一种高耐久性密封圈及其制备方法与流程

本技术涉及密封材料的领域，更具体地说，它涉及一种高耐久性密封圈及其制备方法。

背景技术：

1、密封圈是一种具有密封和防护作用的橡胶制品，能够防止设备内流体泄漏或渗透、保持设备内部的压力或真空状态、防止污染物和灰尘进入设备以及减少设备零部件摩擦和磨损，从而延长设备的使用寿命。广泛应用于各种领域，如机械、航空、汽车、石油、化工、电力等，特别是在液压系统、气压系统、旋转机械、往复运动设备中发挥着关键作用。

2、密封圈一般由橡胶材料、填充料、增塑剂、防老剂、硫化剂等原料经过硫化工艺制得。当密封圈应用于需要长期高压缩和往复运动的设备中时，为了赋予密封圈较好的力学强度，通常采用一些具有高回弹性能的橡胶材料，比如三元乙丙橡胶、氯丁橡胶等等，与填充料复配使用；然而，橡胶材料中填充料的加入量较大，填充料的加入，会增加制得的密封圈的硬度，使得密封圈的耐久性降低，进而使得密封圈的密封稳定性降低。

技术实现思路

1、为了解决常规的密封圈应用于需要高压缩和往复运动的设备中时，长期使用密封稳定性降低的问题，本技术提供一种高耐久性密封圈及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种高耐久性密封圈，采用如下的技术方案：

3、一种高耐久性密封圈，由以下重量份的原料制得：

4、

5、所述填充料由炭黑、硅烷偶联剂和稳定剂制得；

6、所述稳定剂由三烯丙基异氰脲酸酯、聚氧乙烯木糖醇酐三硬脂酸酯、蓖麻油改性多元醇和端羟基液体丁腈橡胶组成。

7、通过采用上述技术方案，本技术以三元乙丙橡胶、氟硅橡胶和丁二烯橡胶作为橡胶体系，三元乙丙橡胶具有较好的耐老化性和冲击弹性，但是耐温性相对较低；氟硅橡胶具有较好的耐温性、耐油性和弹性，丁二烯橡胶具有较好的耐老化性和密封性能，三者进行复配，产生较好的协同作用，制得的密封圈具有较好的耐久性和耐压缩变形性；以上述橡胶体系复配填充料，填充料由炭黑、硅烷偶联剂稳定剂改性制得，在硅烷偶联剂和稳定剂的作用下，制得的炭黑能够均匀地分散至橡胶体系中，提升制得的密封圈的耐久性和耐压缩变形性；其中，稳定剂由三烯丙基异氰脲酸酯、聚氧乙烯木糖醇酐三硬脂酸酯、蓖麻油改性多元醇和端羟基液体丁腈橡胶组成，四者产生较好的协同作用，聚氧乙烯木糖醇酐三硬脂酸酯、蓖麻油改性多元醇能够使得炭黑能够分散吸附于炭黑的表面，增加炭黑分子之间的间距距离，提升炭黑的分散稳定性和均匀性，在硅烷偶联剂的协同作用下，使得炭黑均匀的分散至三烯丙基异氰脲酸酯和端羟基液体丁腈橡胶中，在三烯丙基异氰脲酸酯和端羟基液体丁腈橡胶的作用下，制得的填充料能够与橡胶体系和交联促进剂进行进一步交联，提升制得的密封圈的交联密度，使得密封圈具有较好的耐久性和耐压缩变形性。

8、本技术的橡胶体系复配填充料，再复配增塑剂、交联促进剂和耐老化剂，在硫化剂的作用下，交联制得高耐久性密封圈，适用于长期高压缩和往复运动的设备中，具有较好的耐久性和耐压缩变形性，密封稳定性好。

9、优选的，所述三烯丙基异氰脲酸酯、所述聚氧乙烯木糖醇酐三硬脂酸酯、所述蓖麻油改性多元醇和端羟基液体丁腈橡胶的重量比为(3-4):(0.5-1.5):(1-2):(6-8)。

10、通过采用上述技术方案，较优用量比的三烯丙基异氰脲酸酯、聚氧乙烯木糖醇酐三硬脂酸酯、蓖麻油改性多元醇和端羟基液体丁腈橡胶对炭黑的分散稳定性较好，若聚氧乙烯木糖醇酐三硬脂酸酯和蓖麻油改性多元醇的用量减少，炭黑的分散均匀性会降低，制得的填充料在橡胶体系中的分散性降低；若端羟基液体丁腈橡胶和三烯丙基异氰脲酸酯的用量减少，制得的填充料与橡胶体系中的交联密度降低。

11、优选的，所述填充料由以下重量百分比的原料制得：

12、炭黑 60-80份

13、硅烷偶联剂 2-4份

14、稳定剂 12-28份。

15、通过采用上述技术方案，使用较优用量的稳定剂和硅烷偶联剂对炭黑进行改性，制得的填充料与橡胶体系具有较好的分散均匀性和交联稳定性。

16、优选的，所述填充料由以下步骤制得：

17、将硅烷偶联剂和稳定剂加入至炭黑中，在温度为60-90℃的条件下捏合搅拌1-3h，制得填充料。

18、通过采用上述技术方案，在较优的温度和时间条件下，使得炭黑、硅烷偶联剂和稳定剂充分进行捏合分散，提升制得的填充料的体系均匀性和稳定性。

19、优选的，所述交联促进剂由重量比为1:(0.2-0.6)的四甲基四乙烯基环四硅氧烷和聚乙二醇二缩水甘油醚组成。

20、通过采用上述技术方案，四甲基四乙烯基环四硅氧烷能够提升橡胶体系的交联密度，形成大分子的支链化交联结构，聚乙二醇二缩水甘油醚具有柔软的醚基链段，具有较好的可挠性，能够分散于四甲基四乙烯基环四硅氧烷的分子链段中，提升四甲基四乙烯基环四硅氧烷的分子链段的舒展性，使得制得的密封圈具有较好的耐久性和耐压缩变形性。

21、优选的，所述增塑剂为环烷油、石蜡油、邻苯二甲酸二辛酯中的任意一种或组合。

22、通过采用上述技术方案，上述增塑剂能够改善硅胶体系的流动性和可塑性，提升制得的密封圈的加工稳定性和力学性能。

23、优选的，所述硫化剂由重量比为1:(0.2-0.4)的双二五硫化剂和n,n-间苯撑双马来酰亚胺硫化剂组成。

24、通过采用上述技术方案，较优用量的双二五硫化剂和n,n-间苯撑双马来酰亚胺硫化剂复配使用，能够提升橡胶体系、填充料和交联促进剂的交联密度，提升制得的密封圈的耐久性和耐压缩变形性。

25、优选的，所述耐老化剂为抗氧化剂1076、抗氧化剂264、抗氧化剂1010、防老剂4010中的任意一种或组合。

26、通过采用上述技术方案，上述耐老化剂能够进一步提升制得的密封圈的耐老化性，进一步提升耐久性和使用寿命。

27、第二方面，本技术提供一种高耐久性密封圈的制备方法，采用如下的技术方案：

28、一种高耐久性密封圈的制备方法，包括以下步骤：

29、s1、将三元乙丙橡胶、氟硅橡胶、丁二烯橡胶、增塑剂和交联促进剂混合均匀，制得混合物ⅰ；

30、s2、将填充料和耐老化剂加入至混合物ⅰ中混合均匀，制得混合物ⅱ；

31、s3、将混合物ⅱ进行密炼，后降温至温度小于120℃后，加入硫化剂进行混炼，硫化成型，制得高耐久性密封圈。

32、通过采用上述技术方案，先将橡胶体系、增塑剂与交联促进剂混匀；后加入填充料和耐老化剂混匀；密炼后降温至120℃以下，加入硫化剂，再进行混炼，使得硫化剂均匀稳定地分散，有助于提升硫化效率；最后硫化成型，制备得到性能稳定的高耐久性密封圈。

33、优选的，所述s3步骤中的密炼温度为180-200℃，密炼时间为2-4h，硫化成型温度为180-200℃，硫化时间为5-15min。

34、通过采用上述技术方案，较优的密炼条件能够制备得到体系分散均匀的混合物，提升制得的密封圈的性能稳定性；较优的硫化成型条件能够使得橡胶体系、填充料和交联促进剂进行充分交联反应，提升制得的密封圈的耐久性和耐压缩变形性。

35、综上所述，本技术具有以下有益效果：

36、1、本技术的一种高耐久性密封圈，通过使用炭黑、硅烷偶联剂和由三烯丙基异氰脲酸酯、聚氧乙烯木糖醇酐三硬脂酸酯、蓖麻油改性多元醇和端羟基液体丁腈橡胶组成的稳定剂制得的填充料，复配由三元乙丙橡胶、氟硅橡胶和丁二烯橡胶组成的橡胶体系，再复配以、交联促进剂、增塑剂、硫化剂和耐老化剂制得，适用于长期高压缩和往复运动的设备中使用，具有较好的耐久性和耐压缩变形性，密封稳定性好。

37、2、通过使用由四甲基四乙烯基环四硅氧烷和聚乙二醇二缩水甘油醚组成的交联助剂，能够与橡胶体系和交联促进剂在硫化剂的作用下稳定交联，提升交联密度，进一步提升制得的橡胶圈的耐久性和耐压缩变形性。

38、3、本技术的制备方法，通过先将各个原料混匀密炼，后加入硫化剂混炼并硫化成型，以此制备得到性能稳定的高耐久性密封圈。