耐高溫aem油封膠料及制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種邵氏A：80±5度；拉伸強度：≥13MPa；拉斷伸長率：≥150%；脆性溫度-40℃：無裂紋；壓縮永久變形（170℃×70小時）：≤40%的耐高溫AEM油封膠料及制備方法，原料重量配比：耐油橡膠100份、納米氮化硅預分散母10-20份、防老化劑1-3份、內脫模劑1-2份、炭黑60-80份、聚酯增塑劑5-10份、硫化劑1-2份、促進劑3-5份。
【專利說明】耐高溫AEM油封膠料及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種邵氏A:80±5度；拉伸強度：> 13MPa;拉斷伸長率：> 150%;脆 性溫度-40°C :無裂紋；壓縮永久變形（170°C X 70小時）：彡40%的耐高溫AEM油封膠料及 制備方法，屬油封膠料制造領域。
【背景技術】
[0002] CN103044926A、名稱"一種汽車發動機油封膠料"，由下列重量份原料制成：氟硅 橡膠40-50、氯化丁基橡膠CBK139 20-30、氯磺化聚乙烯橡膠20-40、古馬隆1-2、微晶蠟 1-2、硬脂酸鈣1-2、防老劑D0. 3-0. 5、防老劑4040 0. 2-0. 4、3_氨丙基三甲氧基硅烷1-1. 5、 LK-620鋁鋯偶聯劑1-2、改性鐵尾礦10-15、沉淀白炭黑30-40、炭黑220 10-15、乙撐雙硬脂 酰胺0. 2-0. 5、羊毛脂10-15、交聯劑TAIC 1-2、過氧化二異丙苯DCP0. 2-0. 6、硫磺0. 5-1、 促進劑D 0. 3-0. 5、改性樹木灰1-2、二茂鐵1-2。其不足之處：所制油封無法達到邵氏A : 80±5度；拉伸強度：彡13MPa ;拉斷伸長率：彡150% ;脆性溫度-40°C :無裂紋；壓縮永久變 形（170°C X70 小時）：< 40%。
[0003] 設計目的：避免【背景技術】中的不足之處，設一種邵氏A :80±5度；拉伸強度： 彡13MPa ;拉斷伸長率：> 150% ;脆性溫度-40°C:無裂紋；壓縮永久變形（170°C X 70小時)： < 40%的耐高溫AEM油封膠料及制備方法。
[0004] 設計方案：在油封制造領域常用材料有：丁腈橡膠，氟橡膠，丙烯酸酯橡膠等。選 擇油封的材料時，必須考慮材料材對工作介質的相容性、對工作溫度溫范圍的適應性和唇 緣對旋轉軸高速旋轉時的跟隨能力。（1)丁腈橡膠具有優異的耐潤滑油性和耐磨性，在油封 中使用最多，但不能使用于酮類及酯類極性溶劑中，且不耐高溫，只能在-40°c到+100 °C 溫度范圍內使用。（2)丙烯酸酯橡膠(ACM)保持與丁腈橡膠同樣好的耐油性，耐熱性比丁腈 橡膠好，可以在150 °C的高溫下長期使用，但耐低溫性、壓縮永久變形、機械強度和耐磨性 比丁腈橡膠差。（3)氟橡膠具有優良的耐熱、耐油性和耐化學藥品性，在各種橡膠中是油封 用橡膠性能平衡最優良的品種，但耐低溫性能較差(一般脆性溫度為-25 °C)，而且價格昂 貴。
[0005] 隨著汽車向高速、輕量、小型化發展,發動機室減小，使用環境溫度高達150? 170°C，為保證發動機的正常運轉，不但油封要求結構合理，而且要求膠料耐熱、耐低溫、耐 老化、耐油，才能使其具有良好的密封性能。常用的油封材料已經無法滿足耐熱、密封能力 和壓縮耐久性的要求。為此，本發明在油封材料的選擇上： (1)選用耐油級別的乙烯丙烯酸酯橡膠（AEM)橡膠，既滿足了硫化膠苛刻的耐高溫要 求，又滿足耐油性。因為乙烯丙烯酸酯橡膠（AEM)是由乙烯、丙烯酸甲酯及硫化單體組成的 三元共聚物，具有良好的綜合性能，拉伸強度、耐熱空氣老化性能和耐低溫性能優異，壓縮 永久變形性能低。由于乙烯基的引入，改善了丙烯酸甲酯的耐寒性，AEM的性能明顯優于 ACM，具有較好的耐低溫性能，峰值溫度高達200°C。甲基丙烯酸酯鏈段賦予其良好的耐油 性，其結構是完全飽和的，因此AEM還具有良好的耐候、耐臭氧性。故此本申請是采用乙烯 丙烯酸酯橡膠（AEM)為主體材料，通過配方和工藝研究，制備出解決以上技術難題的油封 膠料。
[0006] (2)采用醚酯型增塑劑，在不損害膠料耐高溫性的同時改善改善膠料的耐低溫性 能。
[0007] (3)通過將高門尼粘度的羧基氫化丁腈橡膠與納米氮化硅粉體的混合預分散，制 成納米氮化硅粉體預分散母料。在配方中添加適量的羧基氫化丁腈橡膠改性納米氮化硅預 分散母料，以保證納米氮化硅在橡膠基體中具有良好的分散性。同時硫化溫度下，羧基氫化 丁腈橡膠的羧基也會與納米氮化硅表面的氨基（-NH3)、羥基（-0H)等活性官能團進行原位 反應，增強了橡膠基體與納米氮化硅的表面相互作用，充分發揮納米氮化硅對AEM橡膠的 改性作用；納米氮化硅（Si3N4)是一種性能優異的陶瓷粉體，具有良好的高溫強度，高斷裂 強度，高硬度，優良的耐摩擦磨損性能等優點，但其在橡膠中的分散性不好，并且與橡膠基 體的相互作用比較差。但納米Si3N4粉體表面的氨基（-NH3)、羥基（-0H)等活性官能團可 與具有羧基或環氧基的化合物反應。
[0008] 本申請首先將納米氮化硅粉體與粘度較高的羧基氫化丁腈橡膠在小型密煉機中 進行預分散處理，制成納米氮化硅預分散母料，以保證納米氮化硅在AEM橡膠基體中良好 的分散性。同時在硫化溫度下，羧基氫化丁腈橡膠的羧基也會與納米氮化硅表面的氨基 (-NH3)、羥基（-0H)等活性官能團進行原位反應，增強了橡膠基體與納米氮化硅表面相互 作用，充分發揮納米氮化硅對AEM橡膠的改性作用。
[0009] (4)適當添加了 1-2份內脫模劑VAM (絡合有機烷基酸磷酸酯)，有效防止了膠料 在混煉過程存在的粘輥和硫化過程中粘模的問題。
[0010] 技術方案1 :一種耐高溫AEM油封膠料，原料重量配比：耐油橡膠100份、納米氮化 硅預分散母10-20份、防老化劑1-3份、內脫模劑1-2份、炭黑60-80份、聚酯增塑劑5-10 份、硫化劑1-2份、促進劑3-5份。
[0011] 技術方案2 :-種耐高溫AEM油封膠料的制備方法，（1)首先將納米氮化硅粉體與 羧基氫化丁腈橡膠以在小型密煉機中混合，進行預分散處理，制成比例為70/30納米氮化 硅/羧基氫化丁腈橡膠，預分散母料；（2)膠料混煉：膠料混煉采用兩段混煉，先用密煉機 將生膠、預分散母膠、軟化劑、填充劑等硫化體系之外的其他組分混煉成母煉膠，冷卻后在 開煉機上將硫化體系加入，膠料經過濾后出片、冷卻后裝箱；一段混煉：采用90立升全自動 密煉生產線進行，依次將生膠、防老劑加入密煉機，然后將軟化劑與炭黑加入，混煉5-10分 鐘，在120?130°C下排膠；主要操作要點如下：按順序依次稱好生膠、小料，通過輸送帶將 其投入密煉機；投炭黑完畢，上頂栓下降，將轉速調至35,混煉約115-125秒(最佳120秒） 后升栓，注如軟化劑，上頂栓下降，混煉145-155秒(最佳150秒）；打開下頂栓，上頂栓升 栓，排膠，30秒后關閉下定栓；二段混煉：將密煉機排料放入開煉機拉片冷卻，待膠料冷卻 至60°C以下時，將硫化劑、促進劑加入，翻搗均勻，放厚輥距5?7mm下片，投入硬脂酸鋅水 溶液冷卻，懸掛風干進入下一工序；停放和過濾：上述混煉膠冷卻后在室溫下停放8小時以 上，重新返煉出條，用濾膠機進行過濾，濾網為100目，濾膠溫度為80°C以下；切割下片：過 濾好的膠料在開煉機上出成5?7mm膠片，并切割成300X400mm的膠片，冷卻后疊放入塑 料袋、包裹后裝箱。
[0012] 本發明與【背景技術】相比，性能檢測達到了如下技術指標：
【權利要求】
1. 一種耐高溫AEM油封膠料，其特征是原料重量配比：耐油橡膠100份、納米氮化娃預 分散母10-20份、防老化劑1-3份、內脫模劑1-2份、炭黑60-80份、聚酯增塑劑5-10份、硫 化劑1-2份、促進劑3-5份。
2. 根據權利要求1所述的耐高溫AEM油封膠料，其特征是：所述耐油橡膠是指耐油AEM 橡膠。
3. 根據權利要求1所述的耐高溫AEM油封膠料，其特征是：所述防老劑是指防老劑 445。
4. 根據權利要求1所述的耐高溫AEM油封膠料，其特征是：所述炭黑是指炭黑N-550。
5. 根據權利要求1所述的耐高溫AEM油封膠料，其特征是：所述內脫模劑是指內脫模 劑麗。
6. 根據權利要求1所述的耐高溫AEM油封膠料，其特征是：所述硫化劑是指己二胺氨 基甲酸鹽。
7. 根據權利要求1所述的耐高溫AEM油封膠料，其特征是：所述促進劑DOTG是指二鄰 甲苯胍。
8. -種耐高溫AEM油封膠料的制備方法，其特征是： (1) 首先將納米氮化硅粉體與羧基氫化丁腈橡膠以在小型密煉機中混合，進行預分散 處理，制成比例為70/30納米氮化硅/羧基氫化丁腈橡膠，預分散母料； (2) 膠料混煉：膠料混煉采用兩段混煉，先用密煉機將生膠、預分散母膠、軟化劑、填充 劑等硫化體系之外的其他組分混煉成母煉膠，冷卻后在開煉機上將硫化體系加入，膠料經 過濾后出片、冷卻后裝箱； 一段混煉：采用90立升全自動密煉生產線進行，依次將生膠、防老劑加入密煉機，然 后將軟化劑與炭黑加入，混煉5-10分鐘，在120?130°C下排膠；主要操作要點如下：按順 序依次稱好生膠、小料，通過輸送帶將其投入密煉機；投炭黑完畢，上頂栓下降，將轉速調至 35,混煉約115-125秒后升栓，注如軟化劑，上頂栓下降，混煉145-155秒；打開下頂栓， 上頂栓升栓，排膠，30秒后關閉下定栓； 二段混煉：將密煉機排料放入開煉機拉片冷卻，待膠料冷卻至60°C以下時，將硫化劑、 促進劑加入，翻搗均勻，放厚輥距5?7_下片，投入硬脂酸鋅水溶液冷卻，懸掛風干進入下 一工序； 停放和過濾：上述混煉膠冷卻后在室溫下停放8小時以上，重新返煉出條，用濾膠機進 行過濾，濾網為100目，濾膠溫度為80°C以下； 切割下片：過濾好的膠料在開煉機上出成5?7mm膠片，并切割成300 X 400mm的膠片， 冷卻后疊放入塑料袋、包裹后裝箱。
9. 根據權利要求8所述的耐高溫AEM油封膠料的制備方法，其特征是膠片： 硬度，邵氏A :80±5度； 拉伸強度：彡13MPa ; 拉斷伸長率：彡150%; 脆性溫度-40°C :無裂紋； 壓縮永久變形（170°C X70小時）：彡40% ; 耐熱空氣老化（170°C X70小時）后性能變化： 硬度變化：-10 - +10， 拉伸強度變化率，< -20%， 拉斷伸長率變化率，< -40% ; 耐 IRM 901# 油 150°C X70 小時； 硬度變化，邵氏A -10- +10; 體積變化，-10 - +10%。
【文檔編號】C08K5/31GK104403188SQ201410661004
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】張慶虎 申請人:杭州順豪橡膠工程有限公司