[发明专利]用于动态应用的密封体

说明书

本发明涉及一种用于动态应用的、邵氏A硬度为60至100的密封体，所述密封体包括含弹性材料和碳纳米管，相对于弹性材料的总重量，所述碳纳米管以0.1至20phr的量分布在所述弹性材料中。

技术领域

本发明涉及一种用于动态应用的密封体。本发明还涉及一种制备所述密封体的方法以及所述密封体在动态应用中的使用。

背景技术

用于动态应用的密封体密封其中密封和/或相对表面运动的系统。该运动可以既包括低频运动也包括高频运动，并且导致以下结果，即在所述密封体中产生摩耗，所述磨耗作为磨耗是可见的。这可能会导致产生摩擦热。此外，作为磨损的结果，可使密封体变得不密封或脱落。减少用于动态应用的密封体的磨损这个目的是延长部件寿命的持久要求。

已知的是，在密封体中引入不同的填充物，特别是硬的填充物，可以减少磨损。通常采用矿物填充物。由此，部件的寿命会显著延长。

现有技术已知的密封体的缺点在于，需要大量硬的填充物，以便引起足够的磨损减少。这导致不希望的密封体硬度提高。此外，硬的填充物导致在相对运转表面(轴输入端)严重磨耗，这同样可导致不密封性并因此导致密封提前失效。另外，寿命会因此被严重限制，从而用于动态应用的密封体在应用期间经常会遭受高温和高压，因此密封体的磨耗更强了。为了延长寿命，迄今为止反对大量填充物。

发明内容

本发明的目的在于，设计和改进开头所述类型的密封体，使得该密封体具有较长寿命并结合了适于密封应用的硬度。所述密封体还应该具有良好的机械性能，例如能够以极少量磨损(磨耗)和没有问题的低噪声运行。此外，密封体应适于在高温范围和/或高压下使用。

根据本发明，前面所述的目的通过提供一种用于动态应用的、邵氏A硬度为60至100的密封体来实现，所述密封体包括含橡胶的弹性材料和碳纳米管，相对于100重量份的橡胶，所述碳纳米管以0.1至20phr的量分布在所述弹性材料中。用于动态应用的密封体可以理解为：在待密封的系统中，密封体本身或者其相对表面进行动态运动。

碳纳米管是碳制成的、显微级小管状结构(分子纳米管)。它们的壁由碳制成，其中碳原子具有六边形的蜂窝状结构，并且每个都有三个结合伴侣(Bindungspartnern)。

根据本发明意外地发现，通过引入少量的碳纳米管可以实现密封体在动态应用中的磨损显著减少。这同样适于在高温应用中减少磨损。此外，为了实现该效果，令人吃惊地只需要少量，即少于20phr的碳纳米管。另外还发现，与相同邵氏A硬度的、矿物和/或碳黑填充的密封体相比，包含碳纳米管的密封体只显示了温和的硬度提高。因此，根据本发明的密封体可以特别适用于动态应用的硬度范围，即邵氏硬度A为60至100被生产。此外发现，考虑到用于密封技术应用的其他重要特性，例如摩擦系数、抗拉强度、断裂伸长率，与迄今为止使用的、传统的矿物填充物和/或碳黑相比，引入碳纳米管具有更好的特性图。此外发现，尽管混合物含有少量的填充物和具有高硬度，碳纳米管令人吃惊地只导致相对运动表面(轴输入端)少量磨耗。试验表明，根据DIN ISO 15113标准测量，根据本发明的密封体与添入的碳纳米管数量相关地具有小于1μ的摩擦系数。

在密封体中使用碳纳米管的另一个好处是：其可因此被赋予导电特性。对于不同的动态应用，例如径向轴密封环、液压密封、杆密封、活塞密封、膜片、波纹管，导电性与减少的磨损的结合特别有益。