專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橡塑密封領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封件是常見(jiàn)的橡膠密封件，俗稱油封。油封的作用一般就是將傳動(dòng)部件中需要潤(rùn)滑的部件與出力部件隔離，不至于讓潤(rùn)滑油滲漏。常用油封主要包含以下幾種形式無(wú)骨架純膠油封(J形，Z形純膠油封)、帶金屬骨架型(全包骨架，半包骨架)、帶織物骨架型(夾布油封)等。具體形式可參考GBT 9877,GBT 1387UDIN 3761、JIS B2402。無(wú)骨架純膠油封的斷面結(jié)構(gòu)如圖I所示，帶金屬骨架油封的斷面結(jié)構(gòu)如圖2所示，帶織物骨架油封的斷面結(jié)構(gòu)如圖3所示。骨架就如同混凝土構(gòu)件里面的鋼筋，起到加強(qiáng)的作用，并使 油封能保持形狀及張力。無(wú)骨架純膠油封的加工工藝流程如圖4所示，無(wú)骨架純膠油封具有無(wú)需骨架加工過(guò)程，需要工序少、安裝容易的特點(diǎn)，但是外圓密封能力差，只能密封油脂類工況。帶金屬骨架油封的加工工藝流程如圖5所示，帶金屬骨架型油封外圓密封能力好，但是公差要求精密，安裝不便，且骨架加工工序非常長(zhǎng)。帶織物骨架油封的加工工藝流程如圖6所示，帶織物骨架油封加工工序、外圓密封保持能力以及公差要求均介于純膠油封和金屬骨架油封之間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料，該骨架材料生產(chǎn)的油封具有純膠油封的短加工過(guò)程，外圓密封保持能力超過(guò)帶織物骨架油封，接近金屬骨架類油封。本發(fā)明的另一目的在于提供上述旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供上述旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料由丁腈橡膠體系、環(huán)氧樹(shù)脂體系和芳綸漿柏體系復(fù)合而成。所述的丁腈橡膠體系包括如下按重量份計(jì)的組分(以丁腈橡膠重量份為100份計(jì))丁腈橡膠100份，氧化鋅3 5份，硬脂酸O. 5 2. 5份，填充補(bǔ)強(qiáng)劑50 100份，防老劑I 4份，硫化劑2 4份，促進(jìn)劑2. 5 7份；所述的硫化劑優(yōu)選為4-4’- 二硫化二嗎啉(硫化劑DTDM)，所述的促進(jìn)劑優(yōu)選為二硫化二苯并噻唑(促進(jìn)劑DM) I. 5 2. 5份、N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促進(jìn)劑CZ)O. 5 2份、二硫化四乙基秋蘭姆(促進(jìn)劑TETD)0. 5 I. 5份和二硫化四甲基秋蘭姆(促進(jìn)劑TMTD) O. 5 I份的混合體系。所述的丁腈橡膠優(yōu)選為丙烯腈含量為33 35wt%、門(mén)尼黏度(ML1+4，100°C )為30 45的丁腈橡膠,如南帝公司Nancar的3345、朗盛公司Perbunan NT3430。33 35wt%丙烯腈的丁腈橡膠提供了相應(yīng)的耐油性能，又保持了合適的低溫性能；低門(mén)尼黏度的丁腈橡膠使得混煉后的復(fù)合混煉膠具有較低的門(mén)尼黏度，便于和液體環(huán)氧樹(shù)脂共混更均勻，降低擠出時(shí)生熱，便于膠料順利擠出。所述的填充補(bǔ)強(qiáng)劑優(yōu)選為炭黑、白炭黑、硅藻土和碳酸鈣等中的至少一種；所述的炭黑優(yōu)選為粒徑在40 IOOnm的炭黑，如快壓出炭黑N550、半補(bǔ)強(qiáng)炭黑N774等。所述的防老劑優(yōu)選為2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合物(防老劑RD)、2_硫醇基苯并咪唑鋅鹽(防老劑MBZ)和N-異丙基-N’ -苯基對(duì)苯二胺(防老劑4010NA)等中的至少一種。本發(fā)明為無(wú)硫硫化體系，由硫化劑和促進(jìn)劑組成。硫化劑為含硫化合物，如4，4’ - 二硫化二嗎啉(DTDM)等，促進(jìn)劑為秋蘭姆，如二硫化四乙基秋蘭姆(促進(jìn)劑TETD)、二硫化四甲基秋蘭姆(促進(jìn)劑TMTD)等，苯并噻唑，如二硫化二苯并噻唑(促進(jìn)劑DM)等；次磺 酰胺，如N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促進(jìn)劑CZ)等。無(wú)硫硫化體系可延長(zhǎng)膠料焦燒時(shí)間，與相對(duì)反應(yīng)較慢的環(huán)氧固化體系保持交聯(lián)速度匹配性較好。所述的環(huán)氧樹(shù)脂體系包括如下按重量份計(jì)的組分環(huán)氧樹(shù)脂80 120份，固化劑8 10份，固化促進(jìn)劑I 4份，內(nèi)脫模劑4 10份。所述的環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)選為環(huán)氧值為O. 38 O. 54mol/100g的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，如E-44，E-51。環(huán)氧值為O. 38 O. 54的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂在常溫下為液體，混煉過(guò)程中可有效降低混煉膠的門(mén)尼黏度，起到增塑劑作用，便于膠料擠出，并且起到浸潤(rùn)芳綸漿柏的作用，使得丁腈橡膠和芳綸漿柏更好的結(jié)合在一起，高溫固化后提供強(qiáng)度、硬度、剛度，提供產(chǎn)品外圓密封力的保持性。所述的固化劑優(yōu)選為潛固型、中高溫多胺類環(huán)氧固化劑，如雙氰胺；所述的固化促進(jìn)劑優(yōu)選為有機(jī)脲類化合物，如甲苯雙二甲脲。雙氰胺-有機(jī)脲固化體系保證了環(huán)氧體系在常溫下可有效長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存不固化，與橡膠硫化體系的反應(yīng)溫度基本一致，落在150 170°C區(qū)間。所述的內(nèi)脫模劑優(yōu)選為脂肪酸鹽類、蠟類和硅油類化合物中的至少一種，如硬脂酸鋅、油酸酰胺、石蠟、棕櫚蠟和乙烯基硅油等。環(huán)氧樹(shù)脂為高粘性物質(zhì)，為避免混煉時(shí)粘附輥筒、擠出時(shí)粘附螺桿以及熱模壓硫化時(shí)膠料粘附模具，必須加入適量的內(nèi)脫模劑以保證良好的工藝性能。所述的芳綸漿柏體系包括如下按重量份計(jì)的組分芳綸漿柏35 50份，分散劑35 50份。所述的芳纟侖衆(zhòng)柏優(yōu)選為平均長(zhǎng)度為2 2. 5mm、表面積為5 10m2/g的芳纟侖1414漿柏。硫化成型后芳綸漿柏提供產(chǎn)品的硬度、強(qiáng)度、剛度，和產(chǎn)品外圓密封力的保持性。所述的分散劑優(yōu)選為炭黑和白炭黑中的至少一種，如N550炭黑，N255白炭黑。上述旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料的制備方法，包括如下步驟( I)芳綸漿柏體系的預(yù)處理取35 50份芳綸漿柏與35 50份分散劑混勻，將O. 35 O. 5份偶聯(lián)劑噴淋于芳綸漿柏表面，攪拌混勻得到處理過(guò)的芳綸漿柏。(2)旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料的制備
膠料的混煉在開(kāi)放式混煉機(jī)上進(jìn)行，混煉操作工藝如下將100份丁腈橡膠以O(shè). 2 O. 5mm的棍距薄通3 5次，再以I I. 5mm的棍距包輥；然后加入3 5份氧化鋅、O. 5 2. 5份硬脂酸和I 4份防老劑，吃粉后，割刀3 5次；再將輥距調(diào)至I. 5 2. Omm,分3 5次交替加入50 100份填充補(bǔ)強(qiáng)劑和80 120份環(huán)氧樹(shù)脂，割刀3 5次；加入8 10份固化劑、I 4份固化促進(jìn)劑和4 10份內(nèi)脫模劑，吃粉后，割刀3 5次；加入2 4份硫化劑和2. 5 7份促進(jìn)劑，吃粉后，割刀3 5次；加入步驟(I)得到的處理過(guò)的芳綸漿柏，吃粉后，割刀3 5次；再以O(shè). 2 O. 5mm的輥距薄通打三角包3 5次，然后以4 6mm的輥距下片，得到旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料。上述各原料份數(shù)均以重量份計(jì)。步驟(I)中所述的芳綸漿柏與分散劑的重量比優(yōu)選為1:1。
步驟(I)中所述的偶聯(lián)劑優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑，如KH-550或Si_69，偶聯(lián)劑的用量?jī)?yōu)選為芳綸漿柏重量的1%。步驟(I)中所述的攪拌混勻優(yōu)選為用高速攪拌機(jī)1000 2000rpm攪拌15分鐘。步驟(2)中所述的混煉的過(guò)程中輥筒的表面溫度控制在80°C以下。上述旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料在旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈(油封)中的應(yīng)用。一種旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈(油封)，通過(guò)包括如下步驟的方法制備得到將上述旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料通過(guò)膠料切片機(jī)、螺桿擠出機(jī)或精密預(yù)成型機(jī)等，按照產(chǎn)品實(shí)際需求，進(jìn)行半成品預(yù)成型得到骨架半成品；將骨架半成品與唇口膠一起模壓硫化得到旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈(油封)。本發(fā)明旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈的斷面結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。本發(fā)明旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料的結(jié)構(gòu)中，丁腈橡膠體系使得擠出加工成為可能，環(huán)氧樹(shù)脂體系在混煉和擠出過(guò)程中起增塑劑的作用，固化后提供了骨架材料需要的硬度、強(qiáng)度以及可以充分浸潤(rùn)芳綸漿柏，增加芳綸漿柏與橡膠體系的相容性和粘合力，芳綸漿柏體系提供了骨架需要的硬度、強(qiáng)度以及剛度，增加了骨架材料的耐磨性能，提高了油封外圓密封保持能力。三種體系分別提供各自特性，缺一不可，共同為油封提供骨架支撐作用。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料與織物骨架，金屬骨架相比有著顯著工藝優(yōu)勢(shì)，成本優(yōu)勢(shì)、較好外圓密封保持力特性，具體如表I所示。表I :各種骨架材料以及油封的對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料，其特征在于由丁腈橡膠體系、環(huán)氧樹(shù)脂體系和芳綸漿柏體系復(fù)合而成； 所述的丁腈橡膠體系包括如下按重量份計(jì)的組分丁腈橡膠100份，氧化鋅3 5份，硬脂酸O. 5 2. 5份，填充補(bǔ)強(qiáng)劑50 100份，防老劑I 4份，硫化劑2 4份，促進(jìn)劑2. 5 7份；所述的硫化劑為4-4’ - 二硫化二嗎啉，所述的促進(jìn)劑為二硫化二苯并噻唑I. 5 2. 5份、N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺O. 5 2份、二硫化四乙基秋蘭姆O. 5 I. 5份和二硫化四甲基秋蘭姆O. 5 I份的混合體系； 所述的環(huán)氧樹(shù)脂體系包括如下按重量份計(jì)的組分環(huán)氧樹(shù)脂80 120份，固化劑8 10份，固化促進(jìn)劑I 4份，內(nèi)脫模劑4 10份； 所述的芳綸漿柏體系包括如下按重量份計(jì)的組分芳綸漿柏35 50份，分散劑35 50份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料，其特征在于 所述的丁腈橡膠為丙烯腈含量為33 35wt%、門(mén)尼黏度(ML1+4，100°C)為30 45的丁腈橡膠； 所述的填充補(bǔ)強(qiáng)劑為炭黑、白炭黑、硅藻土和碳酸鈣中的至少一種；所述的炭黑為粒徑在40 IOOnm的炭黑； 所述的防老劑為2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合物、2-硫醇基苯并咪唑鋅鹽和N-異丙基-N’ -苯基對(duì)苯二胺中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料，其特征在于 所述的環(huán)氧樹(shù)脂為環(huán)氧值為O. 38 O. 54mol/100g的雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂； 所述的固化劑為潛固型、中高溫多胺類環(huán)氧固化劑； 所述的固化促進(jìn)劑為有機(jī)脲類化合物； 所述的內(nèi)脫模劑為脂肪酸鹽類、蠟類和硅油類化合物中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料，其特征在于 所述的固化劑為雙氰胺；所述的固化促進(jìn)劑為甲苯雙二甲脲。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料，其特征在于 所述的芳綸漿柏為平均長(zhǎng)度為2 2. 5_、表面積為5 10m2/g的芳綸1414漿柏； 所述的分散劑為炭黑和白炭黑中的至少一種。
6.權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟 (1)芳綸漿柏體系的預(yù)處理 取35 50份芳綸漿柏與35 50份分散劑混勻，將O. 35 O. 5份偶聯(lián)劑噴淋于芳綸漿柏表面，攪拌混勻，得到處理過(guò)的芳綸漿柏； (2)旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料的制備 膠料的混煉在開(kāi)放式混煉機(jī)上進(jìn)行，混煉操作工藝如下 將100份丁腈橡膠以O(shè). 2 O. 5mm的棍距薄通3 5次,再以I I. 5mm的棍距包棍；然后加入3 5份氧化鋅、O. 5 2. 5份硬脂酸和I 4份防老劑，吃粉后，割刀3 5次；再將輥距調(diào)至I. 5 2. Omm,分3 5次交替加入50 100份填充補(bǔ)強(qiáng)劑和80 120份環(huán)氧樹(shù)脂，割刀3 5次；加入8 10份固化劑、I 4份固化促進(jìn)劑和4 10份內(nèi)脫模劑，吃粉后，割刀3 5次；加入2 4份硫化劑和2. 5 7份促進(jìn)劑，吃粉后，割刀3 5次；加入步驟(I)得到的處理過(guò)的芳綸漿柏，吃粉后，割刀3 5次；再以O(shè). 2 O. 5mm的輥距薄通打三角包3 5次，然后以4 6mm的輥距下片，得到旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料； 上述各原料份數(shù)均以重量份計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料的制備方法，其特征在于 步驟(I)中所述的芳綸漿柏與分散劑的重量比為1:1; 步驟(I)中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的用量為芳綸漿柏重量的1%; 步驟(I)中所述的攪拌混勻?yàn)橛酶咚贁嚢铏C(jī)1000 2000rpm攪拌15分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料的制備方法，其特征在于 步驟(2)中所述的混煉的過(guò)程中輥筒的表面溫度控制在80°C以下。
9.權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料在旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈中的應(yīng)用。
10.一種旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈，通過(guò)包括如下步驟的方法制備得到將權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料通過(guò)膠料切片機(jī)、螺桿擠出機(jī)或精密預(yù)成型機(jī)，按照產(chǎn)品實(shí)際需求，進(jìn)行半成品預(yù)成型得到骨架半成品；將骨架半成品與唇口膠一起模壓硫化得到旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于橡塑密封領(lǐng)域。旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料由丁腈橡膠體系、環(huán)氧樹(shù)脂體系和芳綸漿粕體系復(fù)合而成。通過(guò)將芳綸漿粕體系預(yù)處理，把丁腈橡膠體系、丁腈橡膠體系和預(yù)處理好的芳綸漿粕在開(kāi)放式混煉機(jī)上進(jìn)行膠料的混煉，得到旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈骨架材料。該骨架材料經(jīng)過(guò)擠出成型，與唇口膠半成品一起模壓硫化得到旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈。測(cè)試結(jié)果表明，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸用唇形密封圈生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，安裝難度適中，外圓密封力保持能力優(yōu)良。
文檔編號(hào)C08K3/36GK102875858SQ201210362699
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者向宇, 肖風(fēng)亮, 葉素娟 申請(qǐng)人:廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司