本發明涉及橡膠密封件加工，具體涉及一種阻燃耐老化的橡膠密封件及其制備方法。

背景技術：

1、現代社會發展迅速，橡膠制品在日常生活和工業生產中應用廣泛，其中的橡膠密封件廣泛應用于機械、汽車、航空航天等多個領域，用于防止液體、氣體的泄漏，保護設備免受外界環境的侵害；

2、隨著科技的進步，密封技術不斷發展，橡膠密封件因其優良的彈性、耐磨性及密封性能，成為理想的密封材料，但是許多傳統的橡膠材料在高溫或火源環境下易燃燒，且在紫外線、氧氣、濕氣等環境影響下容易發生氧化、裂解等老化現象，導致密封性能下降，特別是在汽車發動機、化工設備等高溫、高壓環境中，橡膠密封件的阻燃性差和老化速度快，可能導致泄漏、故障，甚至引發安全隱患。

3、在制備橡膠密封件時，丁腈橡膠是一種常用材料，但在高負荷、高溫和高壓等惡劣環境下，其性能易受到影響，原因主要是丁腈橡膠分子鏈中存在大量雙鍵，容易發生雙鍵解鍵和鏈斷裂，為了增強氫化丁腈橡膠的耐老化性能和機械性能，通常在制備橡膠的過程中加入炭黑、滑石粉等無機物，這些材料在一定程度上增強了橡膠的性能，但是由于相容性不足的問題，制備出的橡膠密封件難以長期使用，且橡膠密封件的分子結構中含有大量的有機基團，如烴類鏈段和雙鍵，這些基團在高溫下容易發生氧化反應和自由基反應，從而加速燃燒過程，為了提高橡膠密封件的阻燃性能，加入阻燃劑三聚氰胺，但是其作為單一的含氮阻燃劑，其阻燃機制通常為氣相中的阻燃，且由于缺乏碳源，導致其在凝相中成炭效率較低，難以阻隔熱量的傳遞。

4、針對此方面的技術缺陷，現提出一種解決方案。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種阻燃耐老化的橡膠密封件及其制備方法，用于解決現有技術中的橡膠密封件的阻燃性能、耐老化性能和機械性能有待進一步提高的技術問題。

2、本發明的目的可以通過以下技術方案實現：一種阻燃耐老化的橡膠密封件，包括以下重量份計的原料組成：95-100份改性環氧橡膠、20-30份丁腈橡膠、10-15份改性補強劑、15-20份改性阻燃劑、4-6份硫化劑、2-5份交聯劑和4-6份輔助添加劑；

3、所述改性環氧橡膠由以下步驟制備得到：

4、a1、將丁腈橡膠和氯苯置于反應釜中，升溫至35-45℃，攪拌5-7min，加入間氯過氧苯甲酸，保溫反應5-7h，后處理得到環氧丁腈橡膠；

5、環氧丁基橡膠的制備反應原理：

6、在反應過程中，高溫催化間氯過氧苯甲酸分解成具有氧化性的自由基，該自由基與烯烴的雙鍵發生加成反應，形成一個新的自由基，然后氧分子結合到該自由基上，形成環氧基團，得到環氧丁腈橡膠。

7、a2、將環氧丁腈橡膠、氯仿和鈀碳置于反應釜中，催化加氫，后處理得到改性環氧橡膠。

8、改性環氧橡膠的制備反應原理：

9、在高溫高壓以及鈀碳的催化作用下，環氧丁腈橡膠的烯烴雙鍵被還原成碳碳單鍵，得到改性環氧橡膠。

10、進一步的，步驟a1中，按丁腈橡膠中的碳碳雙鍵的摩爾量的0.15倍加入間氯過氧苯甲酸，所述丁腈橡膠和氯苯的用量比為200-300g:2500-3000ml，所述后處理步驟包括：反應完成后，待反應液降至室溫，向反應液中加入乙醇，攪拌2-5min，抽濾，濾餅置于溫度為40-60℃的干燥箱中，烘干至恒重，得到環氧丁腈橡膠；步驟a2中，所述環氧丁腈橡膠、氯仿和鈀碳的用量比為100-150g:1500-2000ml:4-6g，所述催化氫化的操作為：向反應釜中分別充排三次氮氣和三次氫氣后，充入氫氣至反應釜壓力為3-3.5mpa，將反應釜升溫至140-160℃，保溫反應3.5-4.5h，后處理步驟包括：反應完成后，待反應液降至室溫，低轉速排氣，向反應液中加入乙醇，攪拌2-5min，抽濾，濾餅置于溫度為40-60℃的干燥箱中，烘干至恒重，得到改性環氧橡膠。

11、進一步的，所述改性補強劑由以下步驟制備得到：

12、b1、將氯化鋅和去離子水置于反應釜中，升溫至25-35℃，加入稀鹽酸溶液，調節ph＝6±0.5，得到混合酸液；

13、混合酸液的制備原理：

14、在反應過程中，氯化鋅在去離子水中易水解，提供酸性環境，抑制氯化鋅的水解。

15、b2、將3-甲基肉桂酸和去離子水置于反應釜中，加入氫氧化鈉溶液，調節ph＝8±0.3，滴加混合酸液，室溫反應0.5-1h，后處理得到改性補強劑。

16、改性補強劑的制備反應原理為：

17、在反應過程中，3-甲基肉桂酸與氫氧化鈉發生酸堿反應生成3-甲基肉桂酸鈉，當3-甲基肉桂酸鈉和氯化鋅溶解在水中時，鈉離子與氯離子分離，而3-甲基肉桂酸根離子與鋅離子結合形成不溶性的3-甲基肉桂酸鋅沉淀，得到改性補強劑。

18、進一步的，進一步的，步驟b1中，所述稀鹽酸的濃度為1-2mol/l，所述氯化鋅和去離子水的用量比為20-50g:100-200ml；步驟b2中，所述3-甲基肉桂酸、去離子水和混合酸液的用量比為40-60g:500-700ml:100-150ml，所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.5-1mol/l，所述后處理步驟包括：反應完成后，靜置30min，抽濾，濾餅用去離子水和乙醇洗滌1-2遍，轉移至溫度為35-45℃的干燥箱，烘干至恒重，得到改性補強劑。

19、進一步的，所述改性阻燃劑的制備方法為：將三聚氰胺鈉鹽、1,4-二氧六環和甲醇鈉置于氮氣氛圍保護的反應釜中，室溫攪拌5-8min，加入叔丁基二氯磷酰，室溫反應15-30min，升溫至80-90℃，冷凝回流4-6h，后處理得到改性阻燃劑。

20、改性阻燃劑的制備反應原理：

21、在反應過程中，叔丁基二氯磷酰上的p-cl鍵斷裂，形成一個活性中間體，該中間體迅速被三聚氰胺鈉鹽上的具有親核性的氨基取代，得到改性阻燃劑。

22、進一步的，所述三聚氰胺鈉鹽、1,4-二氧六環、甲醇鈉和叔丁基二氯磷酰的用量比為100-200g:800-1300ml:50-80g:45-75g，所述后處理步驟包括：反應完成后，待反應降至室溫，抽濾，濾餅用去離子水洗滌1-2遍，轉移至溫度為50-70℃的干燥箱中，烘干至恒重，得到改性阻燃劑。

23、本發明還提出一種阻燃耐老化的橡膠密封件的制備方法，包括以下步驟：

24、s1、將改性環氧橡膠和丁腈橡膠加入開煉機，升溫至40-50℃，薄通4-6次，得到生膠；

25、s2、將生膠加入密煉機，升溫至50-70℃，密煉1-5min后，加入改性補強劑、改性阻燃劑、交聯劑和輔助添加劑，密煉10-15min，加入硫化劑，密煉5-10min后，得到混煉膠；

26、s3、將混煉膠加入硫變儀中，升溫至150-170℃，保溫反應30-40min，注入模具，得到橡膠密封件。

27、進一步的，步驟s1中，所述開煉機的輥筒轉速比為25/18，輥距為0.5mm；步驟s2中，所述交聯劑為四乙烯三胺，所述硫化劑由過氧化二異丙苯和硫磺按質量比3:1組成，和所述密煉機的轉速為60r/min，所述輔助添加劑由潤滑劑、抗紫外線劑、增塑劑和促進劑按重量比5:2:10:3組成，所述潤滑劑為硅油、硬脂酸中的一種或多種，所述抗紫外線劑為uv-531、uv-328中的一種或多種，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯，所述促進劑為二硫化苯胺、四甲基二硫代氨基甲酸鈉中的一種或多種。

28、本發明具備下述有益效果：

29、1、本發明制備的一種阻燃耐老化的橡膠密封件，通過以改性環氧橡膠和丁腈橡膠為生膠，以改性補強劑、改性阻燃劑和交聯劑為增強材料，以輔助添加劑為助劑，制備混煉膠，混煉膠硫化后，注入模具，得到橡膠密封件，改性環氧橡膠由被間氯過氧苯甲酸環氧化改性的丁腈橡膠，催化加氫后制備得到，加氫改性后的丁腈橡膠，其分子結構去除了部分不飽和烯烴雙鍵，使分子鏈的構型更加有序，結構更加穩定，增加了丁腈橡膠的熱穩定性和抗氧化性，進一步增強了橡膠密封件的耐老化性能，且改性環氧橡膠在后續制備密封件的過程中，與交聯劑四乙烯三胺和改性阻燃劑中的氨基形成化學鍵合，構成交聯網絡，提高了橡膠密封件的機械性能和耐老化性能，橡膠密封件在硫化過程中，加入的丁腈橡膠可以和硫化劑反應形成化學交聯，提高橡膠密封件的耐老化性能。

30、2、本發明制備的一種阻燃耐老化的橡膠密封件，通過以3-甲基肉桂酸和氯化鋅為原料，制備得到3-甲基肉桂酸鋅，在橡膠硫化過程中，改性環氧橡膠和丁腈橡膠上連接氰基官能團的α-c上氫原子的c-h鍵在150℃熱氧條件能夠斷裂產生自由基，3-甲基肉桂酸鋅中含有烯烴結構，可以在硫化劑的作用下通過自由基反應接枝到改性環氧橡膠和丁腈橡膠上，形成離子鍵共價鍵合，其分子中的苯環基團增加相鄰兩個交聯點之間的鏈段長度，使改性橡膠的流動阻力減小，增大了最大扭矩，提高了橡膠密封件的交聯程度，進一步提高了橡膠密封件的耐老化性能和機械性能。

31、3、本發明制備的一種阻燃耐老化的橡膠密封件，通過將三聚氰胺鈉鹽和叔丁基二氯磷酰發生磷?；磻苽涑龈男宰枞紕?，在橡膠密封件燃燒時，改性阻燃劑中的三聚氰胺受熱分解，釋放氮氧化物、氨氣等不燃氣體，可稀釋氧氣，從氣相層面減少助燃氣體的濃度，氧氣濃度減少，火焰熄滅，同時間接地阻止了熱量的傳遞，達到阻燃效果，并且改性阻燃劑中含有磷元素，其在燃燒過程中能夠形成聚磷酸酯，覆蓋橡膠密封件的表面，在火災或高溫環境中，具有隔熱作用，進一步增強了橡膠密封件的耐老化性能，改性阻燃劑中含有氨基基團，通過與改性環氧橡膠中的環氧基形成化學鍵合，形成交聯網絡，進一步增加橡膠密封件的機械性能，改性阻燃劑中的三聚氰胺具有較強的硬度，在橡膠密封件中起到骨架支撐作用，進一步增強橡膠密封件的機械性能。