1.本发明涉及密封填料领域，尤其是涉及干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料其制备方法和应用。
背景技术：
2.抽空干燥机构在真空干燥时，如果密封性不够好，会造成外置设备过多的能源消耗以及成本的增高，工件常常由于不能充分接触气体而不能够被充分干燥，工件干燥不彻底对后面的工序及工件本身有损伤。夹布组合v形密封是干燥机过滤器常用的一种密封形式，例如专利cn212775007u公开了一种v形组合密封件，设有压环、v形密封圈和支撑环，以此进行活塞杆的密封，且密封稳定强，结构优化，使用寿命长；同时可通过增减v形密封圈的数量，从而适应不同规格的活塞杆，增强使用性能。但是该密封件主要通过结构优化密封性，一方面结构复杂不利于制造，另一方面材料本身的耐高温、耐磨性有限，例如夹布组合v形密封通常由丁腈橡胶棉纤维夹布制造，丁腈橡胶只能在100℃以下环境中长期使用。据此需要一种理想的解决方案。
技术实现要素：
3.本发明为了克服密封填料耐磨性不佳的问题，提供干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料，选用耐高温、耐磨的氟橡胶，并添加适量的高耐磨炭黑进一步提高氟橡胶的耐磨性。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料，原料按质量份数计，包括100份氟橡胶、10-20份氧化镁、15-35份炭黑、5-10份促进剂和3-6份硫化剂，所述炭黑中含30-50wt％的高耐磨炭黑。氟橡胶具有优异的耐热性、耐油性、耐腐蚀性、耐磨性和耐大气老化性，氟橡胶优良的物理机械性能使其能适用于各种波动的工况环境。炭黑用于补强，高耐磨炭黑可以进一步提高氟橡胶的耐磨性，不过高耐磨炭黑的用量需要控制在合理范围才能发挥最佳的效果。
5.作为优选，所述炭黑为n990，所述高耐磨炭黑为n330。炭黑n990优点主要表现在：一、粒子尺寸和分布，平均粒子尺寸为280nm，氮表面积7-11平方米/克，吸磺值为10克/公斤，ctab法表面积为9平方米/克；二、粒子聚集度很小或说结构很低，显示为许多单独的球形炭黑粒子，其它部分由为数不多的熔接粒子组成，对比其它品种炭黑，整体聚集度很低。炭黑n330是补强性能良好的产品，能赋予胶粒较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。
6.作为优选，所述氟橡胶中含多羟基氟橡胶；所述高耐磨炭黑经过环氧硅烷偶联剂改性处理，包括以下步骤：将高耐磨炭黑分散在乙醇溶液中，加热至40-60℃，加入环氧硅烷偶联剂，搅拌条件下回流反应2-3h，反应液过滤得硅烷改性炭黑。
7.高耐磨炭黑经过环氧硅烷偶联剂改性处理，不但有利于分散，而且使表面带上了
容易参与反应的环氧基团，氟橡胶中含多羟基氟橡胶，在叔胺的催化下100℃左右羟基即可进攻环氧基发生反应。羟基氟橡胶和改性高耐磨炭黑进行交联反应产生网络结构，氟橡胶将高耐磨炭黑包覆在其中，两者的联结更可靠。所以一方面高耐磨炭黑表面被包覆着，可以提高耐磨性，另一方面，高耐磨炭黑不易脱落、稳定性好。
8.作为优选，所述环氧硅烷偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷，所述环氧硅烷偶联剂与高耐磨炭黑的质量比为(1-4):5。
9.作为优选，所述分散的条件为：200-220w功率下超声0.5-1h。
10.作为优选，所述氟橡胶中含10-30wt％的多羟基氟橡胶，所述多羟基氟橡胶的羟基官能度为2-4。所述多羟基氟橡胶为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-氯四氟乙烯共聚物、氟醚橡胶或氟化磷腈橡胶为基体的多元醇，或含氟丙烯酸酯共聚物多元醇。进一步优选为端羟基偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物型液体氟橡胶，分子量860g/mol。
11.本发明还提供所述干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料的制备方法，包括以下步骤：1)将密封填料的各原料加入混炼设备中，90-110℃混炼2-10min得到氟橡胶混炼胶；2)将步骤1)得到的氟橡胶混炼胶进行硫化、成型。
12.作为优选，密封填料的原料中所述氟橡胶中含多羟基氟橡胶，所述高耐磨炭黑经过环氧硅烷偶联剂改性处理，步骤1)混炼时还加入叔胺，所述叔胺选自双(二甲胺基乙基)醚、n-甲基吗啉或三乙烯二胺，叔胺用量为密封填料的各原料质量和的0.5-2％。
13.本发明还提供所述干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料的应用，将所述密封填料与芳纶布复合，制得氟橡胶夹布组合v形密封圈，采用现有技术，也可参照以下步骤：(1)氟橡胶夹布的制备将密封填料(即制备方法中的氟橡胶混炼胶)薄通成0.5～2mm薄片，分隔成条状后与混合溶剂加入搅拌机中，搅拌2～4小时后得到氟胶浆，其中混合溶剂由如下质量比的溶剂组成，甲基异丁基甲酮:乙酸丁酯:120号溶剂汽油＝100～150:50～100:20～50，氟橡胶混炼胶与混合溶剂的质量比为1:2.5～3.5；将所得到的氟胶浆通过刮涂机涂敷在芳纶布上，干燥后得到氟橡胶夹布；(2)氟橡胶夹布组合v形密封圈的制备氟橡胶夹布经预成型后装入硫化模具中，165～175℃下在平板硫化机上硫化10～30min，修剪飞边后经200～230℃二次硫化2～4h即得到氟橡胶夹布v形密封圈，将所得氟橡胶夹布v形密封圈组合即得到氟橡胶夹布组合v形密封圈。
14.因此，本发明的有益效果为：(1)选用耐高温、耐磨的氟橡胶，并添加适量的高耐磨炭黑进一步提高氟橡胶的耐磨性；(2)羟基氟橡胶和改性高耐磨炭黑进行交联反应产生网络结构，氟橡胶将高耐磨炭黑包覆在其中，两者的联结更可靠。所以一方面高耐磨炭黑表面被包覆着，可以提高耐磨性，另一方面，高耐磨炭黑不易脱落、稳定性好。(3)将氟橡胶与芳纶布组合，进一步提高密封填料的耐磨性。
具体实施方式
15.下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
16.本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
17.总实施例干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料，原料按质量份数计，包括100份氟橡胶、10-20份氧化镁、15-35份炭黑、5-10份促进剂和3-6份硫化剂，所述炭黑中含30-50wt％的高耐磨炭黑。
18.所述干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料的制备方法，包括以下步骤：1)将密封填料的各原料加入混炼设备中，90-110℃混炼2-10min得到氟橡胶混炼胶；2)将步骤1)得到的氟橡胶混炼胶进行硫化、成型。一段硫化的硫化温度为140-160℃，硫化时间为0.5h；二段硫化先在常温下硫化1h，然后依次升温至90-110℃、110-130℃分别硫化1h，再升温至150℃硫化0.5h，继续升温至200℃硫化12h，最后冷却到80℃以下后下片。成型压力为20mpa、温度为170-180℃、时间为10-15min。
19.作为优选，所述氟橡胶中含10-30wt％的多羟基氟橡胶，所述多羟基氟橡胶的羟基官能度为2-4。所述多羟基氟橡胶为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-氯四氟乙烯共聚物、氟醚橡胶或氟化磷腈橡胶为基体的多元醇，或含氟丙烯酸酯共聚物多元醇。
20.所述高耐磨炭黑经过环氧硅烷偶联剂改性处理，包括以下步骤：将高耐磨炭黑分散在乙醇溶液中，加热至40-60℃，加入环氧硅烷偶联剂，搅拌条件下回流反应2-3h，反应液过滤得硅烷改性炭黑。所述环氧硅烷偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷，所述环氧硅烷偶联剂与炭黑n330的质量比为(1-4):5。所述分散的条件为200-220w功率下超声0.5-1h。
21.制备的步骤1)中，混炼时还加入叔胺，所述叔胺选自双(二甲胺基乙基)醚、n-甲基吗啉或三乙烯二胺，叔胺用量为密封填料的各原料质量和的0.5-2％。
22.所述干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料的应用，将所述密封填料与芳纶布复合，制得氟橡胶夹布组合v形密封圈，参照以下步骤：(1)氟橡胶夹布的制备将密封填料(即制备方法中的氟橡胶混炼胶)薄通成0.5～2mm薄片，分隔成条状后与混合溶剂加入搅拌机中，搅拌2～4小时后得到氟胶浆，其中混合溶剂由如下质量比的溶剂组成，甲基异丁基甲酮:乙酸丁酯:120号溶剂汽油＝100～150:50～100:20～50，氟橡胶混炼胶与混合溶剂的质量比为1:2.5～3.5；将所得到的氟胶浆通过刮涂机涂敷在芳纶布上，干燥后得到氟橡胶夹布；(2)氟橡胶夹布组合v形密封圈的制备氟橡胶夹布经预成型后装入硫化模具中，165～175℃下在平板硫化机上硫化10～30min，修剪飞边后经200～230℃二次硫化2～4h即得到氟橡胶夹布v形密封圈，将所得氟橡胶夹布v形密封圈组合即得到氟橡胶夹布组合v形密封圈。
23.实施例1干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料，原料为10kg氟橡胶、1.5kg氧化镁、1.5kg
炭黑n990、1kg高耐磨炭黑n330、0.7kg促进剂m4(tdn-204树脂)和0.5kg 3#硫化剂。
24.所述干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料的制备方法，步骤为：1)将密封填料的各原料加入混炼设备中，100℃混炼8min得到氟橡胶混炼胶；2)将步骤1)得到的氟橡胶混炼胶进行硫化、成型。一段硫化的硫化温度为150℃，硫化时间为0.5h；二段硫化先在常温下硫化1h，然后依次升温至100℃、120℃分别硫化1h，再升温至150℃硫化0.5h，继续升温至200℃硫化12h，最后冷却到80℃以下后下片。成型压力为20mpa、温度为180℃、时间为12min。
25.所述干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料的应用，步骤为：(1)将步骤1)得到的氟橡胶混炼胶薄通成1mm薄片，分隔成条状后与混合溶剂加入搅拌机中，搅拌3h后得到氟胶浆，其中混合溶剂由如下质量比的溶剂组成，甲基异丁基甲酮:乙酸丁酯:120号溶剂汽油＝100:50:30，氟橡胶混炼胶与混合溶剂的质量比为1:3；将所得到的氟胶浆通过刮涂机涂敷在芳纶布上，干燥后得到氟橡胶夹布；(2)氟橡胶夹布组合v形密封圈的制备氟橡胶夹布经预成型后装入硫化模具中，170℃下在平板硫化机上硫化20min，修剪飞边后经220℃二次硫化3h即得到氟橡胶夹布v形密封圈，将所得氟橡胶夹布v形密封圈组合即得到氟橡胶夹布组合v形密封圈。
26.实施例2干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料，原料为10kg氟橡胶、1.5kg氧化镁、1.5kg炭黑n990、1kg改性高耐磨炭黑、0.7kg促进剂m4(tdn-204树脂)和0.5kg 3#硫化剂。所述氟橡胶中含2kg多羟基氟橡胶，所述多羟基氟橡胶是羟基官能度为3的含氟丙烯酸酯共聚物多元醇。
27.所述改性高耐磨炭黑的制备方法为：将高耐磨炭黑n330分散在乙醇溶液中，200w功率下超声1h，然后加热至50℃，加入0.6kg 3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，搅拌条件下回流反应2h，反应液过滤得硅烷改性炭黑。
28.所述干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料的制备方法，步骤为：1)将密封填料的各原料和7.6kg三乙烯二胺加入混炼设备中，100℃混炼8min得到氟橡胶混炼胶；2)将步骤1)得到的氟橡胶混炼胶进行硫化、成型。一段硫化的硫化温度为150℃，硫化时间为0.5h；二段硫化先在常温下硫化1h，然后依次升温至100℃、120℃分别硫化1h，再升温至150℃硫化0.5h，继续升温至200℃硫化12h，最后冷却到80℃以下后下片。成型压力为20mpa、温度为180℃、时间为12min。
29.所述干燥机与过滤器用高耐磨组合密封填料的应用，同实施例1。
30.实施例3与实施例2的区别在于，所述氟橡胶中含4kg多羟基氟橡胶。
31.对比例1与实施例1的区别在于，原料中不含高耐磨炭黑n330，其量用炭黑n990补齐。
32.对比例2与实施例1的区别在于，原料中高耐磨炭黑n330的质量为2kg。
33.对比例3与实施例2的区别在于，所述氟橡胶中不含多羟基氟橡胶。
34.性能测试对上述各实施例和对比例制得的密封填料进行耐热、耐磨性能测试。其中，耐热性能测试条件：根据gb/t3512-2001测试，将材料置于老化试验箱内，在70℃下，经72h热空气老化试验；耐磨性能测试条件：按gb/t1689-1998测定材料的磨耗量。
35.结果如下表所示。 拉伸强度变化率％硬度变化率％磨耗指数mm实施例1-103150实施例2-71168实施例3-72161对比例1-126132对比例2-115145对比例3-82157
36.从表中可以看出，本发明实施例1选用耐高温、耐磨的氟橡胶，并添加适量的高耐磨炭黑进一步提高了氟橡胶的耐磨性。对比例1不含高耐磨炭黑，对比例2高耐磨炭黑用量过多，密封填料的耐磨性均不如实施例1。
37.实施例2对高耐磨炭黑进行环氧基硅烷改性，并在氟橡胶中加入含羟基的氟橡胶，两者产生交联反应，显著提高密封填料的耐磨性。实施例3中含羟基的氟橡胶过量，密封填料的耐磨性反而下降，推测是过度包覆影响高耐磨炭黑发挥作用。对比例3仅对高耐磨炭黑进行环氧基硅烷改性，未在氟橡胶中加入含羟基的氟橡胶，效果比实施例1好但是不如实施例2，说明虽然对高耐磨炭黑进行硅烷改性可以提高高耐磨炭黑的分散性，但是本发明耐磨性的提高更依赖的是环氧硅烷和羟基氟橡胶的交联反应。
38.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。