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简析橡胶密封制品材料配合与加工技术

2020-05-20
郑玲
(橡胶技术李秀权工作室)
  一、引言
  橡胶密封制品属于机械基础件,其产品在冶金矿山机械、农用机械、工程机械、汽车用机械、船舶用机械、电力机械、石油化工机械、航空航天机械等领域中获得了广泛的应用,其主要代表产品主要包括汽车减振器往复密封件、风力发电等超大直径密封件,诸如此类产品直接和主机设备的安全运行往往有着直接的关系,而且能够有效起着防泄漏、防渗漏等密封作用。而随着目前我国对橡胶密封制品的技术要求越来越高,本文亦是结合笔者的实践工作经验,对橡胶密封制品材料配合与加工技术相关的内容进行了探讨。
  二、橡胶密封制品材料及其配合技术分析
  1、NBR配合技术
  NBR的耐油性能比较优异,其具有明显的加工和物理性能,而且耐热性能较好,成本也较为低廉,在橡胶密封制品中获得了广泛的应用。软NBR和硬NBR是两种NBR的主要分类,由于基于环保问题的考虑,硬NBR的应用范围逐渐减少,而软NBR的应用开始变得成为了主流。其配合重点尤其在耐热性的提高方面效果更为明显,而且以硫化体的配合为主。在硫化体系上主要采用硫黄硫化体系、低硫或无硫硫化体系、有机过氧化物硫化体系和镉镁硫化体系。为防止硫黄喷出,可使用不溶性硫黄、聚合硫黄,为防止分散不均,可使用预分散硫黄颗粒。氧化锌有新型活性氧化锌、纳米氧化锌。
  2、ACM配合技术
  ACM的耐油性和耐热性处于NBR与氟橡胶之间,其能够在150摄氏度与180摄氏度范围的热油之中工作。其最大的优势表现在耐有极压添加剂的油类,其尤其适用在各种轴封、油封以及传动密封之中适用。通常情况下,国外和国内的ACM应用效果均比较明显。以国外发达国家为例,为改进ACM弹性不足之缺点,国外开发了乙烯-丙烯酸酯橡胶,其耐油和耐高低温性能优良,且综合性能好。在硫化体系上,国内主要以硫黄/皂(钠皂或钾皂)为主要硫化体系,其抗压缩变形一般,且该硫化体系需二段硫化。为改进其性能不足,应逐渐采用TCY系硫体体系,该体系具有优良的抗压缩变形,且不需二段硫化。TCY系硫化体系应配合相应的助硫化剂和酸吸收剂,可获更佳的性能,其中配合的BZ类促进剂由于硫化时产生亚硝胺,应换用替代物ZDEC或IZ。
  3、硅橡胶配合技术
  对于硅橡胶来说,其主要有甲基硅橡胶、苯醚撑硅橡胶、乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶以及苯基硅橡胶,而其中乙烯基硅橡胶的应用范围最为广泛。不过通常情况下,硅橡胶的强度往往较低,不能够直接进行使用,需要配合技术的应用来达到运用的目的。硅橡胶应用的补强填充剂为气相法白炭黑,为防止混炼过程的结构化,应添加结构控制剂,如二苯基硅二醇或羟基硅油,并应对混炼胶进行热处理。为解决结构化问题,常采用表面处理的4号气相法白炭黑。如要进一步提高硅橡胶的强度则应再添加乙烯基硅油或乙烯基硅氧烷化合物,以使补强效果更好。
  4、氟橡胶配合技术
  对于氟橡胶来说,耐油性以及耐高温是两种最为主要的优势所在,是目前密封制品材料中的最好选择,其中主要有23、26以及246三个主要大类的型号,其并用能够取得更好的效果。另外还有一些特殊氟橡胶,如四氟丙橡胶、氟醚橡胶、磷氟橡胶等。为提高氟橡胶的抗压缩永久变形,应使用双酚AF为硫化剂,并配合促进剂BPP。过氧化物及助交联剂硫化氟橡胶日渐受到重视,其具有较好的综合性能(高强度和拉断伸长率),现已有过氧化物硫化专用氟橡胶。最近还出现了无需二段硫化的氟橡胶,可大大提高氟橡胶密封制品的生产效率。吸酸剂主要使用氧化钙、氧化镁、氢氧化钙和氢氧化镁,而铅吸酸剂应淘汰。
  三、橡胶密封制品的加工技术
  在上文中对橡胶密封制品的材料配合的详细情况进行了介绍,其是橡胶密封制品获取良好性能产品的重要基础,而加工制造技术则是保证产品能够获得较高质量的重要保障。只有通过材料配合以及加工技术的密切配合才能有效实现产品的优质化。
  1、胶料制备
  密封制品的橡胶塑炼由传统开炼机机械塑炼发展为密炼机塑炼,混炼胶制备由传统的开炼机制备发展为密炼机制备,并配备自动配料和混炼过程的自动控制(包括混炼后的胶料输送、压片、冷却、裁断和胶料集存),实现节能高效,减少对环境的污染和制造高品质的混炼胶。为提高混炼效果和效率,密炼机的研究重点在转子形状及可变转速上。如国外的4WH转子、ST转子、GK-E转子的各种新型密炼机(可变速)适用于密封制品胶料制备。为减少橡胶混炼过程的烟气污染,应采取迅速冷却混炼胶料和胶片,并在开炼机和密炼机等烟气较多的岗位设置排风罩以加强通风,避免操作工受烟气伤害。粉尘的问题可采用湿法造粒炭黑、造粒的配合剂、炭黑(散装)/气力输送代替人工投料、低熔点塑料包装小料投料、自动配料系统、袋滤除尘、液体隔离剂代替滑石粉等方法,并采取有效的通风措施解决。
  2、半成品制备
  针对橡胶密封制品的半成品制备,已经逐渐将传统的手工方法转变为半机械化或者机械化的发展方向。比如,胶料经热炼出片后,采用胶圈切割机、胶条切割机、圆刀裁条机、冲切机和裁圆片机等制备半成品。当然,最为先进的即是采用预成型的机对各种半成品进行制备。在国内外能够找到小不少成功的运用案例。
  3、硫化成型
  针对硫化成型来说,传统一直采用的是平板硫化机,随着信息技术的发展,则开始转向计算机自动控制方式,出现了抽真空平板硫化机、注射硫化机等。而且也实现了一台计算机能够控制多台硫化机的目的,大型制品采用注压法生产。其中的加热方式也开始由传统的蒸汽加热和电加热向着采用导热油加油的方向发展。
  四、结束语
  总之,橡胶密封制品的应用前景非常广阔,不过在实际的材料配合与加工技术方面,和国外发达国家还有着一定的差距,这些都需要我们在未来要不断地对工艺等进行改进,以满足各领域对橡胶密封制品逐渐升高的技术性能要求,继而促进我国经济的飞速发展。
  参考文献:
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