[发明专利]密封材料

说明书

提供了用于密封高压氢的密封材料。所述密封材料是含有橡胶成分、纤维和炭黑的橡胶组合物的成型品。

技术领域

本发明涉及一种密封材料并且特别涉及一种用在其中密封材料被暴露于高压氢的环境中的密封材料。

背景技术

近年来，氢能作为替代电力的新型二次能源吸引了注意。氢具有小的每单位体积的能量密度，因此为了作为能源有效使用需要储存在高压下(例如，在氢站为100MPa)。因此用于储氢的容器和用于供给储存氢的装置需要密封材料。

在高压氢环境中密封材料的行为在很多方面还不清楚，并且在现有的试验氢站，将典型的O型环等用作密封材料。然而，在耐久性等方面很难说当前使用的O型环满足氢站的需求特征。

例如，日本专利申请公开号2002-228078(JP 2002-228078 A)公开了包括两种不同类型的O型环的树脂连接器，并且描述了该树脂连接器对氢气具有优异的阻隔性能。虽然用在树脂连接器中的O型环为两种不同类型的O型环，但是每种O型环都是典型的O型环并且对高压氢的耐久性不足。

发明内容

如上所述，当前在氢站等使用的O型环可惜具有的耐久性不足，并且由于长时间的高压氢而难以防止现有的O型环损坏(例如，水泡型破裂、挤压破裂、失稳损坏)。例如，在从氢站向车辆供给氢的情况下，用在车辆的容器中的O型环被重复地暴露于具有约-40℃至50℃的温度和大气压至约90MPa的压力的氢。难以在这样的氢气氛下长时间使用现有的O型环。本发明提供一种密封材料，所述密封材料在其中密封材料被暴露于高压氢的环境中具有优异耐久性，并且能长时间密封高压氢。

本发明的发明人发现，以下特征对于密封材料是重要的：当密封材料暴露于高压氢时不太可能在其内部积累氢；当氢气氛突然减压时氢立即从橡胶内部脱出；并且当氢气氛突然减压时体积膨胀不太可能发生。

也就是说，本发明实施方式中的密封材料是用于密封高压氢的密封材料，并且其特征在于：该密封材料是含有橡胶成分、纤维、和炭黑的橡胶组合物的成型品。在本发明的实施方式的密封材料中，橡胶中混配有纤维和炭黑。在含有纤维的密封材料中，在纤维和橡胶之间形成间隙。当密封材料暴露于高压氢并且被氢气过饱和时，所述间隙变为允许氢气脱出的路径。另外，在含有炭黑的密封材料中，氢气吸附在炭黑表面上，并且这能减少当压力突然降低时从密封材料放出的氢气的量。因此，该密封材料能满足上述特征，不太可能由于高压氢而引起破裂，并且能长时间密封高压氢。

在本发明中，高压氢意味着具有10MPa以上压力的氢。本实施方式的密封材料能密封高压氢，并且除了能密封高压氢以外、自然也能密封具有低于10MPa压力的氢。

在所述实施方式的密封材料中，橡胶成分可以为表氯醇橡胶，并且纤维可以为纤维素纤维。当被暴露于高压氢时，这种密封材料在体积变化小和氢含量小的方面是特别优异的。

在所述实施方式的密封材料中，纤维可以具有30～150μm的平均纤维长度并且其含量相对于100重量份的橡胶成分为7～9重量份。当以这样的条件包含纤维时，在密封材料中，可在橡胶和纤维之间合适地形成间隙。

在所述实施方式的密封材料中，炭黑可以具有10～70nm的平均粒度并且其含量相对于100重量份的橡胶成分可以为8～11重量份。通过以这样的条件包含炭黑，密封材料可靠地避免了使用时遭受破裂。

在所述实施方式的密封材料中，橡胶组合物可以还含有增强剂。当橡胶组合物含有该增强材料时，密封材料在暴露于高压氢时可更可靠地避免变形并且可更可靠地实现耐久性和对高压氢的密封性能。所述增强剂可以为二氧化硅。这是因为二氧化硅适于实现作为增强剂的功能并且能低价获得。所述增强剂的含量相对于100重量份的橡胶成分可以为60～80重量份。这种情况对于满足密封材料的强度和柔软性两者是特别合适的。