一种高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件及其制备方法，属于橡胶制备技术领域。本发明的橡胶密封件通过将80～120份乙烯丙烯酸酯橡胶，1～3份硬脂酸，1～1.5份加工助剂VAM，0.30～0.7份加工助剂18D，10～30份快压出炭黑N550，40～70份热裂解法炭黑N990，5～15份软化增塑剂TP-759，1.5～2.5份3-氨丙基三乙氧基硅烷，1.5～2.5份4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺，0.8～1.6份交联助剂HMDC-1和1.8～2.2份1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯送入到密炼机中，得到混炼橡胶；再进行成型、一次硫化、二次硫化工艺制得，制备工艺简单、在高温油下压缩应力松弛保留率能够保证在45％以上，使用寿命长。

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶制备技术领域，更具体地说，涉及一种高温油下具有高压缩应力松弛保 留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件及其制备方法。

背景技术

橡胶密封件是汽车发动机的重要部件，其密封效果的好坏直接影响发动机的使用寿命。 随着汽车排放标准的不断提高，发动机内部的温度不断提高，使得其内部润滑油的油温也越 来越高，这对橡胶密封件在高温油条件下的使用寿命提出了更高要求。目前市场上常见的发 动机用橡胶密封件往往因为耐高温油性能不好，导致密封失效，进而导致发动机漏油、泄漏。

作为密封件除了要求其具有足够的物理机械性能外，还必须具有良好的耐压缩应力松弛 的性能，如果在装配状态下使用时，压缩应力衰减迅速，必然会在短时间内丧失密封性能而 失去使用价值。所以压缩应力松弛保留率是直接评价硫化橡胶使用寿命长短的关键技术指标 之一。通常情况下，乙烯丙烯酸酯橡胶在高温油下(在150℃的SAE.5W30油中老化1008h) 压缩应力松弛保留率在20％～40％，压缩应力松弛保留率不高。因此，提高乙烯丙烯酸酯橡胶 密封件在高温油下的压缩应力松弛保留率是提高其使用寿命的重要手段。

经检索，中国专利申请号200910066573.3，申请日为2009年2月27日，发明创造名称 为：一种高压缩高回弹率平面硫化压延汽车密封垫，该申请案把丁睛胶、天然胶、氟橡胶和 树脂改性剂做粘接剂，云母、蛭石和无石棉纤维作为增强材料，二氧化硅、高岭土和硫酸钡 作为耐热辅料和助剂；与网格为120目，网丝为0.lmm的耐热尼龙网进行硫化复合而成。该 申请案的耐油性、耐乙二醇溶液性的增厚率都小于3％和增重率都小于5％；其压缩率10-30％ 和回弹率大于50％，但该申请案的组分配比及加工工艺复杂，制造成本高。

中国专利申请号201310589942.3，申请日为2013年11月20日，发明创造名称为：提高 耐燃油性的乙烯丙烯酸酯橡胶组合物，该申请案包括80～90份乙烯丙烯酸酯橡胶，10～20份 丙烯酸酯橡胶，55～65份炭黑N550，3～6份增塑剂TP-759，2.5份硬脂酸，1份防焦剂18D， 1份防老剂445，2份加工助剂WB222，1.2～1.4份硫化剂DIAK No.1，1份助硫化剂ACT-55。 该申请案的乙烯丙烯酸酯橡胶组合物可提高耐燃油性能，拓展了乙烯丙烯酸酯橡胶在汽车工 业橡胶软管的应用范围。但该申请案是一种与丙烯酸酯橡胶并用改善耐燃料油性能的方案， 橡胶材料生产成本较高，仍需进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中汽车发动机的橡胶密封件耐高温油性能不好、压缩应 力松弛保留率不高，易导致发动机漏油、泄漏的不足，提供了一种在高温油下具有高压缩应 力松弛保留率，耐高温，高强度的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件及其制备方法；本发明提供的技 术方案从配方开发和生产工艺进行突破，制备得到的橡胶密封件在150℃的SAE.5W30油中 老化1008h后，压缩应力松弛保留率能够保持在45％以上，压缩应力松弛保留率高，橡胶密 封件在高温油下使用寿命长。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件，包括如 下组分：

优选地，所述的3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量份数为2份。

优选地，所述的3-氨丙基三乙氧基硅烷在20℃条件下，密度为0.95g/cm³，粘度为 1.85mPa.s，闪点为93℃，沸点(4hPa)＞68℃，折射率为n(20,D)1.442。

本发明的一种高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件的制备方 法，其步骤为：

步骤一、胶料混炼：将80～120份乙烯丙烯酸酯橡胶，1～3份硬脂酸，1～1.5份加工助剂 VAM，0.30～0.7份加工助剂18D，10～30份快压出炭黑N550，40～70份热裂解法炭黑N990， 5～15份软化增塑剂TP-759，1.5～2.5份3-氨丙基三乙氧基硅烷，1.5～2.5份4,4'-二(苯基异丙基) 二苯胺，0.8～1.6份交联助剂HMDC-1和1.8～2.2份1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯送入 到密炼机中，得到混炼橡胶；

步骤二、橡胶成型及硫化：将步骤一得到的混炼橡胶通过开炼机进行开炼成型，再将成 型后的橡胶填入模具中，对橡胶进行硫化。

更进一步地，对步骤一得到的混炼橡胶进行硬度、强度、伸长率及100％定伸强度检测， 筛选出硬度为65±5度，强度≥12MPa，伸长率≥300％，100％定伸强度≥3MPa的混炼橡胶 再进行后续工序。

更进一步地，步骤二中在压力为180～200Kgf/cm²、温度为175～185℃的条件下，对成型 后橡胶进行硫化处理，硫化时间为360～480s。

更进一步地，步骤二中进行一次硫化后再对橡胶密封件进行170℃×4h的二次硫化，修 边、检验后得到橡胶密封件成品。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件，从 配方开发和生产工艺进行突破，制备得到的橡胶密封件在150℃的SAE.5W30油中老化1008h 后，压缩应力松弛保留率能够保证在45％以上，压缩应力松弛保留率高且耐高温、强度高， 橡胶密封件在高温油下使用寿命长；

(2)本发明的一种高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件的制 备方法，制备工艺精练、流程简单，生产效率高，便于推广应用。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的一种高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件，包括 如下组分：

本实施例中丙烯酸酯生胶为美国杜邦公司生产的乙烯丙烯酸酯橡胶；快压出炭黑为卡博 特公司生产的N550快压出炭黑；热裂解法炭黑为加拿大生产的枫叶牌N990炭黑；硬脂酸为 马来西亚南方油脂公司生产的；4,4'二(苯基异丙基)二苯胺为江苏华达化工集团有限公司生 产的防老剂445(CAS号：10081-67-1)；加工助剂VAM(CAS号：63231-60-7)、加工助剂 18D(CAS号：124-30-1)、软化增塑剂TP-795(CAS号：141-17-3)、3-氨丙基三乙氧基硅烷、 交联助剂HMDC-1(CAS号：143-06-6)和1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(CAS号： 6674-22-2)的供应商均是上海景惠化工有限公司。

本实施例采用的3-氨丙基三乙氧基硅烷在20℃条件下，密度为0.95g/cm³，粘度为 1.85mPa.s，闪点为93℃，在压力为4hPa条件下沸点＞68℃，折射率为n(20,D)1.442。该3- 氨丙基三乙氧基硅烷是一种拥有活性的伯氨基团和可水解的乙氧基基团的双功能基团，能同 时在补强填充剂和生胶上形成化学键，而这种化学键能够提高材料的强度，弹性模量，抗腐 蚀性及延长制品使用寿命。

本实施例制备高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件的过程为：

步骤一、胶料混炼：按照上述组分配比将原料送入密炼机中进行混炼，并对混炼得到的 橡胶进行硬度、强度、伸长率及100％定伸强度检测，筛选出硬度为64度，强度为14.9MPa， 伸长率为355％，100％定伸强度为3.7MPa的混炼橡胶。经上述条件筛选出的混炼橡胶硫化程 度较理想，有助于后续加工成型。且通过上述筛选条件可以快速检测混炼胶材料的硫化程度， 节省了胶料混炼时间。

步骤二、橡胶成型及硫化：将步骤一得到的混炼橡胶在开炼机上进行开炼成型，再将成 型后的橡胶填入模具中，在压力为200Kgf/cm²、温度为185℃的条件下硫化480s，对成型后 橡胶进行硫化处理。在此参数设置下得到的密封件制品不仅物理性能稳定，而且生产效率较 高。

步骤三、二次硫化及后处理：步骤二对橡胶进行一次硫化后，再对橡胶密封件进行170℃ ×4h的二次硫化，以进一步加深硫化胶的交联密度，修边、检验后得到橡胶密封件成品。

本实施例从配方开发和生产工艺进行突破，制备得到的橡胶密封件在150℃的SAE.5W30 油中老化1008h后，压缩应力松弛保留率为53％，能够保证在45％以上，压缩应力松弛保留 率高且耐高温、强度高，橡胶密封件在高温油下使用寿命长，且制备工艺精练、流程简单， 生产效率高，便于推广应用。

实施例2

本实施例的一种高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件，包括 如下组分：

本实施例各组分原料的来源与实施例1相同。

本实施例制备高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件的过程 为：

步骤一、胶料混炼：按照上述组分配比将原料送入密炼机中进行混炼，并对混炼得到的 橡胶进行硬度、强度、伸长率及100％定伸强度检测，筛选出硬度为65度，强度为15.1MPa， 伸长率为345％，100％定伸强度为3.7MPa的混炼橡胶。

步骤二、橡胶成型及硫化：将步骤一得到的混炼橡胶在开炼机上进行开炼成型，再将成 型后的橡胶填入模具中，在压力为180Kgf/cm²、温度为175℃的条件下硫化360s，对成型后 橡胶进行硫化处理。

步骤三、二次硫化及后处理：步骤二对橡胶进行一次硫化后，再对橡胶密封件进行170℃ ×4h的二次硫化，修边、检验后得到橡胶密封件成品。

本实例制备得到的橡胶密封件在150℃的SAE.5W30油中老化1008h后，压缩应力松弛 保留率为48％。

实施例3

本实施例的一种高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件，包括 如下组分：

本实施例各组分原料的来源与实施例1相同。

本实施例制备高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封件的过程为：

步骤一、胶料混炼：按照上述组分配比将原料送入密炼机中进行混炼，并对混炼得到的 橡胶进行硬度、强度、伸长率及100％定伸强度检测，筛选出硬度为66度，强度为15.5MPa， 伸长率为355％，100％定伸强度为3.3MPa的混炼橡胶。

步骤二、橡胶成型及硫化：将步骤一得到的混炼橡胶在开炼机上进行开炼成型，再将成 型后的橡胶填入模具中，在压力为190Kgf/cm²、温度为180℃的条件下硫化420s，对成型后 橡胶进行硫化处理。

步骤三、二次硫化及后处理：步骤二对橡胶进行一次硫化后，再对橡胶密封件进行170℃ ×4h的二次硫化，修边、检验后得到橡胶密封件成品。

本实例制备得到的橡胶密封件在150℃的SAE.5W30油中老化1008h后，压缩应力松弛 保留率为50％。

实施例1～3所述的一种高温油下具有高压缩应力松弛保留率的乙烯丙烯酸酯橡胶密封 件，具有优异的耐发动机油、高强度、耐高温且在高温油老化后压缩应力松弛保留率在45％ 以上，使用寿命长等特点，使用性能优异，但实施例1性能更优越。