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淺色耐油橡膠密封圈的配制

時間:2020-01-15 1490 次瀏覽

信息摘要:在密封圈膠料中加入適量的PVC可以提高硬度、拉伸強度等物理機械性能,并用膠的耐油性能也隨之提高,當PVC的用量在30—40份的時候耐油性能最好;不同填充補強劑對性能影響不同,選用沉淀法白炭黑的膠料有較好的物理機械性能和耐油性能。

通過改變丁腈橡膠和聚氯乙稀不同用量比例以及選用不同的補強填充體系進行耐油性實驗,結果表明:在密封圈膠料中加入適量的PVC可以提高硬度、拉伸強度等物理機械性能,并用膠的耐油性能也隨之提高,當PVC的用量在30—40份的時候耐油性能最好;不同填充補強劑對性能影響不同,選用沉淀法白炭黑的膠料有較好的物理機械性能和耐油性能。

耐油性是指耐非極性油類,橡膠品種的選擇應該與油類溶解度參數相差懸殊者為宜。丁腈橡膠(NBR)是常用的耐油橡膠,是制造耐油密封圈的主體材料。

NBR與聚氯乙烯(PVC)的并用應用非常廣泛,并用膠的耐油和耐臭氧老化、耐候性能比NBR更為優越,特別是在密封制品中因為具有的良好耐油性而得到廣泛應用。

耐油密封圈使用在油類環境中,要求拉伸強度大、耐油性能好。本研究通過改變NBR與PVC的并用比例,以及采用不同填充體系對密封圈膠料配方進行研究,以確定適合耐油密封圈的膠料配方。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

丁腈橡膠NBR26,上海慧朔化工有限公司產品;聚氯乙烯PVC,牌號為SG—5,東莞市晨龍塑膠原料貿易部產品。其他原材料都是市售產品。

1.2 設備和儀器

XK—160型開煉機,廣東湛江機械廠產品;GT—M2000—A無轉子硫化儀,臺灣高鐵科技股份有限公司產品;A1—7000一GD拉力試驗機,臺灣高鐵科技股份有限公司產品。

1.3 膠料混煉工藝

預膨潤:先將PVC與增塑劑DBP混合,放入烘箱在100℃下膨潤30min。

塑化:將高溫開煉機加熱至150℃—160℃,經過預膨潤的PVC在高溫開煉機上進行塑化,直至成均勻透明狀。

共混:已塑煉的NBR加入塑化好的PVC中混合,NBR與PVC混合均勻后冷卻,再用普通開煉機加入其他配合劑,加料順序為:各不同組份的PVC與NBR并用膠、硫黃、小料一白炭黑一軟化劑一下片。

1.4 性能測試

1.4.1 耐油性能

試樣為啞鈴型試樣,其總長為115mm,寬為6.00mm,厚為2.0mm;本實驗根據密封制品的實際使用環境,選用機油為實驗介質;浸泡溫度:23±1℃,時間:22h。

1.4.2 物理機械性能

各項物理機械性能測試均按照國家標準GB/T531—1999和GB/T528—1998規定進行測試。

1.5 實驗配方

實驗從兩個方面進行,首先研究NBR/PVC不同并用比例對于耐油密封圈膠料性能的影響,然后固定NBR/PVC的比例,研究不同填充補強劑對耐油密封圈膠料性能的影響。實驗配方分別見表1和表2。

2 結果與討論

2.1 不同NBR/PVC并用比對膠料性能的影響

2.1.1 對工藝性能的影響

不同NBR/PVC并用比的工藝性能差異較大,結果見表3。從表中可以看出,隨著PVC用量的增多,膠料的門尼粘度、硫化儀的扭矩值增大,說明膠料的模量增大,流動性逐漸變差,加工性能變差。

2.1.2 對耐油性及物理機械性能影響

橡膠密封圈使用在油類環境中,其初始的物理機械性能和耐油性能都非常重要,如果耐油性能差膠料會發生溶脹,并且性能發生下降,密封性能降低。表4對比了不同并用比例的NBR/PVC硫化膠料的初始物理機械性能、在油中浸泡后的物理機械性能以及體積變化率和性能變化率。

通過表4的對比,浸油前后不同組份NBR與PVC并用膠性能及性能變化百分率按下列規律變化:

(1)物理機械性能變化:PVC用量增加,硬度、拉伸強度逐漸變大,而NBR/PVC比例為60/40時拉伸強度最大:從浸油前后拉伸強度的變化來看,PVC用量為30~40份時,拉伸強度變化率較小。

拉斷伸長率隨PVC用量的增加而減少;浸油前后拉斷伸長率下降百分率逐漸增大。

(2)體積變化率:浸油后試樣的體積脹大,隨PVC用量的增加并用膠的體積變化率逐漸減小,并用膠的耐油性能提高。

2.2 不同填充補強體系對性能的影響

使用沉淀法白炭黑拉伸強度最大,效果最好;試樣在浸油前后的體積變化率和性能變化率較小,說明其耐油性較好。因此選用沉淀法白炭黑作為填充劑比較合理。

2.3 成品試驗

通過以上綜合分析對比,確定耐油密封圈成品膠料配方如下:NBR:70份,PVC:30份,氧化鋅:5份,硬脂酸:1份,硫黃:2份,沉淀法白炭黑:40份,促進劑DM:1.5份,促TMTD:1.5份,葵二酸二丁酯(DBP):15份,防老劑4010NA:1.5份,防老劑RD:1份,丙三醇:2份。

將此配方進行了實際應用試驗,試制了耐油密封圈,試制的成品外觀質量良好。測試其物理機械性能和耐油性能。

成品性能和性能變化率都能達到指標要求,說明該實驗配方能滿足耐油密封圈實際生產。

2.4 生產工藝

(1)混煉:將高速混合器升溫至80℃恒溫后,加入DBP和PVC,高速攪拌使PVC塑化。NBR與防老劑同時加入150℃左右的密煉機密煉2min,加入已塑化的PVC及其他助劑密煉3min;取出混煉膠在普通開煉機上混煉、薄通、下片。

(2)硫化:將預成型膠條放入已預熱好的模具里,硫化條件為160℃×4min,硫化制品出模后經自檢、修邊、質檢、包裝后入庫。

在耐油密封圈膠料中加入適量的PVC可以提高硬度、拉伸強度等物理機械性能,并用膠的耐油性能也隨之提高,淺色制品用沉淀法白炭黑性能較佳。實際使用證明成品的質量穩定,能滿足用戶要求。