[发明专利]一种复合橡胶、高耐磨密封件复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种复合橡胶、高耐磨密封件复合材料及其制备方法。本发明高耐磨密封件复合材料包括如下重量份数的组分：复合橡胶：133～150份、炭黑：50～70份、硫化剂：4～8份、偶联剂：4～7份、增塑剂：2～8份、防老剂：3.5～7份、活性氧化锌：3～5份、硬脂酸：0.5～1.5份；所述复合橡胶包括如下重量份数的组分：丁腈橡胶：80～90份、聚氨酯橡胶：20～10份、聚四氟乙烯微粉：20～30份、纳米补强剂：12～18份、有机锡热稳定剂：1～2份。本发明在制备复合材料时先单独炼制复合橡胶，再分步添加其他材料进行混炼，通过合理的配方设计和工艺优化，制得的复合材料具有优异的耐磨性能，可满足高速往复运动密封件产品的高耐磨要求，大幅提高了产品的使用寿命。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种复合橡胶、高耐磨密封件复合材料及其制备方法。

背景技术

随着国家产业转型升级步伐的加快，自动化设备和智能化设备出现井喷式增长，对高精度、长使用寿命的气动元器件和液压元器件的需求增长十分迅速。其中安装于液压和气动元器件或相关机械设备上的往复运动密封件在一定温度、压力及不同液体和气体中，可于静止或运动状态下起到密封作用，防止液体或气体泄漏。因此，作为液压和启动元器件的核心配件，往复运动密封件不仅需要有良好的弹性和密封性，对耐磨损、耐高温、耐腐蚀、耐油、抗老化、耐疲劳等性能也有较高要求。然而，现有的往复运动密封件因耐磨性能差、动态生热高、易产生老化变硬等缺陷，导致元器件密封失效而泄漏时有发生，产品使用寿命短，仅能承受大约10～100万次的往复运动，设备维修频次高，无法满足液压和气动元器件或其他密封机械设备高往复运动的使用要求。

目前往复运动密封件主要由氟橡胶、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶等材料制得，这类常见材料虽然有一定的弹性和密封性，但耐磨性能较差。由于液压和气动元器件在往复运动中会对设备造成不可避免的磨损，因而提高往复运动密封件的耐磨性能显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种合理配方的复合橡胶，并通过优化的工艺制得耐磨性能优异的密封件复合材料，进而大大提高产品使用寿命。

本发明的上述目的通过以下技术方案得以实施：

一种复合橡胶，包括如下重量份数的组分：丁腈橡胶：80～90份、聚氨酯橡胶：20～10份、聚四氟乙烯微粉：20～30份、纳米补强剂：12～18份、有机锡热稳定剂：1～2份。

耐磨、耐油、耐高温老化是往复运动密封件最重要的性能，提高耐磨、耐油和耐高温等性能也是延长产品使用寿命的关键。基于此，本发明的复合橡胶以耐油性和密封弹性良好的丁腈橡胶作为主材，但丁腈橡胶的耐磨性难以满足高速往复运动密封件的要求，需配合具有优异耐磨性和弹性的聚氨酯，同时添加低摩擦系数的聚四氟乙烯微粉，共同降低复合材料的摩擦系数，提高耐磨性能。聚四氟乙烯微粉还有较好的耐热性和耐候性，而聚氨酯的耐热性较差，本发明还添加了少量有机锡热稳定剂以改善复合橡胶的耐热性，有助于产品在高温、长时间运动状态下仍能维持复合橡胶足够的密封性能，而纳米补强剂则进一步增加复合橡胶的强度，使其具有更长的使用寿命。

在丁腈橡胶的基础上配合聚氨酯橡胶、聚四氟乙烯微粉实现性能上的互补，同时在纳米补强剂和有机锡热稳定剂的协作下共同改善了复合橡胶的耐磨、耐油和耐高温老化性能。若聚氨酯橡胶或聚四氟乙烯微粉的比例过大，反而会缩短产品的使用寿命，并且增大聚四氟乙烯份数还会影响橡胶密封件的强度。

进一步地，本发明所述复合橡胶包括如下重量份数的组分：丁腈橡胶： 85份、聚氨酯橡胶：15份、聚四氟乙烯微粉：25份、纳米补强剂：15份、有机锡热稳定剂：2份。

进一步地，本发明所述聚四氟乙烯微粉的粒径为0.5～5μm。

进一步地，本发明所述纳米补强剂的粒径为5～20nm。