用。
4.本發(fā)明因采用了最新硫化劑CP50，該硫化劑與目前采用的硫化劑雙酚AF和BPP體系相比，工藝性和耐熱性得到明顯的提高，正品率可達(dá)97％以上。
5.為了提高油封使用壽命，提高耐磨性，本發(fā)明采用了抗磨劑和爽滑劑，然而這就使與金屬骨架的粘合性下降，為解決上述問題，我們采用國際上剛剛出現(xiàn)的增強(qiáng)結(jié)合劑CP40，使其上述的問題得到解決，確保生產(chǎn)正品率達(dá)到97％以上。
6.本發(fā)明的油封因具有優(yōu)良的工藝性能和物化性能，在本公司已全部采用，月生產(chǎn)油封10萬只以上，應(yīng)用于各種機(jī)動車、工程機(jī)械、液壓氣動裝置旋轉(zhuǎn)軸處的密封，滿足了苛刻的密封工況及耐高溫、耐油、耐磨的使用要求。
7.四川紅巖汽車制造公司的重型卡車的車橋部位的旋轉(zhuǎn)軸因原氟膠油封質(zhì)量差造成漏油，長期未得到解決，2014年該公司進(jìn)行質(zhì)量招標(biāo)，參賽的有日本NOK油封公司，四川杜克高壓油封公司等五個著名企業(yè)，我公司參賽的氟膠油封即本發(fā)明的產(chǎn)品，規(guī)格為190x220x15和165x186x16，經(jīng)過一系列檢測包括路試，榮獲第一名，成為紅巖公司的油封供應(yīng)商。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例1，
本實施例的旋轉(zhuǎn)軸密封圈包括如下重量份的原料：
100份A500氟橡膠，5份CF2000氫氧化鈣，6份氧化鎂，4.5份硫化劑CP50，4.5份石墨粉，3份PTFE微粉，1份棕櫚蠟，1份油胺/芥胺，5份N990炭黑，10份硅酸鈣，10份超細(xì)硫酸鋇，8份氧化鐵紅，0.5份增強(qiáng)結(jié)合劑CP40。
其中，所述A500氟橡膠生產(chǎn)企業(yè)為美國杜邦公司；所述硅酸鈣為硅酸鈣600EST，其生產(chǎn)企業(yè)為德國矽比克公司；CF2000氫氧化鈣的生產(chǎn)企業(yè)為日本利達(dá)公司；氧化鎂為日本協(xié)和150氧化鎂；石墨粉為AO石墨粉，其生產(chǎn)企業(yè)為日本NICHIDEN.公司；PTFE微粉為F-5A PTFE微粉，生產(chǎn)企業(yè)為意大利蘇威公司；增強(qiáng)結(jié)合劑CP40和硫化劑CP50購于上海輔銳化工公司；油胺/芥胺為復(fù)合材料，其生產(chǎn)企業(yè)為英國禾達(dá)公司。
實施例1密封圈的制備方法，
(一)、稱取原料：按上述重量份比例的150倍稱取原料，如100份A500氟橡膠即100*150g＝15000g，其他組分一樣。
(二)膠料制備工藝，
①密煉：將A500氟橡膠投入20立升的密煉機(jī)中，密煉起始溫度為70℃以上，加壓密煉2-3分鐘后加入除CP50外的其他原料，加壓密煉，溫度控制在100-110℃，密煉8-10分鐘后待溫度上升至130℃時排出混煉膠，冷卻至室溫；
②開煉：將得到的混煉膠在XK400開煉機(jī)上下片，下片輥距為4-5mm，膠片厚度6mm以下，將膠片冷卻至50℃以下，再投入開煉機(jī)上加入硫化劑CP50，待硫化劑CP50混入后，打三角包3-5次后將輥距調(diào)到0.5mm，輥溫65℃以下，薄通5-6遍后快速將輥距調(diào)到4-5mm下片，并用冷風(fēng)快吹冷卻到室溫后存放于清潔干凈、溫度不超過25℃的場地，時間為24小時以上待用。
(三)膠坯操作工藝，
①將上述混煉好的膠料在XK400開煉機(jī)上經(jīng)預(yù)熱至65℃后，將輥距調(diào)到3-4mm，下片并打成直徑250-280mm長度為700mm的膠卷，膠卷存放時間不得大于10min。
②將膠卷投放于精密預(yù)成型機(jī)中的機(jī)身部位，機(jī)身溫度控制在60-70℃，機(jī)頭溫度控制在70-75℃，邊擠出邊切割成條狀膠條或膠環(huán)，其中膠條用于外徑為130mm以上的油封，膠環(huán)用于外徑小于130mm的油封。
(四)金屬骨架的表面處理和浸涂粘合劑工藝，
①金屬骨架經(jīng)堿去油，經(jīng)酸除銹后進(jìn)行磷化處理。具體步驟為：骨架經(jīng)堿液(脫脂劑與水的比例10:90)，80-90℃處理2-3分鐘→冷水沖洗1分鐘→酸液除銹2分鐘→冷水沖洗1分鐘→磷化處理溫度65-70℃，時間5-6分鐘→熱水85℃以上處理2分鐘后經(jīng)90℃以上的熱風(fēng)吹干。
②磷化后骨架浸涂粘合劑3290，進(jìn)行預(yù)固化，再浸涂粘合劑512后進(jìn)行預(yù)固化處理，取出待用。具體步驟為：經(jīng)磷化吹干的骨架放置在3290粘合劑中(3290與甲醇的配比1:5-1:6)，浸沒2遍，經(jīng)150-160℃的恒溫箱中預(yù)固化10-15分鐘，再浸沒512粘合劑，(配比為512：甲醇為1:5)，經(jīng)150-160℃預(yù)固化10-15分鐘取出待用。
(五)油封的硫化工藝和切唇口修膠邊工藝，
將擠出切割的膠環(huán)和經(jīng)涂粘合劑的金屬骨架放置于170-180℃的模具中，推入175-180℃的真空硫化機(jī)中加壓硫化3.5-4分鐘，自動卸壓自動退出模具，自動開模取件；將一次硫化的油封放入恒溫箱中進(jìn)行二次硫化，打開恒溫箱電源，待溫度升至200℃計時，硫化22-24h取出，將二次硫化后的硫化半成品冷卻停放8小時后，在自動切唇口機(jī)上切唇口修膠邊后經(jīng)檢驗合格后裝彈簧，涂潤滑脂包裝入庫。
本實施例中，示出的為利用膠環(huán)制作油封的制備工藝，膠條的制作工藝與之相同，本實施例中不在贅述。
實施例2，
本實施例的旋轉(zhuǎn)軸密封圈包括如下重量份的原料：
100份A500氟橡膠，5份CF2000氫氧化鈣，7份協(xié)和150氧化鎂，5份硫化劑CP50，4份AO石墨粉，3.5份F-5A PTFE微粉，1份棕櫚蠟，1.2份油胺/芥胺，5份N990炭黑，8份硅酸鈣，9份超細(xì)硫酸鋇，9份氧化鐵紅，0.6份增強(qiáng)結(jié)合劑CP40。
上述原料的生產(chǎn)企業(yè)與實施例1一致。
實施例2密封圈的制備方法，
(一)、稱取原料：按上述重量份比例的150倍稱取原料，如100份A500氟橡膠即100*150g＝15000g，其他組分一樣。
(二)膠料制備工藝，
①密煉：將氟橡膠投入20立升的密煉機(jī)中，密煉起始溫度為70℃以上，加壓密煉2-3分鐘后加入除CP50外的其他原料，加壓密煉，溫度控制在90-100℃，密煉8-10分鐘后待溫度上升至120℃時排出混煉膠冷卻至室溫；
②開煉：將得到的混煉膠在XK400開煉機(jī)上下片，下片輥距為4-5mm，膠片厚度6mm以下，將膠片冷卻至50℃以下，再投入開煉機(jī)上加入硫化劑CP50，待硫化劑CP50混入后，打三角包3-5次后將輥距調(diào)到0.5mm，輥溫65℃以下，薄通5-6遍后快速將輥距調(diào)到4-5mm下片，并用冷風(fēng)快吹冷卻到室溫后存放于清潔干凈、溫度不超過25℃的場地，時間為24小時以上待用。
(三)膠坯操作工藝，
①將上述混煉好的膠料在XK400開煉機(jī)上經(jīng)預(yù)熱至65℃后，將輥距調(diào)到3-4mm，下片并打成直徑200-230mm長度為600mm的膠卷，膠卷存放時間不得大于10min。
②將膠卷投放于精密預(yù)成型機(jī)中的機(jī)身部位，機(jī)身溫度控制在70-75℃，機(jī)頭溫度控制在75-80℃，邊擠出邊切割成條狀膠條或膠環(huán)，其中膠條用于外徑為130mm以上的油封，膠環(huán)用于外徑小于130mm的油封。
(四)金屬骨架的表面處理和浸涂粘合劑工藝，
①金屬骨架經(jīng)堿去油，經(jīng)酸除銹后進(jìn)行磷化處理。具體步驟為：骨架經(jīng)堿液(脫脂劑與水的比例10:90),80-90℃處理2-3分鐘→冷水沖洗1分鐘→酸液除銹2分鐘→冷水沖洗1分鐘→磷化處理溫度65-70℃，時間5-6分鐘→熱水85℃以上處理1分鐘后經(jīng)90℃以上的熱風(fēng)吹干。
②磷化后骨架浸涂粘合劑3290，進(jìn)行預(yù)固化，再浸涂粘合劑512后進(jìn)行預(yù)固化處理，取出待用。具體步驟為：經(jīng)磷化吹干的骨架放置在3290粘合劑中(3290與甲醇的配比1:5-1:6)，浸沒2遍，經(jīng)150-160℃的恒溫箱中預(yù)固化10-15分鐘，再浸沒512粘合劑，(配比為512：甲醇為1:5)，經(jīng)150-160℃預(yù)固化10-15分鐘取出待用。
(五)油封的硫化工藝和切唇口修膠邊工藝，
將擠出切割的膠環(huán)和經(jīng)涂粘合劑的金屬骨架放置于165-170℃的模具中，推入165-170℃的真空硫化機(jī)中加壓硫化5-6分鐘，自動卸壓自動退出模具，自動開模取件；將一次硫化的油封放入恒溫箱中進(jìn)行二次硫化，打開恒溫箱電源，待溫度升至200℃計時，硫化22-24h取出，將二次硫化后的硫化半成品冷卻停放8小時后，在自動切唇口機(jī)上切唇口修膠邊后經(jīng)檢驗合格后裝彈簧，涂潤滑脂包裝入庫。
按照實施例1一種氟橡膠旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的重量份組分和一種氟橡膠旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的制備方法，制作混煉膠的性能試驗結(jié)果和油封可靠性、耐久性試驗結(jié)果。
一、本發(fā)明氟橡膠旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈膠料的性能測驗結(jié)果
表1氟橡膠旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈膠料性能試驗結(jié)果
以上所測結(jié)果達(dá)到美國ASTMD2000HK7434的指標(biāo)要求，(ASTM.D2000為《機(jī)動車用橡膠材料分類系統(tǒng)》)和日本本田汽車橡膠材料標(biāo)準(zhǔn)，HESC17010的指標(biāo)要求。
二、干磨可靠性試驗
密封圈規(guī)格為FB55×75×12油封，轉(zhuǎn)速2800r/min，干磨5分鐘后，加上發(fā)動機(jī)油，轉(zhuǎn)速3500r/min，油溫110℃，軸跳動0.2mm,裝備偏心0.3mm,試驗240小時，(實際為200小時，中間停機(jī)40小時)，無滲漏現(xiàn)象，停機(jī)后，密封圈唇口磨損寬度0.3mm以下,達(dá)到長春第一汽車廠，汽車用橡膠油封標(biāo)準(zhǔn)JF61-413的要求，即油封唇口磨損寬度不得大于0.6mm指標(biāo)。
三、耐久試驗
油封規(guī)格165×186×14，試驗用油為發(fā)動機(jī)油，轉(zhuǎn)速3500r/min，軸跳動0.2mm,裝備偏心0.3mm,試驗2400小時(實際試驗2000小時，中間停機(jī)400小時)，油封未有滲漏現(xiàn)象，停機(jī)后卸下檢查唇口未見有硬度龜裂現(xiàn)象，磨損寬度為0.4mm之內(nèi)。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進(jìn)行限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。