一种新型防爆电机用橡胶密封圈及其生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于密封圈技术领域，特别涉及一种防爆电机用新型橡胶密封圈。
【背景技术】
[0002] 我国的防爆电机用橡胶密封圈主要使用的橡胶材料为氯丁橡胶（CR)、天然橡胶 (NR)。氯丁橡胶本身具有优异的耐油性，耐磨性，但由于CR的耐臭氧能力和耐低温性能不 佳，尤其是当橡胶在较大应力的情况下，在低温下由于结晶而显著硬化，变得不堪使用，所 以在防爆电机中使用寿命较短，且易引起放电造成事故。三元乙丙橡胶为高饱和性橡胶， 具有良好的耐热性能，耐低温性能，耐臭氧性能和电绝缘性能，但其自身耐油性和粘合性较 差。如果能将两种材料进行共混，可以使氯丁胶的薄弱性能得到改善，扩大其产品的使用范 围并提高产品的使用寿命为企业带来效益。
[0003] 近年来国产化零件进程的不断加快，使得多种材料的并用和共混成为改进产品性 能和降低生产成本的主要途径。随之而来，为科技研发人员提出了更高的要求，EPDM是高 饱和橡胶，而CR是带有极性基团的不饱和橡胶，化学结构差异较大，二者的相容性较差；另 外就是CR与EPDM两者的极性差异和硫化活性的差异，导致了硫化剂在两相中的分布不均 和硫化的不同步，这些问题都限制了氯丁橡胶（CR)与三元乙丙橡胶（EPDM)共混胶的性能， 所以开发一种比例适当，相容性好，可以同步硫化的氯丁橡胶与三元乙丙胶并用的耐臭氧 和耐低温的共混胶是十分有必要的。
[0004] 硫化剂能使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低， 弹性强度增加的物质。除了某些热塑性橡胶不需要硫化外，天然橡胶和各种合成橡胶都需 配入硫化剂进行硫化。橡胶经硫化后才具有宝贵的使用价值，力学性能大大提高。
[0005] 硫化促进剂简称促进剂，能促进硫化作用的物质。可缩短硫化时间，降低硫化温 度，减少硫化剂用量和提高橡胶的物理机械性能等。可分为无机促进剂与有机促进剂两大 类。无机促进剂中，除促进剂、氧化镁、氧化铅等少量使用外，其余主要用作助促进剂。
[0006] 专利申请号为CN201110189885. 0的发明公开了一种用于耐臭氧耐低温密封圈的 丁腈橡胶/三元乙丙橡胶。胶料组份为：丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、增容剂CPE、防老剂MB、 硬脂酸、石蜡、增塑剂D0P、炭黑N550、陶土、偶联剂KH-550、高苯乙烯、中和剂TRA、交联剂 DCP、助交联剂TMPTMA和助交联剂TAIC。该发明中所采用的胶料组成是由15种材料制备而 成的，增加了材料的成本，材料的种类增多导致在生产过程中的工艺更加复杂，而且更加难 以控制。
【发明内容】
[0007] 为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种新型防爆电机用橡 胶密封圈，能够提高密封圈的使用寿命，提高其抗臭氧能力，提高其耐低温性，同时提高其 密封可靠性。
[0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是： 一种新型防爆电机用橡胶密封圈，由以下质量份的原料制成：氯丁橡胶45-55份、EPDM 橡胶10-20份、硫化体系4?6份、耐寒软化剂5-10份、补强剂12-18份、耐寒助剂5-10份、 耐臭氧助剂2-5份。
[0009]优选的，所述硫化体系包括硫化剂和硫化促进剂。
[0010] 优选的，所述新型防爆电机用橡胶密封圈，由以下质量份的原料制成：氯丁橡胶 48-52份、EPDM橡胶12-18份、硫化剂2-3份，硫化促进剂2-3份、耐寒软化剂6-8份、补强 齐IJ 14-16份、耐寒助剂6-8份、耐臭氧助剂3-5份。
[0011] 优选的，所述新型防爆电机用橡胶密封圈，由以下质量份的原料制成：氯丁橡胶 48-52份、EPDM橡胶12-18份、硫化剂2. 5-3份，硫化促进剂2. 5-3份、耐寒软化剂6-8份、 补强剂14-16份、耐寒助剂6-8份、耐臭氧助剂3-5份。
[0012] 优选的，所述耐寒助剂为PVC耐寒剂。
[0013]优选的，所述硫化剂为过氧化二异丙苯。
[0014]优选的，所述硫化促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯。
[0015]优选的，所述耐寒软化剂为硬脂酸、已二酸二辛酯和癸二酸二辛酯中的一种或几 种物质的混合物。
[0016]优选的，所述补强剂为N330炭黑与S212代槽炭黑中的一种或两种的混合物。[0017]优选的，所述耐臭氧助剂为防老剂4020。
[0018] 一种新型防爆电机用橡胶密封圈的生产工艺，包括以下步骤： 1) 将氯丁橡胶和N330炭黑及硬脂酸投入密炼机中进行密炼后形成混炼胶，静置12小 时，备用； 2) 先在EPDM中倒入已二酸二辛酯，然后在密炼机内塑炼2-3分钟，接着加入PVC耐寒 齐IJ、癸二酸二辛酯及S212代槽炭黑，混炼4-5分钟后再加入三烯丙基异氰脲酸酯和防老剂 4020,混炼1-2分钟，放置0. 5-1小时，然后加入步骤1)中的混炼胶混炼2-5分钟后再加入 过氧化二异丙苯，混炼4-6分钟； 3) 将合格的胶料，用开放式炼胶机开炼，进入挤出机挤成胶条，然后整齐摆放在托盘上 待用，挤出温度控制在l〇〇°C -110°C ; 4) 把挤出的胶条在硫化机上入模硫化，硫化温度控制在140-160°C，压力控制在 10-20MPa，时间控制在 8-12min ; 5) 把硫化好的密封圈冷却后，修边整理，检验合格后入库。
[0019]采用上述技术方案的有益效果是： 该配方中硫化体系中过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯是橡胶的主要加工助剂， 可以很好的改善CR与EPDM两者硫化活性的差异，可以解决硫化剂在两相中分布不均和硫 化不同步的问题，能提高产品的交联密度，提高产品的交联程度，它可以使橡胶分子链发生 交联反应，使橡胶大分子由线形变为网状结构，可塑性降低，从而确保橡胶的强度、硬度、回 弹性等基本性能的实现，橡胶经硫化后才具有宝贵的使用价值，力学性能大大提高。
[0020]PVC耐寒剂是一种三元共聚物，属于高分子量固体耐寒级增塑剂，该产品分子量 高，可抑制液体增塑剂析出、耐低温，加工工艺性好，附着力强，热稳定性高，在密封圈中加 入PVC耐寒剂可以提高密封圈的抗冲击性，耐低温性，改善其流动性，耐腐蚀性能也得到了 提_。
[0021] 耐寒软化剂为硬脂酸、已二酸二辛酯和癸二酸二辛酯中的一种或几种物质的混合 物。
[0022] 硬脂酸具有软化和增塑作用，在橡胶加工中是必不可少的；硬脂酸有利炭黑的充 分扩散；己二酸二辛酯为耐低温性增塑剂，是橡胶的典型耐寒遭塑剂，增塑效率高，受热变 色小，可赋予制品良好的低温柔软性和耐光性，癸二酸二辛酯具有增塑效率高、挥发性低、 既有优良的耐低温性，又有较好的耐热性、耐光性和电绝缘性。
[0023] 将氯丁橡胶（CR)与三元乙丙橡胶（EPDM)并用，可以使两者取长补短，既可以改善 氯丁橡胶的耐臭氧性能差、耐低温性差，耐热温度范围较窄、同时可以提高产品的使用温度 范围。在氯丁橡胶中添加少量的EPDM以后，可以使共混后的橡胶制品提高其耐臭氧老化性 能和耐低温性能，硫化胶脆化温度可由-35°C降至_55°C，耐热性能同时比氯丁橡胶本身具 有更宽的使用温度范围、更好的工艺性能、更低的原材料及生产成本，符合国产化零部件的 性能要求。
[0024] 补强剂为N330炭黑与S212代槽炭黑中的一种或两种的混合物。炭黑N330是应 用最为广泛的高耐磨型炭黑，是一种补强性能良好的炭黑，能赋予胶料较好的拉伸性能、抗 撕裂性能、耐磨性和弹性，N330炭黑在胶料中分散和压出性能也好，S212代槽炭黑能赋予 胶料较好的抗焦烧性能，具有较低的定伸应力以及较高的撕裂强度。
[0025] 在本发明中加入防老剂4020,可使密封圈具有优良的耐热性，更好的耐臭氧性能， 耐老化性，同时对耐磨性，屈挠龟裂，热氧老化和有害金属离子也有很好的防护作用。
[0026] 本发明采用上述原料制成的密封圈，由于耐寒软化剂及补强剂，还有少量的耐 寒、耐臭氧助剂的加入，保障了产品的耐低温性及耐臭氧性，提高了密封圈的抗臭氧能力 和耐低温性，使拉伸强度提高了 lOMPa，100%定伸应力提高了 l-6MPa，300%定伸应力提高 了 2-6MPa，在实验条件50pphm/40°C /20?30%下不出现断裂，耐低温性能的实验条件 为-55°C /48h下不出现断裂，可以减缓空气中的臭氧和橡胶反应，从增加橡胶的使用寿 命，大大提高了橡胶制品的使用范围，能够适应比较恶劣的环境，提高企业的竞争力。
[0027] 本发明工艺合理，各种原材料混合均匀，产品混炼均匀，其中，对原材料加入 顺序、混炼时间、密炼时间以及硫化过程中的参数进行了控制，通过将硫化温度控制在 140°C -160°C，压力控制在10_20MPa，硫化时间控制在10-22min时所制得的防爆电机用橡 胶密封圈具有耐老化、耐臭氧能力强、耐低温性能佳的优点，加入N330炭黑与S212代槽炭 黑，减少了密封圈的磨损，抗磨损能力大大加强，产品的质量更加稳定，通过实践检验证明， 其使用寿命比现有技术的防爆电机用密封圈提高了 200%。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不仅限于这些实例，在为脱 离本发明宗旨的前提下，所为任何改进均落在本发明的保护范围之内。
[0029] 实施例1 : 本发明的新型防爆电机用橡胶密封圈，由以下质量份的原料制成：氯丁橡胶48. 75份、 EPDM橡胶16. 25份、硫化剂2. 5份，硫化促进剂3份、耐寒软化剂8份、补强剂14份、耐寒 助剂5份、耐臭氧助剂2. 5份。其中，本实施例中，硫化剂为过氧化二异丙苯，硫化促进剂 为三烯丙基异氰脲酸酯，耐寒软化剂为硬脂酸、已二酸二辛酯和癸二酸二辛酯的混合物，补 强剂为N330炭黑与S212代槽炭黑的混合物，耐寒助剂为PVC耐寒剂，耐臭氧助剂为防老剂 4020。
[0030] 其生产工艺，包括以下步骤： 1) 将氯丁橡胶和N330炭黑及硬脂酸投入密炼机中进行密炼后形成混炼胶，静置12小 时，备用； 2) 先在EPDM中倒入已二酸二辛酯，然后在密炼机内塑炼2. 5分钟，接着加入PVC耐寒 齐IJ、癸二酸二辛酯及S212代槽炭黑，混炼4. 5分钟后再加入三烯丙基异氰脲酸酯和防老剂 4020,混炼1. 5分钟，放置40分钟，然后加入步骤1)中的混炼胶混炼3分钟后再加入过氧 化二异丙苯，混炼5分钟； 3) 将合格的胶料，用开放式炼胶机开炼，进入挤出机挤成胶条，然后整齐摆放在托盘上 待用，挤出温度控制在l〇5°C ; 4) 把挤出的胶条在硫化机上入模硫化，硫化温度控制在160°C，压力控制在14MPa，时 间控制在8min ; 5) 把硫化好的密封圈冷却后，修边整理，检验合格后入