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天然气半补强炭黑橡胶制品密封材料配合与加工技术

来源:碳黑工业 | 作者:HACARBON | 发布时间: 2023-09-12 | 378 次浏览 | 分享到:

一、密封橡胶制品种类繁多,工作条件各异,如耐热、耐油、耐化学腐蚀以及工作状态(静态、动态、旋转和摆动等)、速度、工作压力等。所以用于机械密封的橡胶密封件,从橡胶上首先要考虑使用条件或特种条件的要求,然后在硫化促进体系,补强填充体系,软化体系,防护体系上综合考虑合理的配方和加工工艺。一般用于机械密封作用的胶料,要具有良好的弹性和较低的压缩永久变形,满足不同制品使用条件的特殊性能要求。作为动态密封,还要求胶料具有一定的拉伸强度、较好的耐磨性、耐撕裂性能。


1、O型密封圈胶料


O型密封圈是一种外形结构简单、规格繁多、需用数量极大的一种密封制品。O型密封圈的密封质量寿命取决于尺寸精度和胶料。一般要求胶料具有一定的机械强力,抗撕裂性能以及良好的耐热、耐油、耐化学介质以及在使用条件下要具有较小的压缩永久变形,是其主要指标。根据使用要求,一般都有耐热、耐油要求,使用胶料以丁腈胶最多。要求温度较高的(如150~C—l90℃)耐油密封制品可使用丙烯酸酯橡胶。要求更高温度的耐油橡胶制品用氟橡胶,耐热用硅橡胶。工作压力较高时,增加O型圈胶料硬度的方法是增加炭黑的填充量,但填充量过高,混炼困难,并损害硫化胶基本物性,也使胶


料易发生焦烧。在使用同种橡胶的情况下,如丁腈胶,为提高耐热和耐油性能,降低压缩永久变形,可采用过氧化物(如使用DCP)硫化体系或有效硫黄硫化体系(低硫高促)。这两种硫化体系可生成较


多的碳一碳键交联结构和单硫键交联结构,有效提高硫化胶的耐热性和耐油性能,降低压缩永久变形。


O型密封圈的耐热、耐油胶料配方的填充补强体系中,多采用活性较低的的热裂炭黑、喷雾炭黑或半补强炭黑,这些炭黑的特点是粒子较粗,胶料弹性好、生热低、压缩永久变形低,并可大量填充,降低胶料成本。如O型密封圈使用在动密封条件下,需要增加抗撕裂性能,可并用部分活性较高的高耐磨炭黑。氟橡胶胶料属自补强型橡胶,如填入活性炭黑反而降低胶料力学性能,所以一般填充少量活性较低的粗粒子的热裂炭黑或喷雾炭黑。


2、油封胶料


油封是传动轴介质密封的重要部件,其质量和寿命直接关系到机械能否正常运转。油封一般都使用在动态工况下,并与所密封的介质如油类直接接触,所以要求油封胶料要具有良好的耐油性、耐磨性和较小的磨擦系数。由于油封与轴的磨擦生热很高,特别是唇口部位更高,所以胶料的耐热老化性要好。另外要求胶料流动性能好,保证在合模硫化时易 动并充满整个模腔。油封主要性能指标是耐热、耐油,一般常用的胶料有丁腈橡胶(长期使用温度120~C以下),丙烯酸酯橡胶(120~C一170℃),氟橡胶


(170℃ 一220oC)。油封在正常使用情况下,后期出现漏油失效,主要是油封唇口老化变硬,失去了弹性并产生龟裂所致。为提高油封的使用寿命,必须提高油封所用胶料的耐热性。胶种确定之后,硫化体系是关键,如丁腈胶料,选用DCP过氧化物硫化体系和填加提高耐热性的助硫化剂(如甲基丙烯酸镁)可有效提高耐热性。对填充补强体系而言,由于油封要求一定的机械强度、耐撕裂性、良好的耐磨性,常选用高耐磨炉黑、快压出炭黑、与通用炭黑、半补强炭黑、热裂炭黑、喷雾炭黑等并用。白炭黑也是常选用的填充补强剂,如单用白炭黑,为提高机械强度可添加硅烷偶联剂。白炭黑胶料另一优点是与金属骨架材料粘合性较好。对于氟橡胶胶料,不适宜使用细粒子活性炭黑,通常选用粗粒子的热裂炭黑或喷雾炭黑。为增加油封硫化胶料的自润滑性,减小摩擦系数,往往添加石墨粉,二硫化钼等填充材料。


3、橡胶密封条


橡胶密封条主要用于汽车、飞机、铁路以及高层建筑各种门窗,防止外界灰尘、空气、水等进入系统的一种橡胶件。橡胶密封条由于大部分用于汽车、火车、飞机以及高层建筑的门窗,所以要求橡胶材料具有良好的耐候性、耐老化性和较好的机械性能,适宜的伸长率、压缩永久变形以及耐寒性能。胶料的加工性能、流动性、挤出性能要好,外形尺寸稳定、表面光滑,表面不能有杂质、斑痕。橡胶密封条胶料以三元乙丙胶为最好,也是常选用的主要胶料,它的特点是耐候性较好。橡胶密封条胶料配方的补强填充体系常采用压出性能好、变形小、表面光滑的炭黑品种,如快压出炭黑(N550),或与通用、半补强炭黑、喷雾炭黑等并用。对于轿车等高档密封条制品,使用炭黑不但要满足物理机械性能,加工性能的要求,而且表面必须光滑无颗粒,所以要求炭黑的筛余物含量要低,绝不能有杂质,即炭黑的纯净度要高。


二、橡胶制品加工


1.橡胶加工,将橡胶制成橡胶制品的工艺过程。各种橡胶制品加工的基本过程包括塑炼、混炼、压延或压出(即挤出)、成型和硫化等基本工序,其中每个过程针对制品有不同要求,分别配合以若干辅助操作。


2.为了能将各种所需的配合剂加入橡胶中,生胶首先需经过塑炼提高其塑性;然后,通过混炼将炭黑及各种橡胶助剂与橡胶均匀混合成胶料;胶料经过压出制成一定形状的坯料;再使其与经过压延挂胶或涂胶的纺织材料(或与金属材料)组合在一起成型为半成品;最后经过硫化又将具有塑性的半成品制成高弹性的最终产品。在整个加工过程中,混炼和硫化的作用机理最为复杂,对橡胶产品质量影响也较大。成型则是将各种形状和尺寸的胶料半成品与浸、涂胶的纺织材料按产品的不同要求,粘贴在一起,制成供硫化用的半成品,这也是橡胶加工中比较关键的工序。不同类型的橡胶制品其成型方法与设备均不同。传统的加工方法都是先成型为一定形状半成品,然后硫化为成品,即使最简单的模压制品也需准备胶坯,然后在平板硫化机上进行模压硫化(见模压)。从20世纪50年代开始,在塑料加工的基础上,发展了移模硫化(见传递模塑)和注压硫化(见注射成型)。这两种方法的特点是借助注压机,将胶料直接注入模具中进行硫化,用于生产鞋类及大批量的模型制品。近年来浇铸成型(见浇铸)在橡胶工业中开始推广应用,其特点是将液态橡胶注入模型中,经固化后制成橡胶制品,此法已应用于采用液态橡胶的模型制品,浇注轮胎也已开始试生产。这将是橡胶工艺的革命性变化。胶料半成品也采用了连续化和机械化生产。部分橡胶制品(如有些胶管、胶带等)已形成连续化的生产线。