橡胶组合物及使用该橡胶组合物的高压氢设备用密封部件制造技术

本发明专利技术的目的在于提供橡胶组合物和使用该橡胶组合物的高压氢设备用密封部件，所述橡胶组合物特别适合用于制造低温密封性和耐起泡性优异的高压氢设备用密封部件。橡胶组合物是包含乙烯‑丁烯‑亚乙基降冰片烯三元共聚物(EBENB)的橡胶组合物，其用于制造高压氢设备用密封部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】橡胶组合物及使用该橡胶组合物的高压氢设备用密封部件
本专利技术涉及橡胶组合物及使用该橡胶组合物的高压氢设备用密封部件。更详细地说，涉及适合用于制造在低温(例如-40℃～-60℃左右)的环境下使用的高压氢设备用密封部件的橡胶组合物。
技术介绍
近年来，使用了利用氢和氧进行发电的燃料电池系统的燃料电池汽车逐渐普及。在这样的燃料电池车中，为了实现与汽油车同等的续航距离，在搭载于燃料电池汽车的高压罐中使用70MPa等级的高压氢气。另外，在用于将压缩氢气填充于这样的车载高压罐的氢气站中，使用90MPa等级的高压氢气。另外，将高压氢气的填充目标时间设定为与汽油车同等的3分钟左右的情况下，必须快速地将氢气填充于车载高压罐，此时由于气体的绝热膨胀，车载高压罐的温度上升成为问题。因此，为了抑制车载高压罐的温度上升，一般使用事先冷却到-40℃左右的低温的氢气。在这样的燃料电池汽车中，能够密封-40℃的高压氢气的密封部件是必不可少的，另外，设想在极寒地区使用燃料电池车的情况下，需要即使在-50℃也能发挥密封功能的密封部件。另一方面，作为气体密封用的密封部件，目前为止广泛地使用了橡胶材料，该橡胶材料使用丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、丁基橡胶(IIR)等。但是，这些材料在上述低温环境下还称不上具有充分的密封功能，所以，有可能发生低温密封性不足而引起泄漏。对此，作为即使在低温也能发挥密封性的橡胶材料，乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)广为所知。使用EPDM的橡胶组合物由于其优异的低温密封性，因此，也已作为高压氢设备用密封部件使用(专利文献1)。另外，近年来，对于高压氢设备用密封部件要求特性的进一步提高，特别是希望耐起泡性的提高。在此，高压氢设备用密封部件的耐起泡性是指，密封部件与高压氢接触时不起泡(龟裂、发泡等)的特性。起泡导致橡胶破坏，因此，不希望发生。另外，已知起泡引起的橡胶破坏特别是与氢气在密封部件中的扩散系数相关(例如非专利文献1)。密封部件与高压氢气接触时少量氢气透过其内部，但当氢气在密封部件中的扩散较快(扩散系数大)时，不易发生橡胶破坏。而在现有的使用EPDM的高压氢设备用密封部件中，当氢气浸透至其内部时，由于氢气难以扩散(氢气的扩散系数小)，因此尚未实现充分的耐起泡性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-206002号公报非专利文献非专利文献1：“橡胶O型环的起泡破坏的可视化评价”日本橡胶协会志、第85卷、第5号、162页～167页、2012年
技术实现思路
专利技术要解决的课题因此，本专利技术的目的在于提供特别适合用于制造低温密封性和耐起泡性优异的高压氢设备用密封部件的橡胶组合物和使用了该橡胶组合物的高压氢设备用密封部件。用于解决课题的手段本专利技术人进行认真研究，并着眼于乙烯-丁烯-亚乙基降冰片烯三元共聚物(EBENB)具有优异的低温密封性，结果发现通过替代现有的EPDM而使用EBENB，从而得到适合用于制造具有优异的低温密封性和耐起泡性这两者的高压氢设备用密封部件的橡胶组合物，完成了本专利技术。即，本专利技术的要点构成如下所述。[1]一种橡胶组合物，其是包含乙烯-丁烯-亚乙基降冰片烯三元共聚物(EBENB)的橡胶组合物，并用于制造高压氢设备用密封部件。[2]上述[1]所述的橡胶组合物，其中，上述乙烯-丁烯-亚乙基降冰片烯三元共聚物(EBENB)的碘值为3～20。[3]上述[1]或[2]所述的橡胶组合物，其中，上述高压氢设备用密封部件具有-50℃下的低温密封性。[4]一种高压氢设备用密封部件，该高压氢设备用密封部件是将上述[1]～[3]中任一项所述的橡胶组合物硫化成型而得到的部件，该部件在JISK6261：2006中规定的低温弹性恢复试验中测定的TR10的值为-50℃以下，氢气的扩散系数为5×10-6cm2/s以上。专利技术的效果采用本专利技术的橡胶组合物，能够得到具有优异的低温密封性和耐起泡性的高压氢设备用密封部件。具体实施方式以下详细说明本专利技术的橡胶组合物的实施方式。本实施方式涉及的橡胶组合物包含乙烯-丁烯-亚乙基降冰片烯三元共聚物(EBENB)。另外，橡胶组合物优选还包含填充剂、交联剂和加工助剂。另外，根据需要还可含有各种配合剂。目前为止，作为具有低温密封性的材料，广泛使用EPDM，但使用EPDM的橡胶组合物与使用其他橡胶材料的橡胶组合物相比，从材料成本、加工性的观点考虑，存在生产成本升高的倾向。因此，本专利技术人着眼于具有优异的耐寒性且柔软性优异的EBENB，进行了研究，结果获知：使用EBENB得到的高压氢设备用密封部件与使用EPDM的情形相比，低温密封性也为同等或其以上，另外，由于其柔软性，作为橡胶组合物的加工性也优异。进一步获知：在使用EBENB得到的高压氢设备用密封部件中，特别是氢气的扩散快(氢气的扩散系数大)，耐起泡性也优异。采用经过上述研究而完成的、本专利技术涉及的橡胶组合物，能够制造具有作为高压氢设备用密封部件所需要的期望的密封特性、特别是具有优异的低温密封性和耐起泡性这两者的高压氢设备用密封部件。作为EBENB，能够使用在乙烯和丁烯中共聚少量各种亚乙基降冰片烯成分而得到的任意产物，实际上，能够直接使用各种市售的EBENB。EBENB的碘值(g/100g)优选为3～20，更优选为5～18。通过规定为上述范围，在低温环境下也能够维持稳定的分子的状态，能够提高低温密封性，进而机械强度也提高，因此也能够提高耐起泡性。另外，EBENB与EPDM相比，由门尼粘度(ML1+4、100℃)表示的聚合物粘度小，即使从加工性(例如混炼性、成型性)的观点考虑，也可以说优异。因此，通过代替EPDM而使用EBENB，从而成型效率等生产率提高，进而也实现生产成本的降低。作为这样的EBENB的门尼粘度(ML1+4、100℃)，优选为10～45，更优选为15～25。如果该门尼粘度过低，有时压缩永久变形变大，拉伸强度变小。另一方面，如果该门尼粘度过高，虽然特性提高，但有时加工性差。应予说明，门尼粘度(ML1+4、100℃)能够按照JISK6300-1：2013的规定求出。另外，EBENB中的乙烯成分的含量优选为60～80质量％，更优选为65～75质量％。通过规定为上述范围，从而EBENB的玻璃化转变温度显示最小值，耐寒性提高。在本实施方式涉及的橡胶组合物中，这样的EBENB的含量优选为1～100重量份，更优选为50～100重量份，进一步优选为70～100重量份。通过使EBENB的含量成为上述范围，从而预期加工性、生产率的提高。填充剂可使用以往公知的填充剂。具体地，可列举出炭黑、硅酸、硅酸盐、碳酸钙、碳酸镁、粘土、滑石、膨润土、绢云母、云母、硅酸钙、氧化铝水合物、硫酸钡等无机系填充剂；聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、苯乙烯树脂、香豆酮-茚树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂和软木粉末等有机系填充剂，能够单独使用或者组合使用上述物质。其中，作为填充剂，优选炭黑。相对于EBENB100重量份，填充剂的混合量优选为0.1～300重量份，但根据填充剂的种类，有时即使在上述范围外也可配混。就这些填充剂而言，可根据其目的任意地确定种类、混合量。作为交联剂，主要优选有机过氧化物。作为有机过氧化物，可列举出过氧化叔丁基、过氧化二枯基、2,5-二甲基-2,5-二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种橡胶组合物，其是包含乙烯‑丁烯‑亚乙基降冰片烯三元共聚物(EBENB)的橡胶组合物，并用于制造高压氢设备用密封部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.28 JP 2016-0645741.一种橡胶组合物，其是包含乙烯-丁烯-亚乙基降冰片烯三元共聚物(EBENB)的橡胶组合物，并用于制造高压氢设备用密封部件。2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，所述乙烯-丁烯-亚乙基降冰片烯三元共聚物的碘值为3～20。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：古贺敦，
申请(专利权)人：NOK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP