CN109679168A - 一种化工泵用丁腈橡胶密封件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化工泵用丁腈橡胶密封件，涉及化工泵技术领域，由以下成分制成：丁腈橡胶、改性接枝共聚物、纳米氧化锌、凹凸棒土、癸二酸二正丁酯、二芳基对苯二胺、石墨烯、硫磺、γ‑巯基丙基三甲氧基硅烷、防老剂；本发明制备的化工泵用丁腈橡胶密封件具有相对较低的渗透系数和更高的化学稳定性，能阻止水蒸气、氧气和二氧化硫等的扩散，并且耐磨损性能好。
Description
技术领域
本发明属于化工泵技术领域，具体涉及一种化工泵用丁腈橡胶密封件。
背景技术
化学工业在国民经济中占据非常重要的位置，化工泵作为关键配套设备也越来越受到人们的关注，由于化工介质的特性错综复杂，加之用户的要求不断提高，对化工泵的零部件的性能要求越来越高，橡胶密封件在化工部的正常工作中具有不可缺少的作用。
丁腈橡胶具有良好的抗撕裂性能、较低的压缩变形性、优良的耐磨性能和耐油性能，作为最通用的耐油橡胶密封材料广泛应用于多个领域。然而现有的丁腈橡胶密封件耐热老化性能一般，导致工作一段时间后由于热老化的作用，使得其使用寿命明显的降低。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种化工泵用丁腈橡胶密封件。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种化工泵用丁腈橡胶密封件，按重量份计由以下成分制成：丁腈橡胶101-105、改性接枝共聚物10-12、纳米氧化锌5-7、凹凸棒土5.2-6.8、癸二酸二正丁酯4-5、二芳基对苯二胺1-3、石墨烯2.4-3.6、硫磺0.6-1.0、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷2.2-3.3、防老剂1.2-2.2。
进一步的，所述丁腈橡胶中丙烯腈含量为36-41%。
进一步的，所述改性接枝共聚物制备方法包括以下步骤：
按重量份计向反应釜中添加去离子水110份、焦磷酸酐四钠12份、葡萄糖5份、羟丙基甲基纤维素10份、硫酸亚铁溶液6份，加热至60℃，以120r/min转速搅拌40min，然后再调节反应体系pH至8，再添加乳化剂5份，继续搅拌35min，然后再添加加入聚丁二烯胶乳40份，向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内的空气，然后再在72℃下水浴保温1小时，同时以150r/min进行搅拌，采向反应釜中添加由淀粉、丙烯酸-2-羟基乙酯、过氧化氢异丙苯、叔十二烷基硫醇与二异氰酸酯、乙醇溶液组成的混合物52份，然后加热至78℃，以500r/min转速搅拌2小时，自然冷却至室温后，再经絮凝、脱水、干燥，得到改性接枝共聚物。
进一步的，所述硫酸亚铁溶液浓度为1.28mol/L。
进一步的，所述乳化剂为松香酸钾皂。
进一步的，所述聚丁二烯胶乳固含量61.8%，粒径305 nm。
进一步的，所述惰性气体为氮气或氖气。
进一步的，所述混合物按重量份计由以下成分制成：
淀粉18、丙烯酸-2-羟基乙酯3、过氧化氢异丙苯0.25、叔十二烷基硫6、二异氰酸酯3、乙醇溶液35；所述乙醇溶液质量分数为55%。
进一步的，所述防老剂为防老剂rd。
有益效果：本发明制备的化工泵用丁腈橡胶密封件具有相对较低的渗透系数和更高的化学稳定性，能阻止水蒸气、氧气和二氧化硫等的扩散，并且耐磨损性能好，本发明制备的化工泵用丁腈橡胶密封件具有良好的耐热老化性能，本发明通过在化工泵用丁腈橡胶密封件中添加一定量的改性接枝共聚物，通过改性接枝共聚物在丁腈橡胶体系中能够均匀分散，通过以石墨烯为连接点，改性接枝共聚物分子与丁腈橡胶分子通过石墨烯的连接，大分子链之间相互缠绕，其原子能够紧密地排列在石墨烯碳原子的周围，形成更加稳定的化学键，从而对碳碳键(C—C)产生很好的屏蔽作用，从而保证了碳碳键具有很高的热稳定性和化学惰性，进而有效的提高了制成的化学泵密封件的耐热老化性能，当不添加石墨烯或者改性接枝共聚物制备过程中不添加丙烯酸-2-羟基乙酯和二异氰酸酯时，密封件耐老化性能明显降低，这是由于当不添加石墨烯时，缺少含有碳碳键的石墨烯作为桥梁点，导致丁腈橡胶与改性接枝共聚物之间作用明显减弱，耐热老化性能降低，而不添加丙烯酸-2-羟基乙酯和二异氰酸酯时制备的接枝共聚物结构稳定性降低。
具体实施方式
实施例1
一种化工泵用丁腈橡胶密封件，按重量份计由以下成分制成：丁腈橡胶101、改性接枝共聚物10、纳米氧化锌5、凹凸棒土5.2、癸二酸二正丁酯4、二芳基对苯二胺1、石墨烯2.4、硫磺0.6、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷2.2、防老剂1.2。
进一步的，所述丁腈橡胶中丙烯腈含量为36%。
进一步的，所述改性接枝共聚物制备方法包括以下步骤：
按重量份计向反应釜中添加去离子水110份、焦磷酸酐四钠12份、葡萄糖5份、羟丙基甲基纤维素10份、硫酸亚铁溶液6份，加热至60℃，以120r/min转速搅拌40min，然后再调节反应体系pH至8，再添加乳化剂5份，继续搅拌35min，然后再添加加入聚丁二烯胶乳40份，向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内的空气，然后再在72℃下水浴保温1小时，同时以150r/min进行搅拌，采向反应釜中添加由淀粉、丙烯酸-2-羟基乙酯、过氧化氢异丙苯、叔十二烷基硫醇与二异氰酸酯、乙醇溶液组成的混合物52份，然后加热至78℃，以500r/min转速搅拌2小时，自然冷却至室温后，再经絮凝、脱水、干燥，得到改性接枝共聚物。
进一步的，所述硫酸亚铁溶液浓度为1.28mol/L。
进一步的，所述乳化剂为松香酸钾皂。
进一步的，所述聚丁二烯胶乳固含量61.8%，粒径305 nm。
进一步的，所述惰性气体为氮气或氖气。
进一步的，所述混合物按重量份计由以下成分制成：
淀粉18、丙烯酸-2-羟基乙酯3、过氧化氢异丙苯0.25、叔十二烷基硫6、二异氰酸酯3、乙醇溶液35；所述乙醇溶液质量分数为55%。
进一步的，所述防老剂为防老剂rd。
实施例2
一种化工泵用丁腈橡胶密封件，按重量份计由以下成分制成：丁腈橡胶105、改性接枝共聚物12、纳米氧化锌7、凹凸棒土6.8、癸二酸二正丁酯5、二芳基对苯二胺3、石墨烯3.6、硫磺1.0、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷3.3、防老剂2.2。
进一步的，所述丁腈橡胶中丙烯腈含量为41%。
进一步的，所述改性接枝共聚物制备方法包括以下步骤：
按重量份计向反应釜中添加去离子水110份、焦磷酸酐四钠12份、葡萄糖5份、羟丙基甲基纤维素10份、硫酸亚铁溶液6份，加热至60℃，以120r/min转速搅拌40min，然后再调节反应体系pH至8，再添加乳化剂5份，继续搅拌35min，然后再添加加入聚丁二烯胶乳40份，向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内的空气，然后再在72℃下水浴保温1小时，同时以150r/min进行搅拌，采向反应釜中添加由淀粉、丙烯酸-2-羟基乙酯、过氧化氢异丙苯、叔十二烷基硫醇与二异氰酸酯、乙醇溶液组成的混合物52份，然后加热至78℃，以500r/min转速搅拌2小时，自然冷却至室温后，再经絮凝、脱水、干燥，得到改性接枝共聚物。
进一步的，所述硫酸亚铁溶液浓度为1.28mol/L。
进一步的，所述乳化剂为松香酸钾皂。
进一步的，所述聚丁二烯胶乳固含量61.8%，粒径305 nm。
进一步的，所述惰性气体为氮气或氖气。
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进一步的，所述防老剂为防老剂rd。
实施例3
一种化工泵用丁腈橡胶密封件，按重量份计由以下成分制成：丁腈橡胶103、改性接枝共聚物11、纳米氧化锌6、凹凸棒土5.9、癸二酸二正丁酯4.5、二芳基对苯二胺2、石墨烯2.8、硫磺0.7、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷2.7、防老剂1.5。
进一步的，所述丁腈橡胶中丙烯腈含量为38%。
进一步的，所述改性接枝共聚物制备方法包括以下步骤：
按重量份计向反应釜中添加去离子水110份、焦磷酸酐四钠12份、葡萄糖5份、羟丙基甲基纤维素10份、硫酸亚铁溶液6份，加热至60℃，以120r/min转速搅拌40min，然后再调节反应体系pH至8，再添加乳化剂5份，继续搅拌35min，然后再添加加入聚丁二烯胶乳40份，向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内的空气，然后再在72℃下水浴保温1小时，同时以150r/min进行搅拌，采向反应釜中添加由淀粉、丙烯酸-2-羟基乙酯、过氧化氢异丙苯、叔十二烷基硫醇与二异氰酸酯、乙醇溶液组成的混合物52份，然后加热至78℃，以500r/min转速搅拌2小时，自然冷却至室温后，再经絮凝、脱水、干燥，得到改性接枝共聚物。
进一步的，所述硫酸亚铁溶液浓度为1.28mol/L。
进一步的，所述乳化剂为松香酸钾皂。
进一步的，所述聚丁二烯胶乳固含量61.8%，粒径305 nm。
进一步的，所述惰性气体为氮气或氖气。
进一步的，所述混合物按重量份计由以下成分制成：
淀粉18、丙烯酸-2-羟基乙酯3、过氧化氢异丙苯0.25、叔十二烷基硫6、二异氰酸酯3、乙醇溶液35；所述乙醇溶液质量分数为55%。
进一步的，所述防老剂为防老剂rd。
对比例1：与实施例1区别仅在于不添加改性接枝共聚物。
对比例2：与实施例1区别仅在于改性接枝共聚物制备时不添加丙烯酸-2-羟基乙酯和二异氰酸酯。
对比例3：与实施例1区别仅在于不添加石墨烯。
采用相同工艺对实施例与对比例加工成相同规格的化工泵用密封件，然后进行性能检测对比：
首先将丁腈橡胶、改性接枝共聚物、纳米氧化锌、石墨烯、凹凸棒土在密炼机上混炼3min，加入癸二酸二正丁酯混炼4min，加入二芳基对苯二胺混炼3min，加入γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、防老剂混炼3min，至于前辊62℃，后辊为58℃的开放式炼胶机上散热5min，然后加入硫磺混炼3.5min而成；
热空气老化按 GB/T3512－2001 测试，测试条件为280 ℃、72 h；
硫化橡胶的耐液体实验按 GB/T1690 －92 进行测试；
表1
由表1可以看出，本发明制备的化工泵用丁腈橡胶密封件具有良好的耐热老化性能，本发明通过在化工泵用丁腈橡胶密封件中添加一定量的改性接枝共聚物，通过改性接枝共聚物在丁腈橡胶体系中能够均匀分散，通过以石墨烯为连接点，改性接枝共聚物分子与丁腈橡胶分子通过石墨烯的连接，大分子链之间相互缠绕，其原子能够紧密地排列在石墨烯碳原子的周围，形成更加稳定的化学键，从而对碳碳键(C—C)产生很好的屏蔽作用，从而保证了碳碳键具有很高的热稳定性和化学惰性，进而有效的提高了制成的化学泵密封件的耐热老化性能，当不添加石墨烯或者改性接枝共聚物制备过程中不添加丙烯酸-2-羟基乙酯和二异氰酸酯时，密封件耐老化性能明显降低，这是由于当不添加石墨烯时，缺少含有碳碳键的石墨烯作为桥梁点，导致丁腈橡胶与改性接枝共聚物之间作用明显减弱，耐热老化性能降低，而不添加丙烯酸-2-羟基乙酯和二异氰酸酯时制备的接枝共聚物结构稳定性降低。
Claims (9)
1.一种化工泵用丁腈橡胶密封件，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：丁腈橡胶101-105、改性接枝共聚物10-12、纳米氧化锌5-7、凹凸棒土5.2-6.8、癸二酸二正丁酯4-5、二芳基对苯二胺1-3、石墨烯2.4-3.6、硫磺0.6-1.0、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷2.2-3.3、防老剂1.2-2.2。
2.如权利要求1所述的一种化工泵用丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述丁腈橡胶中丙烯腈含量为36-41%。
3.如权利要求1所述的一种化工泵用丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述改性接枝共聚物制备方法包括以下步骤：
按重量份计向反应釜中添加去离子水110份、焦磷酸酐四钠12份、葡萄糖5份、羟丙基甲基纤维素10份、硫酸亚铁溶液6份，加热至60℃，以120r/min转速搅拌40min，然后再调节反应体系pH至8，再添加乳化剂5份，继续搅拌35min，然后再添加加入聚丁二烯胶乳40份，向反应釜内通入惰性气体，排出反应釜内的空气，然后再在72℃下水浴保温1小时，同时以150r/min进行搅拌，采向反应釜中添加由淀粉、丙烯酸-2-羟基乙酯、过氧化氢异丙苯、叔十二烷基硫醇与二异氰酸酯、乙醇溶液组成的混合物52份，然后加热至78℃，以500r/min转速搅拌2小时，自然冷却至室温后，再经絮凝、脱水、干燥，得到改性接枝共聚物。
4.如权利要求3所述的一种化工泵用丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述硫酸亚铁溶液浓度为1.28mol/L。
5.如权利要求3所述的一种化工泵用丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述乳化剂为松香酸钾皂。
6.如权利要求3所述的一种化工泵用丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述聚丁二烯胶乳固含量61.8%，粒径305 nm。
7.如权利要求3所述的一种化工泵用丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氖气。
8.如权利要求3所述的一种化工泵用丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述混合物按重量份计由以下成分制成：
淀粉18、丙烯酸-2-羟基乙酯3、过氧化氢异丙苯0.25、叔十二烷基硫6、二异氰酸酯3、乙醇溶液35；所述乙醇溶液质量分数为55%。
9.如权利要求1所述的一种化工泵用丁腈橡胶密封件，其特征在于，所述防老剂为防老剂rd。
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