一种水下设备用密封件及其制备方法

摘要

本申请公开了一种水下设备用密封件及其制备方法，涉及密封件材料技术领域。一种水下设备用密封件，主要由包括以下重量份的密封件原料制得：硅橡胶80‑120份，α‑羟基丙酸锌1.8‑3.5份，端羟基聚二丁烯3‑10份，固化剂3‑9份，硫化剂4‑5.5份，填充料14‑20份。其具有耐腐蚀性能好的优点。其制备方法包括以下步骤：混炼和硫化等。其制备方法具有可改善产品耐腐蚀性能的优点。

权利要求

1.一种水下设备用密封件，其特征在于，主要由包括以下重量份的密封件原料制得：硅橡胶80‑120份，α‑羟基丙酸锌1.8‑3.5份，端羟基聚二丁烯3‑10份，固化剂3‑9份，硫化剂4‑

5.5份，填充料14‑20份。

2.根据权利要求1所述的一种水下设备用密封件，其特征在于，主要由包括以下重量份的密封件原料制得：硅橡胶95‑105份，α‑羟基丙酸锌2.5‑2.8份，端羟基聚二丁烯5.5‑7.5份，固化剂5.5‑6.5份，硫化剂4‑5.5份，填充料14‑20份。

3.根据权利要求1所述的一种水下设备用密封件，其特征在于：所述固化剂为N‑苯基‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷。

4.根据权利要求1所述的一种水下设备用密封件，其特征在于：所述硫化剂为N，N‘‑间苯撑双马来酰亚胺。

5.根据权利要求1所述的一种水下设备用密封件，其特征在于：所述填充料为滑石粉，所述滑石粉的粒径不大于20μm。

6.根据权利要求1所述的一种水下设备用密封件，其特征在于：所述密封件原料还包括

1.5‑3重量份的2‑羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。

7.根据权利要求1‑6任一项所述的一种水下设备用密封件，其特征在于：所述密封件原料还包括0.5‑2重量份的氨基改性硅油。

8.一种如权利要求1‑7任一项所述的水下设备用密封件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1混炼：取密封件原料，加入混炼机中，混炼15‑25min，制得基础胶；

2

S2硫化：将基础胶转入模具，于145‑155℃，以150‑170kg/cm的压力硫化120‑240s，制得水下设备用密封件。

说明书

一种水下设备用密封件及其制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及密封件材料技术领域，尤其涉及一种水下设备用密封件及其制备方法。

背景技术

[0002] 硅橡胶是主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。硅橡胶具有优异的耐高低温和耐油等优点，作为密封件材料在汽车、医疗、水下潜艇和航天
航空等领域被广泛使用。水下设备用密封件，尤其是潜艇和海洋测量装备等在海水中工作
的设备用密封件，由于海水中盐含量较高，对材料的耐腐蚀性能具有更高的要求。

[0003] 目前常用的水下设备用硅橡胶密封件会添加氧化锌，氧化锌作为补强剂和硫化活化剂，氧化锌中的锌离子与硅橡胶生成耐盐的交联键，有助于提高密封件的耐腐蚀性能。

[0004] 针对上述相关技术，发明人认为，氧化锌的密度较大，硅橡胶的密度较小，氧化锌和硅橡胶之间的密度差较大，不利于氧化锌均匀分散在硅橡胶中，不利于更好地改善水下
设备用硅橡胶密封件的耐腐蚀性能。

发明内容

[0005] 为了改善水下设备用硅橡胶密封件的耐腐蚀性能，本申请提供一种水下设备用密封件及其制备方法。

[0006] 第一方面，本申请提供一种水下设备用密封件，采用如下的技术方案：

[0007] 一种水下设备用密封件，主要由包括以下重量份的密封件原料制得：硅橡胶80‑120份，α‑羟基丙酸锌1.8‑3.5份，端羟基聚二丁烯3‑10份，固化剂3‑9份，硫化剂4‑5.5份，填
充料14‑20份。

[0008] 通过采用上述技术方案，用α‑羟基丙酸锌代替氧化锌，且加入端羟基聚二丁烯，α‑羟基丙酸锌与端羟基聚二丁烯具有良好的相容性，在硫化过程中，α‑羟基丙酸锌随着端羟
基聚二丁烯均匀分散在硅橡胶中，有利于锌离子与硅橡胶发生交联反应，有利于更好改善
密封件产品的力学性能和耐腐蚀性能；在α‑羟基丙酸锌与端羟基聚二丁烯的共同作用下，
锌离子反应活性较高，可降低硫化温度，有助于防止发生硫化反原现象，有助于更好地改善
密封件产品的抗拉伸性能和耐腐蚀性能。

[0009] 优选的，主要由包括以下重量份的密封件原料制得：硅橡胶95‑105份，α‑羟基丙酸锌2.5‑2.8份，端羟基聚二丁烯5.5‑7.5份，固化剂5.5‑6.5份，硫化剂4‑5.5份，填充料14‑20
份。更优的，硅橡胶100份，α‑羟基丙酸锌2.6份，端羟基聚二丁烯6.5份，固化剂6份，硫化剂
4.8份，填充料18份。

[0010] 通过采用上述技术方案，使用更优的原料投料配比，有助于更好地改善产品抗拉伸性能和耐腐蚀性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。

[0011] 优选的，所述固化剂为N‑苯基‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷。

[0012] 通过采用上述技术方案，用N‑苯基‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷固化剂，N‑苯基‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷与端羟基聚二丁烯、α‑羟基丙酸锌相互作用，有助于改善硫化效果，更
好地改善产品抗拉伸性能。

[0013] 优选的，所述硫化剂为N，N‘‑间苯撑双马来酰亚胺。

[0014] 通过采用上述技术方案，使用合适的硫化剂，与固化剂相互配合，有助于更好地改善硫化效果，有助于更好地改善产品力学性能。

[0015] 优选的，所述填充料为滑石粉，所述滑石粉的粒径不大于20μm。

[0016] 通过采用上述技术方案，使用滑石粉作填充料，填充在硅橡胶中，有助于更好地改善产品硬度性能和力学性能。

[0017] 优选的，所述密封件原料还包括1.5‑3重量份的2‑羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。

[0018] 通过采用上述技术方案，加入2‑羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，有助于改善产品各组分之间的粘附强度，更好地改善产品力学性能。

[0019] 优选的，所述密封件原料还包括0.5‑2重量份的氨基改性硅油。

[0020] 通过采用上述技术方案，加入氨基改性硅油，使产品具有合适的柔韧性，有助于改善产品耐腐蚀性能，有助于提高密封件产品使用时的密封效果，有助于延长产品使用寿命。

[0021] 第二方面，本申请提供一种水下设备用密封件的制备方法，采用如下的技术方案：

[0022] 一种水下设备用密封件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0023] S1混炼：取密封件原料，加入混炼机中，混炼15‑25min，制得基础胶；

[0024] S2硫化：将基础胶转入模具，于145‑155℃，以150‑170kg/cm2的压力硫化120‑240s，制得水下设备用密封件。

[0025] 通过采用上述技术方案，由于加入了α‑羟基丙酸锌与端羟基聚二丁烯，硫化速度快，在较低温度下即可完成硫化，有助于防止发生硫化反原现象，有助于更好地改善密封件
产品的抗拉伸性能和耐腐蚀性能。

[0026] 综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

[0027] 1.本申请用α‑羟基丙酸锌代替氧化锌，且加入端羟基聚二丁烯，α‑羟基丙酸锌与端羟基聚二丁烯具有良好的相容性，在硫化过程中，α‑羟基丙酸锌随着端羟基聚二丁烯均
匀分散在硅橡胶中，有利于锌离子与硅橡胶发生交联反应，有利于更好改善密封件产品的
力学性能和耐腐蚀性能；在α‑羟基丙酸锌与端羟基聚二丁烯的共同作用下，锌离子反应活
性较高，可降低硫化温度，有助于防止发生硫化反原现象，有助于更好地改善密封件产品的
抗拉伸性能和耐腐蚀性能；

[0028] 2.本申请由于硫化温度低，且无需长时间高温下的二次硫化，有助于减少能耗，降低工艺成本；相比于氧化锌，α‑羟基丙酸锌中锌含量较少，有助于减少锌排放，有助于减少
重金属污染，有助于提高产品环保性能；

[0029] 3.本申请通过采用加入2‑羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯、加入氨基改性硅油、选用合适的固化剂和硫化剂，有助于更好地改善产品抗拉伸性能和耐腐蚀性能，有助于延长产
品使用寿命，有利于产品市场推广。

具体实施方式

[0030] 发明人在研究中发现，在以氧化锌作为补强剂制备水下设备用硅橡胶密封件的过程中，由于氧化锌密度大，氧化锌和硅橡胶之间的密度差较大，不利于锌离子均匀分散在硅
橡胶中，不利于锌离子与硅橡胶发生交联反应，不利于更好地改善水下设备用硅橡胶密封
件的抗拉伸性能和耐腐蚀性能。本申请基于上述技术背景，提出一种可改善产品耐腐蚀性
能的技术方案，具体通过以下具体实施方式说明。实际生产过程中，可根据需要生产不同尺
寸大小和形状的密封件产品。

[0031] 本申请所涉及的原料均为市售，原料的型号及来源如表1所示。

[0032] 表1原料的规格型号及来源

[0033]

[0034] 实施例

[0035] 实施例1：水下设备用密封件，具体采用如下的方法制备而成，包括如下步骤：

[0036] S1混炼：取100kg硅橡胶，加入2.6kg的α‑羟基丙酸锌、6.5kg端羟基聚二丁烯、6kg的N‑苯基‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷固化剂、4.8kg的N，N‘‑间苯撑双马来酰亚胺硫化剂和
18kg滑石粉，混合均匀，加入混炼机中，以10转/分钟的转速混炼20min，制得基础胶。

[0037] S2硫化：将基础胶铺平，裁剪成需要的尺寸，转入含有模具的注射成型机中，于1502
℃，以160kg/cm的压力硫化180s，制得若干尺寸为400mm*200mm*4mm水下设备用密封件。

[0038] 实施例2

[0039] 实施例2与实施例1的区别在于，实施例2中加入了2.8kg的2‑羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，其它均与实施例1保持一致。

[0040] 实施例3

[0041] 实施例3与实施例2的区别在于，实施例3在步骤S1中加入了1.2kg氨基改性硅油，其它均与实施例2保持一致。

[0042] 实施例4‑13

[0043] 实施例4‑13与实施例3的区别在于，实施例4‑13各原料的添加量不同，其它均与实施例3保持一致，实施例4‑8各原料的添加量见表2，实施例9‑13各原料的添加量见表3。

[0044] 表2实施例4‑8的各原料的添加量

[0045]

[0046]

[0047] 表4实施例9‑13的各原料的添加量

[0048]

[0049] 实施例14‑17

[0050] 实施例14‑17与实施例3的区别在于，实施例14‑17各步骤工艺参数不同，其它均与实施例3保持一致，实施例14‑17各步骤工艺参数见表4。

[0051] 表4实施例14‑17各步骤中的参数

[0052]

[0053] 对比例

[0054] 对比例1

[0055] 对比例1与实施例1的区别在于，对比例1不加入α‑羟基丙酸锌，其它均与实施例1保持一致。

[0056] 对比例2

[0057] 对比例2与实施例1的区别在于，对比例2不加入端羟基聚二丁烯，其它均与实施例1保持一致。

[0058] 对比例3

[0059] 对比例3与对比例2的区别在于，对比例3用等质量的氧化锌(东莞市金鑫粉体科技有限公司，优级品，纯度99.7％)代替α‑羟基丙酸锌，其它均与对比例2保持一致。

[0060] 对比例4

[0061] 对比例4与对比例3的区别在于，对比例4将硫化温度从150℃提高至180℃，其它均与对比例3保持一致。

[0062] 性能检测

[0063] 1、拉伸强度：参照GBT528‑2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》，在硫化步骤中制备成需要的试验样件，进行拉伸强度测试，实验结果如表5。

[0064] 2、耐液体拉伸强度损失率：参照GBT1690‑2006《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》，参照附录A参考液体中含氧化物标准模拟液体2中公开的成分配制试验液体，浸泡
7天，测定拉伸强度损失率，实验结果如表5。

[0065] 表5不同密封件产品性能测试结果对比表

[0066]

[0067] 相比于实施例1，对比例1不加入α‑羟基丙酸锌，未加入含锌离子的交联促进剂，制得的密封件产品的拉伸强度不高，力学性能不佳，不利于延长产品使用寿命，不利于产品市
场推广。对比例2加入了α‑羟基丙酸锌，不加入端羟基聚二丁烯，不便于α‑羟基丙酸锌与硅
橡胶更好地发生交联反应，制得的密封件产品的拉伸强度有所提高，但耐液体拉伸强度损
失率较大，耐腐蚀性能不佳。对比例3用氧化锌代替α‑羟基丙酸锌，氧化锌的密度较大，不利
于氧化锌均匀分散在硅橡胶中，不便于更好地发生交联反应，制得的密封件产品拉伸性能
稍有提高，耐液体拉伸强度损失率增大。对比例4在对比例3的基础上，提高了硫化温度，加
快了交联速度，拉伸性能明显提高，但耐液体拉伸强度损失率增大，耐腐蚀性能不佳。

[0068] 对比实施例1和对比例1‑4的实验结果，可以看出，在制备密封件的过程中，用α‑羟基丙酸锌代替氧化锌，且加入端羟基聚二丁烯，α‑羟基丙酸锌与端羟基聚二丁烯具有良好
的相容性，在硫化过程中，α‑羟基丙酸锌随着端羟基聚二丁烯均匀分散在硅橡胶中，有利于
锌离子与硅橡胶发生交联反应，有利于更好改善密封件产品的力学性能和耐腐蚀性能。在
α‑羟基丙酸锌与端羟基聚二丁烯的共同作用下，锌离子反应活性较高，可降低硫化温度，有
助于防止发生硫化反原现象，有助于更好地改善密封件产品的抗拉伸性能和耐腐蚀性能。
同时由于硫化温度低，无需长时间高温下的二次硫化，有助于减少能耗，降低工艺成本。相
比于氧化锌，α‑羟基丙酸锌中锌含量较少，有助于减少锌排放，有助于减少重金属污染，有
助于提高产品环保性能。实施例1制得的密封件产品具有优异的抗拉伸性能和耐腐蚀性能，
有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。

[0069] 对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2中加入了2‑羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，有助于改善密封件中各组分之间的粘附强度，制得的密封件产品具有更好的抗拉伸
性能。对比实施例2和实施例3的实验结果，实施例3加入了氨基改性硅油，有助于改善产品
耐腐蚀性能。

[0070] 相比于实施例3，实施例4‑13中各原料的添加量不同，其中实施例4‑7未使用合适的原料投料配比，制得的产品的拉伸性能有所波动；实施例8‑11使用较优的原料投料配比，
制得的产品具有优异的抗拉伸性能和耐腐蚀性能；实施例12‑13使用最佳的原料投料配比，
制得的密封件产品同样具有优异的抗拉伸性能和耐腐蚀性能，有助于延长产品使用寿命，
有利于产品市场推广。

[0071] 相比于实施例3，实施例14‑17中各步骤工艺参数有所不同；其中实施例14步骤S2中硫化温度较高，实施例14中的硫化温度与氧化锌体系常见的硫化温度相当，制得的密封
件产品的抗拉伸性能无明显变化，但耐腐蚀性能有所降低；因此，在本申请公开的制备密封
件的制备方法中，由于同时加入了α‑羟基丙酸锌和端羟基聚二丁烯，无需在高温下进行硫
化，降低了硫化温度，有助于减少能耗。实施例15‑17选用合适的工艺参数，制得的密封件产
品均同样具有优异的抗拉伸性能和耐腐蚀性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市
场推广。

[0072] 本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之
内。