一种气动隔膜泵上使用的橡胶隔膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气动隔膜栗领域，尤其涉及一种高寿命的气动隔膜栗上使用的橡胶隔 膜。
【背景技术】
[0002] 气动隔膜栗是一种新型输送机械，是目前国内最新颖的一种栗类。采用压缩气体 为动力源，对于各种腐化性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予 以抽光吸尽。由于气动栗具有的特点，所以在世界上气动隔膜栗自从诞生以来正逐步侵入 其他栗的市场，并占有其中的一部分。气动隔膜栗有四种材质：塑料、铝合金、铸铁、不锈钢。 气动隔膜栗根据不同液体介质分别采用丁晴橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、聚四六 乙烯。以满足不同用户的需要。
[0003] 气动隔膜栗可以输送高粘度、大颗粒介质，可输送易然、易爆介质，具有自吸能力， 还可置于介质内运行。该型栗没有轴封，无泄漏。另外，其制造成本低，具有离心栗、螺杆 栗、转子栗等型栗无法比拟的优点。但是，该型栗由于是靠隔膜不断往复运动来达到输液目 的，而隔膜往往是非金属材料制成，如橡胶、聚四氟乙烯，非金属的疲劳寿命往往很短，国外 气动隔膜栗的疲劳寿命次数一般在2000万次左右，最高的也不过5000万次。而国内气动 隔膜栗的疲劳寿命次数一般在300万次以下，疲劳寿命超过200万次以上的隔膜产品就很 少，正是此原因，大大影响国内气动隔膜栗的广泛使用。
【发明内容】
[0004] 为了提高国内隔膜栗的整体质量，首先，因为隔膜在栗内以很快的速度进行往复 运动，特别是气体压力在0. 7MPa时，往复次数达145次每分钟，一般实际使用时，往复次数 在30~60次每分钟左右。要提高隔膜的疲劳寿命，必需最大限度地减少隔膜的应力集中， 于是从隔膜的外形着手，只要不影响隔膜安装，将隔膜的波形半径尽量加大，所有过渡圆角 也尽量加大。其次，从隔膜的材料进行攻关，橡胶原料采用进口胶，帘子布采用特殊型号，硫 化工艺进行严格控制，每道工序进行严格把关，从而延长隔膜的疲劳寿命。
[0005] 针对国内隔膜现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种气动隔膜栗上使 用的橡胶隔膜，具有非常高的伸长率和非常低的变形率，以保证提高该橡胶的疲劳寿命，从 而推动隔膜栗的整体质量。
[0006] 为达此目的，本发明所述的橡胶隔膜采用以下技术方案： 丁腈橡胶，1〇〇份 氧化锌，5份 氧化镁，2份 硬脂酸，1份 防老剂，3份 炭黑，20~40份 微晶蜡，1份 增塑剂，15~25份 硫化剂，1. 5~2. 5份。
[0007] 本发明所述的橡胶隔膜采用以下技术方案说明如下： 1、生胶的选择:生胶选用丁腈橡胶NBR1051，是由于丁腈橡胶具有优异的耐油性、耐磨 性、低的压缩永久变形、良好的加工性能，与其它特种橡胶如氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、氢化丁 腈橡胶等相比有很好的性价比，在耐油橡胶制品中获得了广泛的应用，约占耐油密封件生 产用胶的50%。在丁腈橡胶的分子结构中，丙烯腈的键能比较高，因此，随着丙烯腈含量的增 加，丁腈橡胶的耐热性提高。在相同丙烯腈含量情况下，低温聚合的软丁腈由于分子量分布 较窄，凝胶含量少，比高温聚合的硬丁腈具有更好的耐热性。随着丙烯腈含量的增加，丁腈 橡胶的不饱和度(双键）减少，分子间的作用力增加，耐热性增加。耐高温的丁腈橡胶，一般 在空气介质中可在120°C以下较长期使用。在缺氧情况下，在150°C以下可较长期使用。
[0008] 防护体系的选择:防老体系选择防老剂H、4010NA和4020并用。对耐热丁腈橡 胶，必须选择高效耐热防老剂，且使用量必须较大，或选择防老剂并用。相对而言，一般防老 剂是一些相对分子量较低的化合物，在高温过程中容易挥发、迀移而迅速消耗，从而减小或 丧失对橡胶的防老化功能，所以必须选择挥发性小、分子量大、熔点较高的防老剂，才能达 到良好的防护效果。丁腈橡胶的耐热主防老剂通常采用防老剂RD，并选择防老剂MB、MBZ、 4010NA或4020并用，以易于产生协同效应，增大防护效果，或者选择结合型防老剂(如防老 剂NAPM，但NAPM价格相对偏高)更能有效发挥防老剂的防护效能。为了使防老剂在橡胶中 能长期发挥效能，应用不易挥发和被抽出的防老剂是橡胶防老剂的发展方向。加工型结合 防老剂在硫化过程中，分子中的某些基团（如亚硝基、烯丙基、马来酰亚胺）与橡胶分子链反 应结合在一起，从而能长期发挥作用，采用防老剂H、4010NA和4020按1:1:1的量添加，来 达到本技术方案的要求。
[0009] 3、补强体系的选择:补强体系选择中超耐磨炭黑N220和白炭黑并用。未经配合 的纯NBR橡胶，物理机械性能非常低，如拉伸强度只有1. 5~3Mpa，必须加入补强剂来提高 硫化胶的性能。橡胶和填充剂之间的强烈相互作用对胶料的加工性能和硫化胶的性能意义 重大。所以，在考虑填充剂的分散、胶料粘度和控制硫化胶硬度的情况下，低丙烯腈含量的 丁腈橡胶宜用炭黑增强，高丙烯腈含量的丁腈橡胶宜用白炭黑增强。由于本实验选用的生 胶为NBR1051橡胶，它的高丙烯腈含量比较高，所以选用中超耐磨炭黑N220和白炭黑并用， 按1:3的比例添加，来达到本技术方案的要求。
[0010] 4、增塑剂的选择：选择邻苯二甲酸二辛酯（D0P)作为软化增塑剂。增塑剂对耐热 性的影响很大，较低相对分子质量的增塑剂在高温下很易迀移渗出或挥发，导致硫化胶硬 度增加、伸长率降低，使硫化胶逐渐硬化。所以耐热产品中应尽量少用增塑剂或选用在使用 温度下热稳定性好，不挥发的品种，例如高闪点的石油系油类，相对分子量大、软化点高的 聚酯类增塑剂以及某些低分子量的齐聚物如液体橡胶等。在硫化时能起聚合作用的软化剂 (如古马隆、低分子高聚物）则更为适用。从而选用邻苯二甲酸二辛酯，则可取得较好的效 果。
[0011] 5、硫化体系的选择：硫化体系选择过氧化物硫化及硫化剂DCP。不同的硫化体系 形成不同的交联键。各种交联键的键能和吸氧速度不同。丁腈橡胶普通硫黄硫化体系、有 效硫化体系和过氧化物硫化体系分别得到的交联键一C一Sx-C一、一C一S-C一、一C一C一的解离能相应为27、35、63kcal·??〇1-1，一C一Sx-C一的吸氧速度为一C一S-C一的 两倍，一C一C一的4倍，很显然，热稳定性依次为一C一C一> -C一S-C->一C一Sx- C一，所以用过氧化物硫化的丁腈橡胶，耐热性优于有效硫化体系、半有效硫化体系和普通 硫黄硫化体系硫化的丁腈橡胶。
[0012] 基于上述技术方案，本发明提出的橡胶隔膜的实验数据如下。
[0013] 一、实验原料： 丁腈橡胶，南帝NBR1051 氧化锌，南乐光明 硬脂酸，杭州油脂化工 氧化镁，营口胜利矿业 防老剂4010NA，河南