[发明专利]一种耐热和耐油的丁腈橡胶胶料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于橡胶密封技术领域，特别涉及一种用于100～120℃耐热和耐油的丁腈橡胶胶料及其制备方法和应用。

背景技术

不同用途的产品其使用寿命评估标准和采用方法也不一样。对于橡胶O形圈和弹性体来讲，与寿命相关最关键两个技术指标是压缩永久变形和老化后扯断伸长率保持率。实验室内一般采用100℃或者120℃×70h(或168h)加速老化试验来表征。根据时温等效方程(WLF)，高温短时间老化性能的变化可折算成低温长时间变化量。对某规格的O形圈来说，如果甲产品100℃×70h压缩永久变形是20％，乙产品120℃×70h压缩永久变形是20％，那么实际使用的时候，乙产品因橡胶材料的永久变形出现泄漏点时间要比甲产品长十倍左右。如果用伸长率保持能力D＝0.5D0(D0是初始的扯断伸长率)作为工作寿命的评估，一个配方设计优良的NBR橡胶制品可在120℃的热空气中工作10～11周或者更久。如果温度为100℃的话，同样的工作条件下，它的使用寿命将是1年或更长。因此，对于本发明用途的NBR胶料来说，在100～120℃老化温度下，保持低压缩永久变形和高的扯断伸长率保持率是保证产品使用寿命的关键因素。本发明用途产品对胶料通常120℃×70h热空气老化后，压缩永久变形(B型试样)≤18％，伸长率保持率大于90％。

2006年4月发表在特种橡胶制品Vol.27,NO.2中一篇名为反应性防老剂MC与防老剂4020的对比研究的文章中探讨了DCP交联含反应性防老剂MC的NBR橡胶性能，但该文使用是中等ACN含量的NBR,防老剂也没有并用其他耐热防老剂，材料耐热性能只限于100℃，没有给出更高温度(120℃)下数据，全文没有给出压缩永久变形性能，不能满足本发明用途产品的需求。

2012年3月发表在合成橡胶工业Vol.35,NO.2中一篇名为聚稳丁腈橡胶的小试合成的文章阐述了以过氧化物为引发剂，在NBR合成过程中加入反应性防老剂NAPM，将防老剂接枝到NBR分子链上形成聚稳丁腈橡胶，改善丁腈橡胶的耐热性能。市售这类聚稳丁腈橡胶价格是普通NBR橡胶3倍左右，价格很高，实际应用中受到成本限制。本发明克服这些缺点，采用普通NBR,在制品硫化过程中将反应性防老剂接枝到分子链上，赋予硫化胶优良的耐热性能，在一般橡胶工厂中即可应用。

2003年12月发表在液压气动与密封NO.6中一篇名为低压缩永久变形的丁腈橡胶硫化体系的文章中给出的100℃×70h压缩永久变形高达46.6％。1996年2月发表在橡胶工业Vol.43，No.2中一篇名为丁腈橡胶高温下压缩永久变形的研究的文章中给出的100℃×22h压缩永久变形值大都在30～40％之间。上述两篇文章数值比本发明用途通常要求值大4-5倍，远远不能满足使用要求。

公布号为CN103206541A，名称为“一种夹布油封及其制备方法与应用”的中国专利申请公布了一种过氧化物交联丁腈橡胶用于涂布的配方，该用途对材料要求与本发明完全不同，且该专利中没有给出任何关于压缩永久变形的性能。

公布号为CN101338047A，名称为“低硬度低压缩永久变形的耐寒丁腈橡胶组合物”的中国专利公布了一种过氧化物、交联助剂硫化低丙烯腈含量(20％以内)丁腈橡胶的方法。这种低丙烯腈含量丁腈橡胶适合耐寒，而本发明用途胶料需要耐热，需要高丙烯腈含量；此外该发明也没有涉及到120℃下耐热空气性能等等。

公布号为CN101747539A，名称为“一种丁腈橡胶”的中国专利申请公布一种过氧化物交联含有大量增塑剂的丁腈橡胶的方法，该专利强调是耐寒和耐油平衡性，重点阐述了在热油中压变性能而没有给出在热空气中压变性能，不能满足本发明需求耐热空气、热油密封件性能需求。

公布号为CN 102604172，名称为“一种耐热丁腈橡胶组合物”的中国专利申请公布了丁腈橡胶与丙烯酸酯橡胶并用提高耐热性能方法；公布号为CN102993502A，名称为“一种耐高温油丁腈橡胶密封垫及其制备方法”的中国专利公布了丁腈橡胶与丙烯酸酯橡胶和聚氯乙烯并用提高耐热性能方法；这两个专利并用了耐热等级为170度ACM，虽然会提高NBR耐热性能，但成本也极具加大。公布号为CN103483642A”丁腈橡胶/三元乙丙橡胶耐热老化材料及其制备方法的专利以及公布号为CN103524806A一种高强度耐热老化改性丁腈橡胶电缆料的专利都并用了耐热等级为150℃的EPDM改善NBR耐热性能，但EPDM与油体积膨胀，会严重损坏耐油性能。

发明内容