[发明专利]一种低温耐油丁腈橡胶及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于橡胶密封材料的技术领域，特别是指一种低温耐油丁腈橡胶及其制备方法和应用。

背景技术

在航空航天领域，飞行器在8000米高空飞行时，环境温度将会在-70~100℃之间变化；在这种环境下，对于耐油密封材料除了要求具有优良的耐油性能之外，还要求具有非常好的耐低温性能。目前，现在所使用的普通丁腈橡胶材料、氟橡胶材料和氟硅橡胶材料均不能够很好的满足航空航天领域的使用要求，给飞行器带来了很大的安全隐患，限制了国防科技及武器装备的发展。而且，现有的氟硅橡胶材料的生产成本极高，目前还没有形成大规模的工业化生产；还有一些耐油密封材料采用多种胶料并用，其混炼工艺复杂，所得密封材料的性能差，不能耐低温，耐油性差，其物理机械性能（如拉伸强度、扯断伸长率）以及密封材料与聚四氟乙烯薄膜的粘合强度低，还存在耐液体性能大，特别是在出现耐液体性能小于零的情况，这会严重影响材料的密封性能。

发明内容

本发明提供一种低温耐油丁腈橡胶及其制备方法和应用，解决了现有技术中橡胶密封材料耐油性、耐低温性能和物理机械性能不能兼得而导致其无法满足航空航天密封材料的需要的问题。

本发明的一种低温耐油丁腈橡胶，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括以下重量份的组分：硅氧烷改性丁腈胶80~120份、氧化锌5~10份、硬脂酸0.5~1.5份、防老剂NAPM 1~3份，复合补强剂80~120份、复合硫化剂1~5份、促进剂1~3份、TP-90B助剂20~40份。

本发明的这种低温耐油丁腈橡胶具有优异耐低温性能，适用于-70~100℃的环境条件下，具有良好的耐油性能，解决了机载的极低温环境条件的问题，于10#航空液压油中能承受13MPa的压力密封不泄露，解决了机载的密封性问题；该低温耐油丁腈橡胶的耐液体性能小，在8000米高空以及-70℃低温下有良好的回弹性和密封性能，保证了机载设备的安全运行，提高了航空器的飞行安全，满足了国防科技及武器装备发展的需要，填补了高耐低温橡胶材料的空白。

作为一种优选的实施方案，所述复合补强剂为高耐磨炭黑与快压出炭黑按照重量比为1:4~1:2复合而成。由于丁腈橡胶是一种非结晶性、无定型的聚合物，本身的拉伸强度较低；而高耐磨炭黑具有独特的物理结构，是丁腈橡胶的优良的补强剂，采用高耐磨炭黑与快压出炭黑复合而成复合补强剂可以进一步提高丁腈橡胶的拉伸强度。

作为一种优选的实施方案，所述复合硫化剂为硫磺、DCP与双二五硫化剂按照重量比为1~3:1~2:2~4复合而成。由于硫磺能够明显改变橡胶的强度和伸长率等性能，但是，对其压缩耐寒系数影响不大；而过氧化物硫化剂可以明显增大其压缩耐寒系数，采用硫磺、DCP与双二五硫化剂复合而成的复合硫化体系可以达到改善橡胶物理性能的目的。

作为一种优选的实施方案，所述复合促进剂为促进剂TE与促进剂DM按照重量比为3:1~1:1复合而成。本发明的防老剂NAPM为键合型防老剂，是兼有防老和聚合功能的双功能化合物，这种化合物在复合硫化剂和促进剂的存在下与硅氧烷改性丁腈胶接枝共聚，并保留它的防老特性，使之具有不迁移，不污染，不挥发和不被抽出的特点，从而起到长时间防护效果。本发明的TP-90B助剂除了具有很好的增速性能以外，还可明显改善橡胶的耐寒性能；与油类接触时不易溶出，在混炼过程中还可以缓解胶料的轻微焦烧问题。

作为一种优选的实施方案，所述硅氧烷改性丁腈胶为低聚硅氧烷改性丁腈胶，所述低聚硅氧烷改性丁腈胶的改性比例为20~60%。由于硅氧烷以Si-O-Si为主链，以Si-C为侧链，兼具无机和有机性质，其特殊的分子结构使得聚硅氧烷具有其他材料所无法比拟的低温性能，与丁腈橡胶复配可以明显改善丁腈橡胶的低温性能。