[发明专利]硫化橡胶组合物及用其制造的制品

说明书

本发明是申请日为2004年10月19日、申请号为2004800314959的发明“硫化橡胶组合物及用其制造的制品”的分案申请。

技术领域

本发明描述了硫化橡胶组合物，该组合物具有优异的硬度特性、低温柔韧性、抗磨性、拉伸强度、抗压强度和耐烃化物的性能，而同时保持相对高的摩擦系数，使得当该组合物在两个相对的法兰间被压紧时，在重复拉伸下能保持其在相对的法兰之间的位置。在优选的实施方式中，将该橡胶组合物被合成、成形和然后硫化以用作流体控制阀中弹簧加载的致动器隔膜以控制液体和/或诸如天然气管道中的气体的流动，如在2003年2月7日提交的本受让人的专利申请No.10/360,292中描述的那样，该文献在此引入作为参考。

背景技术

用于控制流体流动的致动器阀是本领域公知的，它包括容纳有致动器隔膜的致动器外壳，该致动器隔膜被弹簧加载而抵在金属板上，并可以响应于提供的气压在致动器外壳中在相反方向上移动。致动器隔膜典型地在结构上与阀杆互连而操作流体流动阀，该阀杆可操作地连接到布置在流体流道中的阀座，以开启和关闭阀门。致动器隔膜在相对的法兰之间由螺栓固定而合适地布置在致动器外壳中，使致动器隔膜形成完全横过致动器外壳内部，形成不透过流体的屏蔽。这样，在致动器隔膜的一个表面上施加的气压将引起致动器隔膜在致动器外壳中对抗弹簧加载的力量而移动，因此引起阀杆的移动，阀杆将阀塞从阀座提起而开启流体控制阀。典型地，当没有气动压力作用在隔膜上时，该隔膜通常被弹簧加载在使阀塞抵住阀座而密封的位置上，以保持阀门处于关闭位置。

已知的弹簧加载的致动器隔膜的一个主要问题是经过长期使用后，不能使螺栓固定的致动器隔膜保持在致动器外壳相对的法兰之间。致动器隔膜法兰保持力是法兰几何形状、隔膜材料性能、未支撑的隔膜区域、压力差异和螺栓应力间的平衡。不能使致动器隔膜保持在致动器外壳法兰之间将导致气动压力的损失和丧失对阀门开启和关闭的控制。致动器隔膜材料必须足够硬使得它可以合适地在致动器外壳的相对法兰之间受到应力(被压紧)而不发生断裂、撕裂或其它物理损害，这样当在阀门操作期间被重复弯曲时，该隔膜可以被保持、夹入和压紧在相对的法兰之间；然而该隔膜材料还必须在相对低的温度下，如低至-40℃时是柔软的和柔韧的，以长期承受持续的弯曲而不发生物理损害。硬度较低的橡胶比较硬的橡胶可经受更小的压力，从而法兰保持力变小。在此提供的数据中，测试的材料具有肖氏硬度A为约85，以及增加的耐压缩变定性，同时在-40℃下保持足够的柔韧性。典型的现有技术中的弹簧加载的致动器隔膜的肖氏硬度A为约60。另外，弹簧加载的致动器隔膜与位于致动器外壳中典型地为金属板的阀杆连接结构间持续摩擦接触，因此需要足够的抗磨性和耐撕裂性以保持很长的有效寿命。

已经发现本发明所描述的橡胶组合物具有优异的硬度、拉伸强度、抗压强度、耐撕裂性、抗磨性、耐烃化物性、耐高温性、非脆性且在如-40℃的低温下的柔韧性，并且当被压在相对的结构，如法兰之间时提供更好的摩擦接合，以保持用作流体控制阀的弹簧加载的致动器隔膜意想不到的长寿命。

发明内容

本发明所述的橡胶组合物用于任何环境，其中采用片材形式的，具有或没有增强织物的橡胶组合物要求耐烃化物性、低温柔韧性、优异的拉伸强度和耐撕裂性、流体不透过性、抗磨性、以及在机械强度和低温柔韧性之间的优异平衡。本发明所述的橡胶组合物具有优异的硬度、柔韧性、拉伸强度、拉伸伸长率、压缩变定、耐热老化性和耐烃化物性，同时当在保持结构中被压紧时，如在弹簧加载的致动器外壳的相对的法兰之间被压紧时，能够保持摩擦接合。组合物也用于汽车部件，如接头套；电气部件；麦弗逊支柱套；下拉杆套；球接头密封；转向拉杆密封；万向接头密封；空气悬架用减压箱(bellows for air suspensions)；转动膜片；传动轴罩；O形环；垫圈；防水织物；管子；软管，如动力转向胶管和园艺胶管；真空管；盘管；传送带；高尔夫球棒柄；鞋底；和汽车保险杠。组合物的优选用途是，以片材形式作为弹簧加载的致动器隔膜，优选用合适的织物，如机织尼龙，来增强。

因此，本发明所描述的橡胶组合物的一个方面是提供在硬度、可压缩性和低温柔韧性间具有平衡性能的橡胶组合物。

本发明所描述的橡胶组合物的另一方面是提供硫化的片状橡胶制品，该制品具有足够的硬度和可压缩性，以在相对的法兰之间被压紧时保持它们的位置，同时该制品还保持足够的柔韧性，特别在例如-40℃的低温下，当被重复弯曲和拉伸时可保持意想不到的长的有效寿命，而不被从法兰之间拉出。