[发明专利]一种耐磨耐腐蚀橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明涉及橡胶材料技术领域，为解决现有技术中通过调整配方来提高橡胶耐磨性的工艺会导致橡胶弹性及缓冲效果变差的问题，提供了一种耐磨耐腐蚀橡胶材料及其制备方法，所述耐磨耐腐蚀橡胶材料由下向上依次包括橡胶基材，SiC过渡层和类金刚石薄膜。本发明采用类金刚石薄膜改性橡胶基材，在确保橡胶基材自身弹性性能的前提下，有效提高橡胶基材的耐磨性和耐腐蚀性。DLC薄膜具有低摩擦系数、高硬度、优良的耐磨性和化学稳定性，表面沉积类金刚石薄膜可显著改善橡胶材料的耐磨性和耐腐蚀性，提高其使用寿命和稳定性。

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种耐磨耐腐蚀橡胶材料及其制备方法。

背景技术

橡胶作为常见的密封材料在航空航天、交通运输和医疗器械等领域广泛应用，其中常见的有丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)、丁腈橡胶(NBR)等。然而，橡胶密封制品的使用工况大多处于动态滑动状态，在动态密封环境下长久工作会发生材料的磨损失效，带来安全隐患，例如，在油密封环境下，密封材料的失效会导致油泄露污染。因此，改善橡胶密封材料的摩擦学性能、降低磨损对于延长其使用寿命具有重要意义。

目前，为提高橡胶材料的耐磨性，可通过对橡胶材料的硫化程度进行调整，在橡胶配方中添加填料来提高橡胶的拉伸强度，或者添加石墨等材料来降低表面的摩擦系数。

中国专利文献上公开了“一种高耐磨、低摩擦系数的热塑性硫化橡胶”，其申请公布号为CN109485992A；中国专利文献上公开了“一种用纳米金刚石粉对橡胶进行补强的方法”，其申请公布号为CN109957143A；中国专利文献上公开了“一种橡胶配方来制备耐磨性橡胶密封圈的方法”，其申请公布号为CN107652559A。

以上公开的用于增强橡胶材料耐磨性的技术方案都是基于调整橡胶材料的配方来实现的，但是，在调整配方来提高耐磨性的同时也会影响橡胶的弹性及缓冲效果，最终影响实际使用。除此之外，添加含硫物质的添加剂具有很强的环境污染性，会引起对大气和水体的污染。

发明内容

本发明为了克服现有技术中通过调整配方来提高橡胶耐磨性的工艺会导致橡胶弹性及缓冲效果变差的问题，提供了一种薄膜成本低、膜基结合力高、薄膜沉积速率可控的基于类金刚石薄膜的耐磨耐腐蚀橡胶材料。

本发明还提供了一种耐磨耐腐蚀橡胶材料的制备方法，该方法可显著改善橡胶材料的耐磨性和耐腐蚀性，提高其使用寿命和稳定性，同时不影响橡胶本身的弹性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐磨耐腐蚀橡胶材料，所述耐磨耐腐蚀橡胶材料由下向上依次包括橡胶基材，SiC过渡层和类金刚石薄膜(DLC薄膜)。

本发明打破通过配方填料调整改性提高橡胶耐磨性的传统模式，创造性地采用类金刚石薄膜改性橡胶基材，在确保橡胶基材自身弹性性能的前提下，有效提高橡胶基材的耐磨性和耐腐蚀性。DLC薄膜具有低摩擦系数、高硬度、优良的耐磨性和化学稳定性，表面沉积类金刚石薄膜可显著改善橡胶材料的耐磨性和耐腐蚀性，提高其使用寿命和稳定性。但是，直接在橡胶基材表面沉积DLC薄膜，膜基结合力较小，容易脱落，本发明通过在橡胶基材和DLC薄膜之间沉积SiC过渡层，SiC过渡层可以同时与橡胶基材和DLC薄膜发生化学键合作用，大大增加DLC薄膜与橡胶基材的结合力，能够实现不同橡胶基材上的高粘附沉积，提高薄膜稳固性。

作为优选，所述橡胶基材选自丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)和丁腈橡胶(NBR)中的一种。本发明优选上述橡胶基材，但是并不限于上述基材，还可以是其它需要耐磨耐腐蚀改性的橡胶基材。

作为优选，所述类金刚石薄膜选自硅掺杂类金刚石薄膜、钨掺杂类金刚石薄膜和钛掺杂类金刚石薄膜中的一种。硅、钨、钛等掺杂的DLC薄膜，可以有效释放DLC薄膜的残余应力，提升其摩擦学性能。

一种耐磨耐腐蚀橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：