一种密封件用耐寒耐油丁腈橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及橡胶领域，本发明专利技术公开了一种密封件用耐寒耐油丁腈橡胶及其制备方法，包括：丁腈胶50

【技术实现步骤摘要】
一种密封件用耐寒耐油丁腈橡胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶领域，尤其涉及一种密封件用耐寒耐油丁腈橡胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈经共聚而制得的一种合成橡胶。丁晴胶中丙烯腈含量越多，其耐油性越好。因此丁腈橡胶是一种通用型耐油橡胶，广泛用于石油机械、车辆、工程机械等液压汽动系统。其中，由于丁腈橡胶具有优良的弹性、良好的耐油、耐臭和耐化学品腐蚀性，以及良好的压缩永久变形及耐热性能等，使其特别适合作为密封件材料。但是丁腈橡胶在低温下其性能会显著下降。其脆性温度仅在
‑
40℃左右，若在
‑
40℃以下环境中使用，弹性、耐磨性以及机械强度等会大幅下降，极易导致密封功能失效，直接影响使用。
[0003]中国专利技术专利CN201710908623.2公开了一种丁晴橡胶(NBR)低温耐寒密封件及其制备方法，各原料组分的质量份数如下：丁腈胶70
‑
90份；顺丁胶10
‑
30份；氧化锌3
‑
7份；硬脂酸(SA)0.5
‑
1.5份；防老剂(MB)0.5
‑
1.5份；防老剂(RD)0.5
‑
1.5份；N
‑
550炭黑10
‑
30份；N
‑
774炭黑30
‑
50份；软化剂(TP
‑
95)15
‑
30份；促进剂3.5
‑
7.5份。该专利技术通过优化各原料组分的配比，尤其是在配方中添加顺丁胶，顺丁胶是由丁二烯聚合而成的结构规整的合成橡胶，其硫化后耐寒性，耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少。与丁晴胶合用时，由于顺丁胶的质量份数较丁晴胶较少，加入顺丁胶能提高以丁晴胶为主的复合橡胶耐磨性能，耐油性能会相应降低。其硫化后的顺丁胶能提高以丁晴胶为主的复合橡胶耐寒性。
[0004]虽然上述方案能够改善橡胶在低温下的性能，但其实质是通过减少橡胶中丙烯腈的比例来实现的，因此改善低温性能的同时也会牺牲橡胶的耐油性。耐油性是指橡胶抵抗油类引起溶解，溶胀，开裂，变形或物理性能降低的能力。而作为密封件需要经常与油脂接触，因此密封件橡胶的耐油性也是关键指标之一。
[0005]综上，目前亟需开发出一款同时兼具耐寒性和耐油性的密封件用丁腈橡胶。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种密封件用耐寒耐油丁腈橡胶及其制备方法。本专利技术的丁腈橡胶在少量降低丙烯腈含量的情况下掺杂适量特殊的改性丁腈胶，可在不影响耐油性的前提下有效提升橡胶在低温下的弹性、耐磨性和机械强度等性能。
[0007]本专利技术的具体技术方案为：一种密封件用耐寒耐油丁腈橡胶，包括以下质量百分数的原料：丁腈胶50
‑
60％，改性丁腈胶5
‑
10％，顺丁胶5
‑
10％，热塑性聚氨酯弹性体1
‑
5％，芳酰胺短纤维0
‑
0.5％，氧化锌1
‑
3％，
硬脂酸0.1
‑
1.0％，无机补强剂10
‑
20％，防老剂0.1
‑
2％，软化油3
‑
5％，硫化剂1
‑
3％，促进剂1
‑
3％。
[0008]如
技术介绍
部分所述，丁腈橡胶由丁二烯和丙烯腈共聚而得，丙烯腈含量越多，耐油性越好，但较高含量的丙烯腈同时也导致橡胶的耐寒性较差，具体表现在弹性、耐磨性以及机械强度等会大幅下降，作为密封件时极易导致密封功能失效。现有技术中通常采用掺杂顺丁胶的方式来改善橡胶的耐寒性，但其实质是通过减少橡胶中丙烯腈的比例来实现的，因此改善耐寒性的同时也会牺牲橡胶的耐油性。也就是说耐寒性和耐油性在一定程度上是矛盾的。
[0009]为了克服上述技术难题，本专利技术团队另辟蹊径，不通过大幅降低丙烯腈含量来改善橡胶的耐寒性，而是少量减少丙烯腈的含量并将部分丁腈胶替换为本专利技术团队研制的改性丁腈胶。该改性丁腈胶中含有与丁二烯和丙烯腈共聚结合的纳米二氧化硅@金属有机框架材料，一方面，纳米二氧化硅颗粒可作为补强点有效提升橡胶在低温下的耐磨性和强度；另一方面，金属有机框架材料可改善橡胶的耐油性，其原理为：我们知晓耐油性是指橡胶抵抗油类引起溶解，溶胀，开裂，变形或物理性能降低的能力，因此橡胶耐油性差的本质是当其接触油类后容易溶解或溶胀(主要是溶胀)，而当具有笼状网络结构的金属有机框架材料分散于橡胶中时，相当于在橡胶基体中构建了大量微小的框架结构，起到包笼效果，类似于水泥中钢筋网络的作用，可有效增加材料溶胀的阻力，进而使得橡胶表现出更好的耐油性。
[0010]此外，由于上述改性丁腈胶的添加，会对橡胶的弹性带来一定程度的负面影响，为此本专利技术在材料中复合有具备高弹性特征的热塑性聚氨酯弹性体作为弥补。而为了进一步解决橡胶在低温下容易脆化开裂的问题，本专利技术还复配了适量的芳酰胺短纤维，芳酰胺短纤维可有效提升橡胶的韧性，降低橡胶低温开裂的概率；并且芳酰胺短纤维自身作为高强度纤维，顺带地也能够对橡胶的耐磨性和强度等起到补强作用。
[0011]作为优选，所述丁腈胶中丁二烯和丙烯腈的质量比为(70∶30)
‑
(75∶25)。
[0012]作为优选，所述改性丁腈胶的制备方法为：A)将氯化锌和2
‑
氨基
‑
4，4
′‑
联苯二甲酸分散于溶剂中，搅拌溶解，加入邻甲基苯甲酸，加入盐酸并加热至140
‑
160℃水热反应10
‑
15h，离心分离产物，洗涤，干燥，粉碎后得到金属有机框架材料；将金属有机框架材料分散于醇水溶液中，加入正硅酸乙酯，调节pH为8
‑
10，水解反应2
‑
4h，陈化，洗涤，干燥，得到纳米二氧化硅@金属有机框架材料；将纳米二氧化硅@金属有机框架材料分散于有机溶剂中，加入甲基丙烯酸酐，50
‑
60℃加热反应5
‑
10h，离心分离产物，洗涤，干燥，得到端烯基改性的纳米二氧化硅@金属有机框架材料。
[0013]B)将水、吐温和丙烯腈依次添加至反应釜中搅拌均匀，然后在惰性气体保护下通入丁二烯，降温至5
‑
15℃，依次加入过氧化氢二异丙苯、甲醛次硫酸氢钠和叔十碳硫醇，在常温下进行乳液聚合反应5
‑
10h，在反应期间间隔加入端烯基改性的纳米二氧化硅@金属有机框架材料，反应结束后加入终止剂终止反应，得到橡胶胶乳。
[0014]C)对橡胶胶乳进行脱气、闪蒸去除未反应单体后，用食盐水凝聚成颗粒胶，水洗，
干燥，得到改性丁腈胶。
[0015]在步骤A)中，本专利技术先通过水热反应制备得到具有网络笼状结构的金属有机框架材料，金属有机框架材料的框架结构使其具有较高的孔隙率，目前常用作气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种密封件用耐寒耐油丁腈橡胶，其特征在于包括以下质量百分数的原料：丁腈胶50
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60%，改性丁腈胶5
‑
10%，顺丁胶5
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10%，热塑性聚氨酯弹性体1
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5%，芳酰胺短纤维0
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0.5%，氧化锌1
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3%，硬脂酸0.1
‑
1.0%，无机补强剂10
‑
20%，防老剂0.1
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2%，软化油3
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5%，硫化剂1
‑
3%，促进剂1
‑
3%。2.如权利要求1所述的丁腈橡胶，其特征在于：所述丁腈胶中丁二烯和丙烯腈的质量比为（70:30）
‑
（75:25）。3.如权利要求1所述的丁腈橡胶，其特征在于：所述改性丁腈胶的制备方法为：A）将氯化锌和2
‑
氨基
‑
4,4'
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联苯二甲酸分散于溶剂中，搅拌溶解，加入邻甲基苯甲酸，加入盐酸并加热至140
‑
160℃水热反应10
‑
15h，离心分离产物，洗涤，干燥，粉碎后得到金属有机框架材料；将金属有机框架材料分散于醇水溶液中，加入正硅酸乙酯，调节pH为8
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10，水解反应2
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4h，陈化，洗涤，干燥，得到纳米二氧化硅@金属有机框架材料；将纳米二氧化硅@金属有机框架材料分散于有机溶剂中，加入甲基丙烯酸酐，50
‑
60℃加热反应5
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10h，离心分离产物，洗涤，干燥，得到端烯基改性的纳米二氧化硅@金属有机框架材料；B）将水、吐温和丙烯腈依次添加至反应釜中搅拌均匀，然后在惰性气体保护下通入丁二烯，降温至5
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15℃，依次加入过氧化氢二异丙苯、甲醛次硫酸氢钠和叔十碳硫醇，在常温下进行乳液聚合反应5
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10h，在反应期间间隔加入端烯基改性的纳米二氧化硅@金属有机框架材料，反应结束后加入终止剂终止反应，得到橡胶胶乳；C）对橡胶胶乳进行脱气、闪蒸去除未反应单体后，用食盐水凝聚成颗粒胶，水洗，干燥，得到改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伦平，俞科技，
申请(专利权)人：宁波市大器密封科技有限公司，
类型：发明
国别省市：