CN112795060A - 一种耐压型防水橡胶密封圈及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐压型防水橡胶密封圈及其制备方法，属于密封圈技术领域，本发明可以通过对原料进行改进，改善橡胶的综合性能，同时引入耐压包预埋于工作面之间，通过一对触力片感知工作向的压力，并将压力通过传力棒反馈至中间的反馈气囊，同时反馈气囊的形变来控制控磁囊内控磁流体的变化，当出现压力过大导致密封圈发生轻微形变后，反馈气囊对控磁流体形成向边缘扩散的挤压作用，进而迫使控磁流体对一对排斥磁铁之间的磁场屏蔽作用减弱，促使一对排斥磁铁之间的磁性排斥作用加强，同时抵抗外界压力辅助密封圈进行复形，恢复良好的密封性能，不仅对密封圈进行抗压保护，同时可以显著延长密封圈的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及密封圈技术领域，更具体地说，涉及一种耐压型防水橡胶密封圈及其制备方法。
背景技术
橡胶(Rubber)是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度低，分子量往往很大，大于几十万。
橡胶分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。
天然橡胶具有高拉伸强度以及高抗撕裂性能，且压缩回弹性好，已被广泛用于包装密封条、汽车、航空航天以及机械制造等多个领域。
密封圈材料的选择对其密封性能和使用寿命有着重要意义。材料的性能直接影响密封圈的使用性能，但是现有的密封圈在使用的过程中，由于外界压力的作用下，容易出现疲劳现象，导致密封性能快速下降甚至是失效。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种耐压型防水橡胶密封圈及其制备方法，可以通过对原料进行改进，改善橡胶的综合性能，同时引入耐压包预埋于工作面之间，通过一对触力片感知工作向的压力，并将压力通过传力棒反馈至中间的反馈气囊，同时反馈气囊的形变来控制控磁囊内控磁流体的变化，当出现压力过大导致密封圈发生轻微形变后，反馈气囊对控磁流体形成向边缘扩散的挤压作用，进而迫使控磁流体对一对排斥磁铁之间的磁场屏蔽作用减弱，促使一对排斥磁铁之间的磁性排斥作用加强，同时抵抗外界压力辅助密封圈进行复形，恢复良好的密封性能，不仅对密封圈进行抗压保护，同时可以显著延长密封圈的使用寿命。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种耐压型防水橡胶密封圈，包括以下重量份数计的原料：天然橡胶 80-100份、丁腈橡胶30-50份、硬脂酸2-3.5份、补强剂6-8份、硫磺粉2-3 份、促进剂0.5-2份、活性氧化镁1-3份、填料2-4份、环氧大豆油5-8份、巴西棕榈蜡2.5-3.5份、防老剂2-3份、甲基丙烯酸乙酯1-2份、虫胶漆片 10-12份、疏水性二氧化硅15-25份和耐压包30-45份。
进一步的，所述补强剂为炭黑、高耐磨白炭黑、沉淀碳酸钙或者氧化锌中的一种。
进一步的，所述促进剂为促进剂PZ、促进剂DM、促进剂TMTD和促进剂 CZ中的一种。
进一步的，所述填料为纳米陶土、硅酸钙、膨润土、高岭土和云母粉中的一种。
进一步的，所述防老剂为防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂4020中的任意一种或多种组合物。
进一步的，所述耐压包包括一对相互对称分布的触力片，一对所述触力片之间设有控磁囊，所述控磁囊中心处镶嵌连接有反馈气囊，所述控磁囊内填充有将反馈气囊包覆的控磁流体，所述反馈气囊与触力片之间连接有传力棒，所述触力片远离传力棒一端连接有排斥磁铁，通过一对触力片感知工作向的压力，并将压力通过传力棒反馈至中间的反馈气囊，同时反馈气囊的形变来控制控磁囊内控磁流体的变化，当出现压力过大导致密封圈发生轻微形变后，反馈气囊对控磁流体形成向边缘扩散的挤压作用，进而迫使控磁流体对一对排斥磁铁之间的磁场屏蔽作用减弱，促使一对排斥磁铁之间的磁性排斥作用加强，同时抵抗外界压力辅助密封圈进行复形，恢复良好的密封性能。
进一步的，所述触力片采用弹性材料制成，所述排斥磁铁相互靠近一端的磁极保持相同，所述控磁流体为质量比1:1的高磁导率材料粉末与非牛顿流体的混合物，触力片自身也具有一定的抗形变能力，同时控磁流体起到对一对排斥磁铁之间的磁场控制作用，高磁导率材料粉末的分布可以干扰磁场作用，非牛顿流体既可以辅助高磁导率材料粉末进行迁移分布，同时其自身可以提供一定的抗剪切力。
进一步的，所述控磁囊垂直于传力棒方向上的两端均连接有定形片，且定形片的优弧面朝向外侧，定形片既可以对控磁囊进行定形，同时方便预埋在模具时起到固定作用，在密封圈成型后定形片仅有极小的区域暴露在外界，不易出现渗水现象。
进一步的，同一个所述耐压包上的一对触力片之间连接有多根均匀分布的抗压纤维，相邻的所述耐压包上的对应触力片之间连接有多根均匀分布的联合纤维，抗压纤维用来提供耐压包的整体性，同时提供一定的耐压作用，而联合纤维起到将耐压包和密封圈形成整体的作用，既可以改善密封圈局部区域形变的现象，同时可以联合多个耐压包共同抵抗局部区域的压力并恢复形变。
一种耐压型防水橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取天然橡胶和丁腈橡胶投入至开炼机中加热至30-35℃，辊距设为 0.2-0.8mm，塑炼10-15min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放 4-5h得到塑炼胶；
S2、称取硬脂酸、补强剂、活性氧化镁、填料、环氧大豆油、巴西棕榈蜡、防老剂、甲基丙烯酸乙酯、虫胶漆片、疏水性二氧化硅与塑炼胶混合后投入至密炼机内升温至120-140℃，辊距设为0.5-1mm，密炼5-10min后经排胶、冷却到室温并停放8-15h得到混炼胶；
S3、将促进剂、硫磺粉与混炼胶在开炼前混合均匀，在80-85℃混炼 4-6min，在开炼机上挤压出料得到母料；
S4、预先向硫化模具内装入耐压包，然后注入母料以4.6MPa×T90×150℃的硫化条件硫化5-20min，即得密封圈成品。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过对原料进行改进，改善橡胶的综合性能，同时引入耐压包预埋于工作面之间，通过一对触力片感知工作向的压力，并将压力通过传力棒反馈至中间的反馈气囊，同时反馈气囊的形变来控制控磁囊内控磁流体的变化，当出现压力过大导致密封圈发生轻微形变后，反馈气囊对控磁流体形成向边缘扩散的挤压作用，进而迫使控磁流体对一对排斥磁铁之间的磁场屏蔽作用减弱，促使一对排斥磁铁之间的磁性排斥作用加强，同时抵抗外界压力辅助密封圈进行复形，恢复良好的密封性能，不仅对密封圈进行抗压保护，同时可以显著延长密封圈的使用寿命。
(2)触力片采用弹性材料制成，排斥磁铁相互靠近一端的磁极保持相同，控磁流体为质量比1:1的高磁导率材料粉末与非牛顿流体的混合物，触力片自身也具有一定的抗形变能力，同时控磁流体起到对一对排斥磁铁之间的磁场控制作用，高磁导率材料粉末的分布可以干扰磁场作用，非牛顿流体既可以辅助高磁导率材料粉末进行迁移分布，同时其自身可以提供一定的抗剪切力。
(3)控磁囊垂直于传力棒方向上的两端均连接有定形片，且定形片的优弧面朝向外侧，定形片既可以对控磁囊进行定形，同时方便预埋在模具时起到固定作用，在密封圈成型后定形片仅有极小的区域暴露在外界，不易出现渗水现象。
(4)同一个耐压包上的一对触力片之间连接有多根均匀分布的抗压纤维，相邻的耐压包上的对应触力片之间连接有多根均匀分布的联合纤维，抗压纤维用来提供耐压包的整体性，同时提供一定的耐压作用，而联合纤维起到将耐压包和密封圈形成整体的作用，既可以改善密封圈局部区域形变的现象，同时可以联合多个耐压包共同抵抗局部区域的压力并恢复形变。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明硫化模具内的结构示意图；
图3为本发明耐压包正常状态下的结构示意图；
图4为本发明耐压包形变状态下的结构示意图；
图5为本发明触力片部分的结构示意图。
图中标号说明：
1触力片、2排斥磁铁、3传力棒、4抗压纤维、5反馈气囊、6控磁囊、 7定形片、8联合纤维。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种耐压型防水橡胶密封圈，包括以下重量份数计的原料：天然橡胶80份、丁腈橡胶30份、硬脂酸2份、补强剂6份、硫磺粉2份、促进剂0.5份、活性氧化镁1份、填料2份、环氧大豆油5-8份、巴西棕榈蜡2.5份、防老剂2份、甲基丙烯酸乙酯1-份、虫胶漆片10份、疏水性二氧化硅15份和耐压包30份。
补强剂为炭黑、高耐磨白炭黑、沉淀碳酸钙或者氧化锌中的一种。
促进剂为促进剂PZ、促进剂DM、促进剂TMTD和促进剂CZ中的一种。
填料为纳米陶土、硅酸钙、膨润土、高岭土和云母粉中的一种。
防老剂为防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂4020中的任意一种或多种组合物。
请参阅图3-5，耐压包包括一对相互对称分布的触力片1，一对触力片1 之间设有控磁囊6，控磁囊6中心处镶嵌连接有反馈气囊5，控磁囊6内填充有将反馈气囊5包覆的控磁流体，反馈气囊5与触力片1之间连接有传力棒3，触力片1远离传力棒3一端连接有排斥磁铁2，通过一对触力片1感知工作向的压力，并将压力通过传力棒3反馈至中间的反馈气囊5，同时反馈气囊5的形变来控制控磁囊6内控磁流体的变化，当出现压力过大导致密封圈发生轻微形变后，反馈气囊5对控磁流体形成向边缘扩散的挤压作用，进而迫使控磁流体对一对排斥磁铁2之间的磁场屏蔽作用减弱，促使一对排斥磁铁2之间的磁性排斥作用加强，同时抵抗外界压力辅助密封圈进行复形，恢复良好的密封性能。
触力片1采用弹性材料制成，排斥磁铁2相互靠近一端的磁极保持相同，控磁流体为质量比1:1的高磁导率材料粉末与非牛顿流体的混合物，高磁导率材料粉末可以为铁镍合金粉末，触力片1自身也具有一定的抗形变能力，同时控磁流体起到对一对排斥磁铁2之间的磁场控制作用，高磁导率材料粉末的分布可以干扰磁场作用，非牛顿流体既可以辅助高磁导率材料粉末进行迁移分布，同时其自身可以提供一定的抗剪切力。
控磁囊6垂直于传力棒3方向上的两端均连接有定形片7，且定形片7的优弧面朝向外侧，定形片7既可以对控磁囊6进行定形，同时方便预埋在模具时起到固定作用，在密封圈成型后定形片7仅有极小的区域暴露在外界，不易出现渗水现象。
同一个耐压包上的一对触力片1之间连接有多根均匀分布的抗压纤维4，相邻的耐压包上的对应触力片1之间连接有多根均匀分布的联合纤维8，抗压纤维4用来提供耐压包的整体性，同时提供一定的耐压作用，而联合纤维8 起到将耐压包和密封圈形成整体的作用，既可以改善密封圈局部区域形变的现象，同时可以联合多个耐压包共同抵抗局部区域的压力并恢复形变，抗压纤维4和联合纤维8均采用聚丙烯纤维制成。
请参阅图2，一种耐压型防水橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取天然橡胶和丁腈橡胶投入至开炼机中加热至30℃，辊距设为 0.2mm，塑炼10min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放4h得到塑炼胶；
S2、称取硬脂酸、补强剂、活性氧化镁、填料、环氧大豆油、巴西棕榈蜡、防老剂、甲基丙烯酸乙酯、虫胶漆片、疏水性二氧化硅与塑炼胶混合后投入至密炼机内升温至120℃，辊距设为0.5mm，密炼5min后经排胶、冷却到室温并停放8h得到混炼胶；
S3、将促进剂、硫磺粉与混炼胶在开炼前混合均匀，在80℃混炼4min，在开炼机上挤压出料得到母料；
S4、预先向硫化模具内装入耐压包，然后注入母料以4.6MPa×T90×150℃的硫化条件硫化5min，即得密封圈成品。
实施例2：
一种耐压型防水橡胶密封圈，包括以下重量份数计的原料：天然橡胶90 份、丁腈橡胶40份、硬脂酸3份、补强剂7份、硫磺粉2.5份、促进剂1.5 份、活性氧化镁2份、填料3份、环氧大豆油6份、巴西棕榈蜡3份、防老剂2.5份、甲基丙烯酸乙酯1.5份、虫胶漆片11份、疏水性二氧化硅20份和耐压包40份。
一种耐压型防水橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取天然橡胶和丁腈橡胶投入至开炼机中加热至32℃，辊距设为 0.5mm，塑炼12min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放4.5h得到塑炼胶；
S2、称取硬脂酸、补强剂、活性氧化镁、填料、环氧大豆油、巴西棕榈蜡、防老剂、甲基丙烯酸乙酯、虫胶漆片、疏水性二氧化硅与塑炼胶混合后投入至密炼机内升温至130℃，辊距设为0.8mm，密炼8min后经排胶、冷却到室温并停放12h得到混炼胶；
S3、将促进剂、硫磺粉与混炼胶在开炼前混合均匀，在82℃混炼5min，在开炼机上挤压出料得到母料；
S4、预先向硫化模具内装入耐压包，然后注入母料以4.6MPa×T90×150℃的硫化条件硫化15min，即得密封圈成品。
其余部分与实施例1保持一致。
实施例3：
一种耐压型防水橡胶密封圈，包括以下重量份数计的原料：天然橡胶100 份、丁腈橡胶50份、硬脂酸3.5份、补强剂8份、硫磺粉3份、促进剂2份、活性氧化镁3份、填料4份、环氧大豆油8份、巴西棕榈蜡3.5份、防老剂3 份、甲基丙烯酸乙酯2份、虫胶漆片12份、疏水性二氧化硅25份和耐压包 45份。
一种耐压型防水橡胶密封圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、称取天然橡胶和丁腈橡胶投入至开炼机中加热至35℃，辊距设为 0.8mm，塑炼15min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放5h得到塑炼胶；
S2、称取硬脂酸、补强剂、活性氧化镁、填料、环氧大豆油、巴西棕榈蜡、防老剂、甲基丙烯酸乙酯、虫胶漆片、疏水性二氧化硅与塑炼胶混合后投入至密炼机内升温至140℃，辊距设为1mm，密炼10min后经排胶、冷却到室温并停放15h得到混炼胶；
S3、将促进剂、硫磺粉与混炼胶在开炼前混合均匀，在85℃混炼6min，在开炼机上挤压出料得到母料；
S4、预先向硫化模具内装入耐压包，然后注入母料以4.6MPa×T90×150℃的硫化条件硫化20min，即得密封圈成品。
其余部分与实施例1保持一致。
值得注意的是，考虑到排斥磁铁2的磁场作用，在特殊的场合下可以在密封圈表面混合高磁导率材料粉末进行整体的磁场屏蔽，将磁场作用控制在内侧，避免对工作场合产生干扰。
本发明可以通过对原料进行改进，改善橡胶的综合性能，同时引入耐压包预埋于工作面之间，通过一对触力片1感知工作向的压力，并将压力通过传力棒3反馈至中间的反馈气囊5，同时反馈气囊5的形变来控制控磁囊6内控磁流体的变化，当出现压力过大导致密封圈发生轻微形变后，反馈气囊5 对控磁流体形成向边缘扩散的挤压作用，进而迫使控磁流体对一对排斥磁铁2 之间的磁场屏蔽作用减弱，促使一对排斥磁铁2之间的磁性排斥作用加强，同时抵抗外界压力辅助密封圈进行复形，恢复良好的密封性能，不仅对密封圈进行抗压保护，同时可以显著延长密封圈的使用寿命。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种耐压型防水橡胶密封圈，其特征在于：包括以下重量份数计的原料：天然橡胶80-100份、丁腈橡胶30-50份、硬脂酸2-3.5份、补强剂6-8份、硫磺粉2-3份、促进剂0.5-2份、活性氧化镁1-3份、填料2-4份、环氧大豆油5-8份、巴西棕榈蜡2.5-3.5份、防老剂2-3份、甲基丙烯酸乙酯1-2份、虫胶漆片10-12份、疏水性二氧化硅15-25份和耐压包30-45份。
2.根据权利要求1所述的一种耐压型防水橡胶密封圈，其特征在于：所述补强剂为炭黑、高耐磨白炭黑、沉淀碳酸钙或者氧化锌中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐压型防水橡胶密封圈，其特征在于：所述促进剂为促进剂PZ、促进剂DM、促进剂TMTD和促进剂CZ中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐压型防水橡胶密封圈，其特征在于：所述填料为纳米陶土、硅酸钙、膨润土、高岭土和云母粉中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐压型防水橡胶密封圈，其特征在于：所述防老剂为防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂4020中的任意一种或多种组合物。
6.根据权利要求1所述的一种耐压型防水橡胶密封圈，其特征在于：所述耐压包包括一对相互对称分布的触力片(1)，一对所述触力片(1)之间设有控磁囊(6)，所述控磁囊(6)中心处镶嵌连接有反馈气囊(5)，所述控磁囊(6)内填充有将反馈气囊(5)包覆的控磁流体，所述反馈气囊(5)与触力片(1)之间连接有传力棒(3)，所述触力片(1)远离传力棒(3)一端连接有排斥磁铁(2)。
7.根据权利要求6所述的一种耐压型防水橡胶密封圈，其特征在于：所述触力片(1)采用弹性材料制成，所述排斥磁铁(2)相互靠近一端的磁极保持相同，所述控磁流体为质量比1:1的高磁导率材料粉末与非牛顿流体的混合物。
8.根据权利要求6所述的一种耐压型防水橡胶密封圈，其特征在于：所述控磁囊(6)垂直于传力棒(3)方向上的两端均连接有定形片(7)，且定形片(7)的优弧面朝向外侧。
9.根据权利要求6所述的一种耐压型防水橡胶密封圈，其特征在于：同一个所述耐压包上的一对触力片(1)之间连接有多根均匀分布的抗压纤维(4)，相邻的所述耐压包上的对应触力片(1)之间连接有多根均匀分布的联合纤维(8)。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种耐压型防水橡胶密封圈的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、称取天然橡胶和丁腈橡胶投入至开炼机中加热至30-35℃，辊距设为0.2-0.8mm，塑炼10-15min，然后经排胶、压片、下片、冷却到室温并停放4-5h得到塑炼胶；
S2、称取硬脂酸、补强剂、活性氧化镁、填料、环氧大豆油、巴西棕榈蜡、防老剂、甲基丙烯酸乙酯、虫胶漆片、疏水性二氧化硅与塑炼胶混合后投入至密炼机内升温至120-140℃，辊距设为0.5-1mm，密炼5-10min后经排胶、冷却到室温并停放8-15h得到混炼胶；
S3、将促进剂、硫磺粉与混炼胶在开炼前混合均匀，在80-85℃混炼4-6min，在开炼机上挤压出料得到母料；
S4、预先向硫化模具内装入耐压包，然后注入母料以4.6MPa×T90×150℃的硫化条件硫化5-20min，即得密封圈成品。
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| CN113335713A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-09-03 | 佛山市腾华自动化机械有限公司 | 一种料框以及叠料框装置 |
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2021
- 2021-02-03 CN CN202110149858.4A patent/CN112795060A/zh active Pending
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