一種新型防爆電機(jī)用橡膠密封圈及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于密封圈技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種防爆電機(jī)用新型橡膠密封圈。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國的防爆電機(jī)用橡膠密封圈主要使用的橡膠材料為氯丁橡膠（CR)、天然橡膠 (NR)。氯丁橡膠本身具有優(yōu)異的耐油性，耐磨性，但由于CR的耐臭氧能力和耐低溫性能不 佳，尤其是當(dāng)橡膠在較大應(yīng)力的情況下，在低溫下由于結(jié)晶而顯著硬化，變得不堪使用，所 以在防爆電機(jī)中使用壽命較短，且易引起放電造成事故。三元乙丙橡膠為高飽和性橡膠， 具有良好的耐熱性能，耐低溫性能，耐臭氧性能和電絕緣性能，但其自身耐油性和粘合性較 差。如果能將兩種材料進(jìn)行共混，可以使氯丁膠的薄弱性能得到改善，擴(kuò)大其產(chǎn)品的使用范 圍并提高產(chǎn)品的使用壽命為企業(yè)帶來效益。
[0003] 近年來國產(chǎn)化零件進(jìn)程的不斷加快，使得多種材料的并用和共混成為改進(jìn)產(chǎn)品性 能和降低生產(chǎn)成本的主要途徑。隨之而來，為科技研發(fā)人員提出了更高的要求，EPDM是高 飽和橡膠，而CR是帶有極性基團(tuán)的不飽和橡膠，化學(xué)結(jié)構(gòu)差異較大，二者的相容性較差；另 外就是CR與EPDM兩者的極性差異和硫化活性的差異，導(dǎo)致了硫化劑在兩相中的分布不均 和硫化的不同步，這些問題都限制了氯丁橡膠（CR)與三元乙丙橡膠（EPDM)共混膠的性能， 所以開發(fā)一種比例適當(dāng)，相容性好，可以同步硫化的氯丁橡膠與三元乙丙膠并用的耐臭氧 和耐低溫的共混膠是十分有必要的。
[0004] 硫化劑能使橡膠分子鏈起交聯(lián)反應(yīng)，使線形分子形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性降低， 彈性強(qiáng)度增加的物質(zhì)。除了某些熱塑性橡膠不需要硫化外，天然橡膠和各種合成橡膠都需 配入硫化劑進(jìn)行硫化。橡膠經(jīng)硫化后才具有寶貴的使用價(jià)值，力學(xué)性能大大提高。
[0005] 硫化促進(jìn)劑簡稱促進(jìn)劑，能促進(jìn)硫化作用的物質(zhì)。可縮短硫化時(shí)間，降低硫化溫 度，減少硫化劑用量和提高橡膠的物理機(jī)械性能等?？煞譃闊o機(jī)促進(jìn)劑與有機(jī)促進(jìn)劑兩大 類。無機(jī)促進(jìn)劑中，除促進(jìn)劑、氧化鎂、氧化鉛等少量使用外，其余主要用作助促進(jìn)劑。
[0006] 專利申請?zhí)枮镃N201110189885. 0的發(fā)明公開了一種用于耐臭氧耐低溫密封圈的 丁腈橡膠/三元乙丙橡膠。膠料組份為：丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、增容劑CPE、防老劑MB、 硬脂酸、石蠟、增塑劑D0P、炭黑N550、陶土、偶聯(lián)劑KH-550、高苯乙烯、中和劑TRA、交聯(lián)劑 DCP、助交聯(lián)劑TMPTMA和助交聯(lián)劑TAIC。該發(fā)明中所采用的膠料組成是由15種材料制備而 成的，增加了材料的成本，材料的種類增多導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中的工藝更加復(fù)雜，而且更加難 以控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種新型防爆電機(jī)用橡 膠密封圈，能夠提高密封圈的使用壽命，提高其抗臭氧能力，提高其耐低溫性，同時(shí)提高其 密封可靠性。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種新型防爆電機(jī)用橡膠密封圈，由以下質(zhì)量份的原料制成：氯丁橡膠45-55份、EPDM 橡膠10-20份、硫化體系4?6份、耐寒軟化劑5-10份、補(bǔ)強(qiáng)劑12-18份、耐寒助劑5-10份、 耐臭氧助劑2-5份。
[0009]優(yōu)選的，所述硫化體系包括硫化劑和硫化促進(jìn)劑。
[0010] 優(yōu)選的，所述新型防爆電機(jī)用橡膠密封圈，由以下質(zhì)量份的原料制成：氯丁橡膠 48-52份、EPDM橡膠12-18份、硫化劑2-3份，硫化促進(jìn)劑2-3份、耐寒軟化劑6-8份、補(bǔ)強(qiáng) 齊IJ 14-16份、耐寒助劑6-8份、耐臭氧助劑3-5份。
[0011] 優(yōu)選的，所述新型防爆電機(jī)用橡膠密封圈，由以下質(zhì)量份的原料制成：氯丁橡膠 48-52份、EPDM橡膠12-18份、硫化劑2. 5-3份，硫化促進(jìn)劑2. 5-3份、耐寒軟化劑6-8份、 補(bǔ)強(qiáng)劑14-16份、耐寒助劑6-8份、耐臭氧助劑3-5份。
[0012] 優(yōu)選的，所述耐寒助劑為PVC耐寒劑。
[0013]優(yōu)選的，所述硫化劑為過氧化二異丙苯。
[0014]優(yōu)選的，所述硫化促進(jìn)劑為三烯丙基異氰脲酸酯。
[0015]優(yōu)選的，所述耐寒軟化劑為硬脂酸、已二酸二辛酯和癸二酸二辛酯中的一種或幾 種物質(zhì)的混合物。
[0016]優(yōu)選的，所述補(bǔ)強(qiáng)劑為N330炭黑與S212代槽炭黑中的一種或兩種的混合物。[0017]優(yōu)選的，所述耐臭氧助劑為防老劑4020。
[0018] 一種新型防爆電機(jī)用橡膠密封圈的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟： 1) 將氯丁橡膠和N330炭黑及硬脂酸投入密煉機(jī)中進(jìn)行密煉后形成混煉膠，靜置12小 時(shí)，備用； 2) 先在EPDM中倒入已二酸二辛酯，然后在密煉機(jī)內(nèi)塑煉2-3分鐘，接著加入PVC耐寒 齊IJ、癸二酸二辛酯及S212代槽炭黑，混煉4-5分鐘后再加入三烯丙基異氰脲酸酯和防老劑 4020,混煉1-2分鐘，放置0. 5-1小時(shí)，然后加入步驟1)中的混煉膠混煉2-5分鐘后再加入 過氧化二異丙苯，混煉4-6分鐘； 3) 將合格的膠料，用開放式煉膠機(jī)開煉，進(jìn)入擠出機(jī)擠成膠條，然后整齊擺放在托盤上 待用，擠出溫度控制在l〇〇°C -110°C ; 4) 把擠出的膠條在硫化機(jī)上入模硫化，硫化溫度控制在140-160°C，壓力控制在 10-20MPa，時(shí)間控制在 8-12min ; 5) 把硫化好的密封圈冷卻后，修邊整理，檢驗(yàn)合格后入庫。
[0019]采用上述技術(shù)方案的有益效果是： 該配方中硫化體系中過氧化二異丙苯和三烯丙基異氰脲酸酯是橡膠的主要加工助劑， 可以很好的改善CR與EPDM兩者硫化活性的差異，可以解決硫化劑在兩相中分布不均和硫 化不同步的問題，能提高產(chǎn)品的交聯(lián)密度，提高產(chǎn)品的交聯(lián)程度，它可以使橡膠分子鏈發(fā)生 交聯(lián)反應(yīng)，使橡膠大分子由線形變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可塑性降低，從而確保橡膠的強(qiáng)度、硬度、回 彈性等基本性能的實(shí)現(xiàn)，橡膠經(jīng)硫化后才具有寶貴的使用價(jià)值，力學(xué)性能大大提高。
[0020]PVC耐寒劑是一種三元共聚物，屬于高分子量固體耐寒級增塑劑，該產(chǎn)品分子量 高，可抑制液體增塑劑析出、耐低溫，加工工藝性好，附著力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性高，在密封圈中加 入PVC耐寒劑可以提高密封圈的抗沖擊性，耐低溫性，改善其流動(dòng)性，耐腐蝕性能也得到了 提_。
[0021] 耐寒軟化劑為硬脂酸、已二酸二辛酯和癸二酸二辛酯中的一種或幾種物質(zhì)的混合 物。
[0022] 硬脂酸具有軟化和增塑作用，在橡膠加工中是必不可少的；硬脂酸有利炭黑的充 分?jǐn)U散；己二酸二辛酯為耐低溫性增塑劑，是橡膠的典型耐寒遭塑劑，增塑效率高，受熱變 色小，可賦予制品良好的低溫柔軟性和耐光性，癸二酸二辛酯具有增塑效率高、揮發(fā)性低、 既有優(yōu)良的耐低溫性，又有較好的耐熱性、耐光性和電絕緣性。
[0023] 將氯丁橡膠（CR)與三元乙丙橡膠（EPDM)并用，可以使兩者取長補(bǔ)短，既可以改善 氯丁橡膠的耐臭氧性能差、耐低溫性差，耐熱溫度范圍較窄、同時(shí)可以提高產(chǎn)品的使用溫度 范圍。在氯丁橡膠中添加少量的EPDM以后，可以使共混后的橡膠制品提高其耐臭氧老化性 能和耐低溫性能，硫化膠脆化溫度可由-35°C降至_55°C，耐熱性能同時(shí)比氯丁橡膠本身具 有更寬的使用溫度范圍、更好的工藝性能、更低的原材料及生產(chǎn)成本，符合國產(chǎn)化零部件的 性能要求。
[0024] 補(bǔ)強(qiáng)劑為N330炭黑與S212代槽炭黑中的一種或兩種的混合物。炭黑N330是應(yīng) 用最為廣泛的高耐磨型炭黑，是一種補(bǔ)強(qiáng)性能良好的炭黑，能賦予膠料較好的拉伸性能、抗 撕裂性能、耐磨性和彈性，N330炭黑在膠料中分散和壓出性能也好，S212代槽炭黑能賦予 膠料較好的抗焦燒性能，具有較低的定伸應(yīng)力以及較高的撕裂強(qiáng)度。
[0025] 在本發(fā)明中加入防老劑4020,可使密封圈具有優(yōu)良的耐熱性，更好的耐臭氧性能， 耐老化性，同時(shí)對耐磨性，屈撓龜裂，熱氧老化和有害金屬離子也有很好的防護(hù)作用。
[0026] 本發(fā)明采用上述原料制成的密封圈，由于耐寒軟化劑及補(bǔ)強(qiáng)劑，還有少量的耐 寒、耐臭氧助劑的加入，保障了產(chǎn)品的耐低溫性及耐臭氧性，提高了密封圈的抗臭氧能力 和耐低溫性，使拉伸強(qiáng)度提高了 lOMPa，100%定伸應(yīng)力提高了 l-6MPa，300%定伸應(yīng)力提高 了 2-6MPa，在實(shí)驗(yàn)條件50pphm/40°C /20?30%下不出現(xiàn)斷裂，耐低溫性能的實(shí)驗(yàn)條件 為-55°C /48h下不出現(xiàn)斷裂，可以減緩空氣中的臭氧和橡膠反應(yīng)，從增加橡膠的使用壽 命，大大提高了橡膠制品的使用范圍，能夠適應(yīng)比較惡劣的環(huán)境，提高企業(yè)的競爭力。
[0027] 本發(fā)明工藝合理，各種原材料混合均勻，產(chǎn)品混煉均勻，其中，對原材料加入 順序、混煉時(shí)間、密煉時(shí)間以及硫化過程中的參數(shù)進(jìn)行了控制，通過將硫化溫度控制在 140°C -160°C，壓力控制在10_20MPa，硫化時(shí)間控制在10-22min時(shí)所制得的防爆電機(jī)用橡 膠密封圈具有耐老化、耐臭氧能力強(qiáng)、耐低溫性能佳的優(yōu)點(diǎn)，加入N330炭黑與S212代槽炭 黑，減少了密封圈的磨損，抗磨損能力大大加強(qiáng)，產(chǎn)品的質(zhì)量更加穩(wěn)定，通過實(shí)踐檢驗(yàn)證明， 其使用壽命比現(xiàn)有技術(shù)的防爆電機(jī)用密封圈提高了 200%。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明不僅限于這些實(shí)例，在為脫 離本發(fā)明宗旨的前提下，所為任何改進(jìn)均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0029] 實(shí)施例1 : 本發(fā)明的新型防爆電機(jī)用橡膠密封圈，由以下質(zhì)量份的原料制成：氯丁橡膠48. 75份、 EPDM橡膠16. 25份、硫化劑2. 5份，硫化促進(jìn)劑3份、耐寒軟化劑8份、補(bǔ)強(qiáng)劑14份、耐寒 助劑5份、耐臭氧助劑2. 5份。其中，本實(shí)施例中，硫化劑為過氧化二異丙苯，硫化促進(jìn)劑 為三烯丙基異氰脲酸酯，耐寒軟化劑為硬脂酸、已二酸二辛酯和癸二酸二辛酯的混合物，補(bǔ) 強(qiáng)劑為N330炭黑與S212代槽炭黑的混合物，耐寒助劑為PVC耐寒劑，耐臭氧助劑為防老劑 4020。
[0030] 其生產(chǎn)工藝，包括以下步驟： 1) 將氯丁橡膠和N330炭黑及硬脂酸投入密煉機(jī)中進(jìn)行密煉后形成混煉膠，靜置12小 時(shí)，備用； 2) 先在EPDM中倒入已二酸二辛酯，然后在密煉機(jī)內(nèi)塑煉2. 5分鐘，接著加入PVC耐寒 齊IJ、癸二酸二辛酯及S212代槽炭黑，混煉4. 5分鐘后再加入三烯丙基異氰脲酸酯和防老劑 4020,混煉1. 5分鐘，放置40分鐘，然后加入步驟1)中的混煉膠混煉3分鐘后再加入過氧 化二異丙苯，混煉5分鐘； 3) 將合格的膠料，用開放式煉膠機(jī)開煉，進(jìn)入擠出機(jī)擠成膠條，然后整齊擺放在托盤上 待用，擠出溫度控制在l〇5°C ; 4) 把擠出的膠條在硫化機(jī)上入模硫化，硫化溫度控制在160°C，壓力控制在14MPa，時(shí) 間控制在8min ; 5) 把硫化好的密封圈冷卻后，修邊整理，檢驗(yàn)合格后入