專利名稱：發泡橡膠-金屬復合密封材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種密封材料，尤其涉及一種發泡橡膠-金屬復合密封材料及其制備方法。
背景技術：
目前機動車、機械設備、化工管道、儀器儀表等領域，密封端面形狀復雜，粗糙度大，可能存在氣孔、砂眼、裂紋等缺陷，特別是密封端面材料剛度較低，螺栓載荷較小并難于均勻分布，因此必須選用高壓縮率和回彈率的密封材料才能確保密封要求。另一方面，密封端面通常工作在振動和溫度波動之中，螺栓極易發生應力松弛，同時為了延長密封材料的使用壽命，對密封材料抗蠕變松弛能力的要求也越發嚴格。再者，對于密封材料，不允許有滲漏或泄漏發生，故其致密性的要求也尤為重要。傳統的密封材料有石棉復合板和石墨復合板。對于石棉復合板，由于石棉致癌的關系，已經被逐步淘汰。而石墨復合板也因其強度差、容易破損使得應用受限。作為上述傳統密封材料的替代產品，金屬覆膠復合板和無石棉板目前已被廣泛使用。金屬覆膠復合板是以金屬薄板為基材，在其兩面或單面涂覆一定厚度的橡膠涂層而制得，它將橡膠的高彈性、可壓縮性和金屬板的高強度結合在一起，具有與傳統密封材料相比較好的密封性能。然而，金屬覆膠復合板橡膠涂層較薄，即小于0. 03mm，影響了壓縮、回彈性能以及減震隔熱性能。同時，其柔軟性不佳，只能應用于粗糙度小和高面壓的密封端面，對于粗糙度高和低面壓的密封端面則密封性能不佳。但是，如果通過提高橡膠層厚度，來獲得優異的壓縮回彈及減震隔熱性能，但是目前的生產工藝還很難達到，且生產成本頗高。對于無石棉板，其由耐溫性較好且強度較高的芳綸纖維制成，柔軟性好，能提供較高壓縮率，但其耐流體性差，表面致密性差易產生泄露，對粗糙度高或低面壓的密封端面的密封性差，抗蠕變松弛性能差， 板材強度低且成本頗高。因此，對具有優異壓縮回彈性、抗蠕變松弛性，柔軟性好，對粗糙度高或低面壓密封端面也具有很好密封性能的密封材料的需求已顯得極為迫切。

發明內容
本發明的目的是提供一種發泡橡膠-金屬復合密封材料，它以金屬簿板為基材與發泡橡膠進行復合，解決現有技術密封材料壓縮回彈性、抗蠕變松弛性、柔軟性、耐流體性、 減震隔熱性等綜合性能不佳的技術問題。本發明的另一目的是提供發泡橡膠-金屬復合密封材料的制備方法。本發明公開了一種發泡橡膠-金屬復合密封材料，包括金屬基材及之上的發泡橡膠層，發泡橡膠層中存在閉孔型微孔，其厚度為0. 1 0. 5mm，發泡橡膠層主要組成及重量份數為橡膠100份，填料40 80份，硫化體系3 8份，發泡體系8 20份。所述橡膠選自丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟橡膠中的任意一或二種。所述硫化體系由硫化劑與硫化促進劑組成，硫化劑選自硫黃、DCP (過氧化二異丙苯)、3#硫化劑(N，N-二次肉桂基-1，6-己二胺)中的任意一或二種，硫化促進劑選自 CZ(N-環已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺)、D( 二苯胍)、TMTD(二硫化四甲基秋蘭姆)、DMQ、 2’ - 二硫代二苯并噻唑)、氰尿酸三烯丙酯中的任意一或二種。 所述發泡體系由發泡劑與發泡助劑組成，發泡劑選自AC (偶氮二甲酰胺)、H (二亞硝基五次甲基四胺)、OBSH (4,4 ‘-氧代雙苯磺酰胼)中的任意一或二種。
所述金屬基材與所述發泡橡膠層之間還可以有一層底涂層。所述底涂層主要組成為硅烷偶聯劑、熱固性樹脂、有機酸。所述金屬基材選自碳鋼板、鍍錫鋼板、不銹鋼板、鋁板中的任意一種，其厚度為 0. 2 1. 0mm。本發明還公開了一種發泡橡膠-金屬復合密封材料的生產方法，它包括以下步驟
1)將金屬基材脫脂、干燥；
2)將100份橡膠塑煉后加入填料40 80份、硫化體系3 8份、發泡體系8 20份混煉，用有機溶劑溶解，加入流平劑、消泡劑并分散均勻，得到液態橡膠混合物；
3)將制得的液態橡膠混合物涂覆于金屬基材表面，先在110 140°C下發泡預硫化，再在160 220°C下進行二次硫化。所述液態橡膠混合物是通過噴涂、滾涂、淋涂、浸涂中的任意一種方式涂覆于金屬基材表面的。所述液態橡膠混合物涂覆金屬基材表面的一面或兩面。所述金屬基材脫脂、干燥后經噴涂、滾涂、淋涂、浸涂中的任意一種工藝涂覆了一層底涂層。本發明的技術效果是本發明采用化學發泡法生產，工藝簡單，具有較高的壓縮率、回彈率，其柔軟性好，應力松弛率低，耐流體性能優異，在流體環境中，甚至是在剛性低表面粗糙度高的大型法蘭上也能發揮較好的密封性。同時，橡膠發泡使得橡膠用量大為減少，故成本較低。再次，該發泡橡膠-金屬復合密封材料的發泡橡膠層較厚且其中存在大量閉孔型微孔，故具有優異的減震、降噪和緩沖性能。
具體實施例方式將碳鋼板、鍍錫鋼板、不銹鋼板、鋁板中的任意一種金屬基材在超聲波清洗機中脫脂10 30分鐘，然后采用噴涂、滾涂、淋涂、浸涂中任一種方式涂覆底涂層，再放入烘箱中干燥，在100 150°C的溫度下烘烤10 20分鐘，干燥完畢取出備用。將100份丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟橡膠中的任意一或二種橡膠放入開式煉膠機中塑煉2 4次，再加入填料40 80份，硬脂酸0 3份，氧化鋅5 10份，AC、H、 OBSH中的任意一或二種及發泡助劑共計8 20份，防老劑0. 5 1. 5份，硫黃、DCP、3#硫化劑中的任意一或二種及CZ、D、TMTD, DM、氰尿酸三烯丙酯中的任意一或二種共計3 8份， 在密煉機上混煉4 6次，切片，加入有機溶劑，同時進行攪拌使混合均勻，然后投入研磨機研磨3 4次，研磨完畢加入流平劑、消泡劑并分散均勻。采用噴涂、滾涂、淋涂、浸涂中任一種方式，將制得的液態橡膠混合物涂覆于金屬基材表面，在80 100°C的隧道爐中烘干，然后放入烘箱，先在110 140°C下發泡預硫化 3 10分鐘，再在160 220°C下二次硫化20 40分鐘。實施例1
將碳鋼板在超聲波清洗機中脫脂20分鐘，然后噴涂底涂層，再在100°C的烘箱中烘烤 20分鐘，干燥完畢取出備用。將100份丁腈橡膠放入開式煉膠機中塑煉3次，再加入填料60份、硬脂酸3份，氧化鋅10份，AC和OBSH共15份，發泡助劑5份，防老劑1. 5份，DCP 6份，氰尿酸三烯丙酯2 份。在密煉機上混煉4次，切片，加入有機溶劑，同時進行攪拌，混合均勻后，投入研磨機研磨3次，研磨完畢加入流平劑、消泡劑并分散均勻。將制得液態橡膠混合物浸涂于碳鋼板的正反兩面，在100°C的隧道爐中烘干，然后放入烘箱，先在110°C下發泡預硫化10分鐘，再在160°C下硫化40分鐘，制得發泡橡膠-金屬復合密封材料，單面發泡橡膠層厚度為0. 5mm。實施例2
將鍍錫板在超聲波清洗機中脫脂20分鐘，然后噴涂底涂層，再在100°C的烘箱中烘烤 20分鐘，干燥完畢取出備用。將100份丙烯酸酯橡膠放入開式煉膠機中塑煉3次，再加入填料80份，硬脂酸1 份，氧化鋅5份，AC和OBSH共5份，發泡助劑3份，防老劑1份，硫黃和DCP共5份，D和CZ 共1份。在密煉機上混煉5次，切片，加入有機溶劑，同時進行攪拌，混合均勻后，投入研磨機研磨3次，研磨完畢加入流平劑、消泡劑并分散均勻。將制得的液態橡膠混合物滾涂于碳鋼板的正反兩面，在100°C的隧道爐中烘干，然后放入烘箱，先在130°C下發泡預硫化5分鐘，再在180°C下硫化20分鐘，制得發泡橡膠-金屬復合密封材料，單面發泡橡膠層厚度為0. 1mm。實施例3
將不銹鋼板在超聲波清洗機中脫脂20分鐘，然后噴涂底涂層，再在100°C的烘箱中烘烤20分鐘，干燥完畢取出備用。將100份氟橡膠放入開式煉膠機中塑煉3次，再加入填料40份，氧化鋅7份，AC 10 份，發泡助劑5份，防老劑0. 5份，3#硫化劑和DCP共2. 5份，氰尿酸三烯丙酯0. 5份。在密煉機上混煉6次，切片，加入有機溶劑，同時進行攪拌，混合均勻后，投入研磨機研磨3次，研磨完畢加入流平劑、消泡劑并分散均勻。將制得的液態橡膠混合物噴涂于經前處理后的碳鋼板材的正反兩面，在100°C的隧道爐中烘干，然后放入烘箱，先在140°C下發泡預硫化3分鐘，再在220°C下硫化40分鐘， 制得發泡橡膠-金屬復合密封材料，單面發泡橡膠層厚度為0. 3mm。對實施例1至3制得的發泡橡膠-金屬復合密封材料進行壓縮率、回彈率、應力松弛率等測試，并與現有技術的金屬覆膠復合板、無石棉板相比較，其結果列于表1中。表 權利要求
1.一種發泡橡膠-金屬復合密封材料，其特征在于所述復合密封材料包括金屬基材及之上的發泡橡膠層，所述發泡橡膠層中存在閉孔型微孔，其厚度為0. 1 0. 5mm，該發泡橡膠層主要組成及重量份數為橡膠100份，填料40 80份，硫化體系3 8份，發泡體系 8 20份。
2.如權利要求1所述發泡橡膠-金屬復合密封材料，其特征在于所述橡膠選自丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟橡膠中的任意一或二種。
3.如權利要求1所述發泡橡膠-金屬復合密封材料，其特征在于所述硫化體系由硫化劑和硫化促進劑組成，所述硫化劑選自硫黃、DCP、3#硫化劑中的任意一或二種，所述硫化促進劑選自CZ、D、TMTD、DM、氰尿酸三烯丙酯中的任意一或二種。
4.如權利要求1所述發泡橡膠-金屬復合密封材料，其特征在于所述發泡體系由發泡劑和發泡助劑組成，所述發泡劑選自AC、H、OBSH中的任意一或二種。
5.如權利要求1所述發泡橡膠-金屬復合密封材料，其特征在于所述金屬基材與所述發泡橡膠層之間有一層底涂層。
6.如權利要求5所述發泡橡膠-金屬復合密封材料，其特征在于所述底涂層主要組成為硅烷偶聯劑、熱固性樹脂、有機酸。
7.—種權利要求1所述發泡橡膠-金屬復合密封材料的制備方法，它包括以下步驟1)將金屬基材脫脂、干燥；2)將100份橡膠塑煉后加入填料40 80份、硫化體系3 8份、發泡體系8 20份混煉，用有機溶劑溶解后，加入流平劑、消泡劑并分散均勻，得到液態橡膠混合物；3)將制得的液態橡膠混合物涂覆于金屬基材表面，先在110°C 140°C下發泡預硫化， 再在160°C 220°C下二次硫化。
8.如權利要求7所述發泡橡膠-金屬復合密封材料的制備方法，其特征在于所述液態橡膠混合物是通過噴涂、滾涂、淋涂、浸涂中的任意一種方式涂覆于金屬基材表面的。
9.如權利要求7所述發泡橡膠-金屬復合密封材料的制備方法，其特征在于所述液態橡膠混合物涂覆金屬基材表面的一面或兩面。
10.如權利要求7所述發泡橡膠-金屬復合密封材料的制備方法，其特征在于所述金屬基材脫脂、干燥后經噴涂、滾涂、淋涂、浸涂中的任意一種工藝涂覆了一層底涂層。
全文摘要
本發明提供一種發泡橡膠-金屬復合密封材料及其制備方法。發泡橡膠-金屬復合密封材料包括金屬基材及金屬基材上的發泡橡膠層。該發泡橡膠層主要組成及重量份數為橡膠100份，填料40～80份，硫化體系3～8份，發泡體系8～20份，該發泡橡膠層中存在閉孔型微孔，其厚度為0.1～0.5mm。其制備方法包括金屬基材的前處理、液態橡膠混合物的制備及發泡橡膠層的制備。本發明的技術效果是采用化學發泡法生產，工藝簡單，產品具有較高的壓縮率、回彈率，其柔軟性好，應力松弛率低，耐流體性能優異，能發揮較好的密封性。該發泡橡膠-金屬復合密封材料的發泡橡膠層較厚且其中存在大量閉孔型微孔，故具有優異的減震、降噪和緩沖性能。
文檔編號C08L33/04GK102582160SQ20111045248
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者劉杰, 張迎軍, 邱祖民, 鄭楠, 黃伯芬 申請人:南昌大學, 江西省科威生物化學有限公司