本发明涉及高铁密封件材料技术领域，具体涉及一种高铁密封件用高强橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术：
橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。高弹性的高分子化合物。分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品由于其具有独特的性能，因此，橡胶是制作密封圈较好的原料。
橡胶密封件是密封装置中的一类通用基础元件橡胶密封件是密封技术中广泛应用的一类橡胶制品，由于其具有弹性模量小，伸长率高，耐透气性等优点而被广泛适用于安装在各种机械设备上。在工作环境中，机械设备的润滑系统中含有酸碱成分，容易渗透到密封件中，引起密封件的膨胀，影响了密封件的使用寿命，而且，长期恶劣的工作环境，如高温高压等加速了密封件的损坏率，密封件的更换周期短，给企业的连续生产带来了麻烦。
但是，目前所使用的橡胶密封材料还存在以下问题：
1、拉伸强度较低，力学性能不佳，无法满足高铁密封件等领域的力学性能要求；
2、耐老化性能差，弹性较差，压缩永久变形率较高，耐高温性能等较差，综合性能差。
基于上述情况，本发明提出了一种高铁密封件用高强橡胶复合材料及其制备方法，可有效解决以上问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高铁密封件用高强橡胶复合材料及其制备方法。本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的丁腈橡胶、天然橡胶、苯醚撑硅橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯、白炭黑、三氧化二铝、氧化锌、二异氰酸甲苯酯、抗老化剂、热稳定剂、交联剂，使本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料不仅具有良好的密封性能，且拉伸强度高，具有优异的力学性能；此外，耐老化性能好，使用寿命长。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种高铁密封件用高强橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：
丁腈橡胶55～68份、
天然橡胶20～26份、
苯醚撑硅橡胶9～12份、
马来酸酐接枝聚乙烯5～7份、
白炭黑4～7份、
三氧化二铝0.5～0.8份、
氧化锌1～1.4份、
二异氰酸甲苯酯0.07～0.09份、
抗老化剂2.5～4.5份、
热稳定剂2～4份、
交联剂2～4份。
本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的丁腈橡胶、天然橡胶、苯醚撑硅橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯、白炭黑、三氧化二铝、氧化锌、二异氰酸甲苯酯、抗老化剂、热稳定剂、交联剂，使本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料不仅具有良好的密封性能，且拉伸强度高，具有优异的力学性能；此外，耐老化性能好，使用寿命长。
优选的，所述高铁密封件用高强橡胶复合材料包括以下重量份的原料：
丁腈橡胶61份、
天然橡胶23份、
苯醚撑硅橡胶11份、
马来酸酐接枝聚乙烯6份、
白炭黑5.5份、
三氧化二铝0.65份、
氧化锌1.2份、
二异氰酸甲苯酯0.08份、
抗老化剂3份、
热稳定剂3份、
交联剂3份。
优选的，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物。
优选的，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物中交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的质量之比为1：2.5～3.2。
优选的，所述抗老化剂为防老剂4010。
优选的，所述热稳定剂为硬脂酸。
优选的，所述三氧化二铝为纳米三氧化二铝。
优选的，所述氧化锌为纳米氧化锌。
本发明还提供一种所述的高铁密封件用高强橡胶复合材料的制备方法，包括下列步骤：
1)将天然橡胶送入密炼机，在温度为140～150℃的条件下进行素炼10～15min，出料；素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
2)将丁腈橡胶、经步骤1)素炼后的天然橡胶、苯醚撑硅橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯在开炼机进行开炼混合，混炼均匀后，得到混合硅橡胶；
3)将混合硅橡胶送入密炼机中，加入白炭黑、三氧化二铝、氧化锌、抗老化剂、热稳定剂，在温度为103～108℃的条件下，混炼10～15min；然后在温度为113～118℃的条件下，继续混炼8～12min；然后降温至温度为108～110℃的条件下，加入二异氰酸甲苯酯、交联剂，继续混炼8～10min；然后排胶，经开炼机翻炼后下片、冷却；
4)步骤3)冷却后的胶料经压延机，进行压延成型；
5)将压延成型好的半成品送入75～80℃烘箱中预热；
6)将预热好的胶料投入模腔，并按其压延方向均匀径向排列，送入平板硫化机进行硫化，得到所述的耐老化硅橡胶密封材料。
本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料主要用做密封材料，如密封圈等，其应用领域不限于密封材料领域，还可用于其他领域。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的丁腈橡胶、天然橡胶、苯醚撑硅橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯、白炭黑、三氧化二铝、氧化锌、二异氰酸甲苯酯、抗老化剂、热稳定剂、交联剂，使本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料不仅具有良好的密封性能，且拉伸强度高，具有优异的力学性能；此外，耐老化性能好，使用寿命长。
本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料的原料中，添加了适当比例的苯醚撑硅橡胶，与丁腈橡胶、天然橡胶相互配合，作为复合基体材料，保证了高拉伸强度等良好的力学性能；
本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料的原料中，添加了适当比例的白炭黑、三氧化二铝，进一步提高了本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料的强度；
本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料的原料中，添加了适当比例的二异氰酸甲苯酯，在本发明的原料体系中，二异氰酸甲苯酯中的异氰酸基团可与其他组分中的活性基团如羟基、羧基等，发生反应，产生交联，降低产品中的小分子残留，还可提高产品的回弹性能，降低压缩永久变形率，提升产品的耐老化性能(主要是耐油、耐高温析出)。
本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料的原料中，添加了适当比例的交联剂，优选的，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物。优选的，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物中交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的质量之比为1：2.5～3.2。可使本发明的产品更好地产生交联，得到良好的网络交联体，可提高产品的回弹性能，降低压缩永久变形率。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种高铁密封件用高强橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：
丁腈橡胶55～68份、
天然橡胶20～26份、
苯醚撑硅橡胶9～12份、
马来酸酐接枝聚乙烯5～7份、
白炭黑4～7份、
三氧化二铝0.5～0.8份、
氧化锌1～1.4份、
二异氰酸甲苯酯0.07～0.09份、
抗老化剂2.5～4.5份、
热稳定剂2～4份、
交联剂2～4份。
优选的，所述高铁密封件用高强橡胶复合材料包括以下重量份的原料：
丁腈橡胶61份、
天然橡胶23份、
苯醚撑硅橡胶11份、
马来酸酐接枝聚乙烯6份、
白炭黑5.5份、
三氧化二铝0.65份、
氧化锌1.2份、
二异氰酸甲苯酯0.08份、
抗老化剂3份、
热稳定剂3份、
交联剂3份。
优选的，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物。
优选的，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物中交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的质量之比为1：2.5～3.2。
优选的，所述抗老化剂为防老剂4010。
优选的，所述热稳定剂为硬脂酸。
优选的，所述三氧化二铝为纳米三氧化二铝。
优选的，所述氧化锌为纳米氧化锌。
本发明还提供一种所述的高铁密封件用高强橡胶复合材料的制备方法，包括下列步骤：
1)将天然橡胶送入密炼机，在温度为140～150℃的条件下进行素炼10～15min，出料；素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
2)将丁腈橡胶、经步骤1)素炼后的天然橡胶、苯醚撑硅橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯在开炼机进行开炼混合，混炼均匀后，得到混合硅橡胶；
3)将混合硅橡胶送入密炼机中，加入白炭黑、三氧化二铝、氧化锌、抗老化剂、热稳定剂，在温度为103～108℃的条件下，混炼10～15min；然后在温度为113～118℃的条件下，继续混炼8～12min；然后降温至温度为108～110℃的条件下，加入二异氰酸甲苯酯、交联剂，继续混炼8～10min；然后排胶，经开炼机翻炼后下片、冷却；
4)步骤3)冷却后的胶料经压延机，进行压延成型；
5)将压延成型好的半成品送入75～80℃烘箱中预热；
6)将预热好的胶料投入模腔，并按其压延方向均匀径向排列，送入平板硫化机进行硫化，得到所述的耐老化硅橡胶密封材料。
实施例2：
一种高铁密封件用高强橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：
丁腈橡胶55份、
天然橡胶20份、
苯醚撑硅橡胶9份、
马来酸酐接枝聚乙烯5份、
白炭黑4份、
三氧化二铝0.5份、
氧化锌1份、
二异氰酸甲苯酯0.07份、
抗老化剂2.5份、
热稳定剂2份、
交联剂2份。
在本实施例中，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物。
在本实施例中，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物中交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的质量之比为1：2.5。
在本实施例中，所述抗老化剂为防老剂4010。
在本实施例中，所述热稳定剂为硬脂酸。
在本实施例中，所述三氧化二铝为纳米三氧化二铝。
在本实施例中，所述氧化锌为纳米氧化锌。
在本实施例中，所述的高铁密封件用高强橡胶复合材料的制备方法，包括下列步骤：
1)将天然橡胶送入密炼机，在温度为140℃的条件下进行素炼15min，出料；素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
2)将丁腈橡胶、经步骤1)素炼后的天然橡胶、苯醚撑硅橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯在开炼机进行开炼混合，混炼均匀后，得到混合硅橡胶；
3)将混合硅橡胶送入密炼机中，加入白炭黑、三氧化二铝、氧化锌、抗老化剂、热稳定剂，在温度为103℃的条件下，混炼15min；然后在温度为113℃的条件下，继续混炼12min；然后降温至温度为108℃的条件下，加入二异氰酸甲苯酯、交联剂，继续混炼10min；然后排胶，经开炼机翻炼后下片、冷却；
4)步骤3)冷却后的胶料经压延机，进行压延成型；
5)将压延成型好的半成品送入75℃烘箱中预热；
6)将预热好的胶料投入模腔，并按其压延方向均匀径向排列，送入平板硫化机进行硫化，得到所述的耐老化硅橡胶密封材料。
实施例3：
一种高铁密封件用高强橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：
丁腈橡胶68份、
天然橡胶26份、
苯醚撑硅橡胶12份、
马来酸酐接枝聚乙烯7份、
白炭黑7份、
三氧化二铝0.8份、
氧化锌1.4份、
二异氰酸甲苯酯0.09份、
抗老化剂4.5份、
热稳定剂4份、
交联剂4份。
在本实施例中，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物。
在本实施例中，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物中交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的质量之比为1：3.2。
在本实施例中，所述抗老化剂为防老剂4010。
在本实施例中，所述热稳定剂为硬脂酸。
在本实施例中，所述三氧化二铝为纳米三氧化二铝。
在本实施例中，所述氧化锌为纳米氧化锌。
在本实施例中，所述的高铁密封件用高强橡胶复合材料的制备方法，包括下列步骤：
1)将天然橡胶送入密炼机，在温度为150℃的条件下进行素炼10min，出料；素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
2)将丁腈橡胶、经步骤1)素炼后的天然橡胶、苯醚撑硅橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯在开炼机进行开炼混合，混炼均匀后，得到混合硅橡胶；
3)将混合硅橡胶送入密炼机中，加入白炭黑、三氧化二铝、氧化锌、抗老化剂、热稳定剂，在温度为108℃的条件下，混炼10min；然后在温度为118℃的条件下，继续混炼8min；然后降温至温度为110℃的条件下，加入二异氰酸甲苯酯、交联剂，继续混炼8min；然后排胶，经开炼机翻炼后下片、冷却；
4)步骤3)冷却后的胶料经压延机，进行压延成型；
5)将压延成型好的半成品送入80℃烘箱中预热；
6)将预热好的胶料投入模腔，并按其压延方向均匀径向排列，送入平板硫化机进行硫化，得到所述的耐老化硅橡胶密封材料。
实施例4：
一种高铁密封件用高强橡胶复合材料，包括以下重量份的原料：
丁腈橡胶61份、
天然橡胶23份、
苯醚撑硅橡胶11份、
马来酸酐接枝聚乙烯6份、
白炭黑5.5份、
三氧化二铝0.65份、
氧化锌1.2份、
二异氰酸甲苯酯0.08份、
抗老化剂3份、
热稳定剂3份、
交联剂3份。
在本实施例中，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物。
在本实施例中，所述交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的混合物中交联剂为过氧化锌和橡胶交联剂vp-4l的质量之比为1：2.8。
在本实施例中，所述抗老化剂为防老剂4010。
在本实施例中，所述热稳定剂为硬脂酸。
在本实施例中，所述三氧化二铝为纳米三氧化二铝。
在本实施例中，所述氧化锌为纳米氧化锌。
在本实施例中，所述的高铁密封件用高强橡胶复合材料的制备方法，包括下列步骤：
1)将天然橡胶送入密炼机，在温度为145℃的条件下进行素炼13min，出料；素炼完毕后的天然橡胶室温存放48h以上，备用；
2)将丁腈橡胶、经步骤1)素炼后的天然橡胶、苯醚撑硅橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯在开炼机进行开炼混合，混炼均匀后，得到混合硅橡胶；
3)将混合硅橡胶送入密炼机中，加入白炭黑、三氧化二铝、氧化锌、抗老化剂、热稳定剂，在温度为106℃的条件下，混炼13min；然后在温度为115℃的条件下，继续混炼10min；然后降温至温度为109℃的条件下，加入二异氰酸甲苯酯、交联剂，继续混炼9min；然后排胶，经开炼机翻炼后下片、冷却；
4)步骤3)冷却后的胶料经压延机，进行压延成型；
5)将压延成型好的半成品送入78℃烘箱中预热；
6)将预热好的胶料投入模腔，并按其压延方向均匀径向排列，送入平板硫化机进行硫化，得到所述的耐老化硅橡胶密封材料。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的高铁密封件用高强橡胶复合材料以及普通橡胶密封材料进行性能测试(参照标准hg/t2579-94进行测试)，测试结果如表1所示：
表1
从上表分析可知，本发明的高铁密封件用高强橡胶复合材料拉伸强度高，具有优异的力学性能；还具有良好的弹性，压缩永久变形率低。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。