耐油密封圈胶料的配方设计

耐油密封圈胶料的配方设计本文简介：常州工程职业技术学院课程名称：橡胶配方与设计项目名称：耐油密封圈胶料的配方设计系部：材料工程技术系班级：高材1211（橡胶）姓名：史晨炜学号：2012110730耐油密封圈胶料的配方设计情景描述：某密封制品厂生产耐油密封圈，需设计耐油密封圈的配方，各项目组根据耐油密圈的使用环境和要求设计胶料配方，以

耐油密封圈胶料的配方设计本文内容：

常州工程职业技术学院

课程名称：橡胶配方与设计

项目名称：耐油密封圈胶料的配方设计

系

部：材料工程技术系

班

级：高材1211（橡胶）

姓

名：史晨炜

学

号：2012110730

耐油密封圈胶料的配方设计

情景描述：

某密封制品厂生产耐油密封圈，需设计耐油密封圈的配方，各项目组根据耐油密圈的使用环境和要求设计胶料配方，以便使该耐油密封圈顺利投产，满足用户要求。

任务一

耐油密封圈的工作环境和使用条件分析

任务二

耐油密封圈胶料性能指标和检测项目确定

任务三

耐油密封圈胶料的配合剂选择

任务四

耐油密封圈胶料的配方设计实践

任务五

实训报告撰写

任务六

实训报告总结交流评价

密封圈主要用来访友、防水、防腐、密封气体、防止泄露。橡胶密封圈制品品种繁多，最常用的有旋转轴唇形密封圈、O形橡胶密封圈、各种断面密封圈、隔膜、阀垫、密封垫圈和密封胶条等，按使用状态也可分为静态密封件、动态密封件和高真空密封件三种。

橡胶密封圈广泛应用于：

(1)：o型橡胶密封圈广泛应用于各种机械，耐各类石油基油及多种化学介质

(2)：Y型密封圈广泛应用于液压、机械、气动等行业。

(3)：应用于卫浴设备，汽车散热器，汽车刹车系统，汽车发动机系统，洗涤机械，家用电器，电熨斗，微波炉等方面。

任务一耐油密封圈的工作环境和使用条件分析

1.

密封圈是解决液压系统泄露问题最重要、最有效的手段。液压系统如果密封不良，可能出现不允许的外泄露，外漏的油液将会污染环境；还可能使空气进入吸油腔，影响液压泵的工作性能和液压执行组件运动的平稳性。因此合理的选用和设计密封圈装置在液压系统的设计中十分重要。对密封圈装置的要求如下：

（1）在工作压力和一定温度范围内，应具有良好的密封性能，并随压力的提高能自动提高密封性能。

（2）密封装置和运动件之间的摩擦力要小，耐磨系数要稳定。

（3）抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后能自动补偿。

（4）结构简单，使用，维护方便，价格低廉。

2.

所谓橡胶的耐油性是指：

包括油类和各种溶剂在内的广义的耐油性，实质上是高聚物耐有机溶剂的溶胀的能力。其大小是将试样在一定条件下浸渍在油类或溶剂中，经一定时间后其重量变化率和机械性能的变化来衡量。

一般用于机械密封作用的胶料要具有良好的弹性和较低的压缩永久变形，满足不同制品使用条件的特殊性能要求，作为动态密封，还要求胶料具有一定的拉伸强度，较好的耐磨性、耐撕裂性能。

任务二耐油密封圈胶料性能指标和检测项目确定

表1

耐油密封圈胶料性能指标和试验项目

项目

性能指标

邵氏硬度/度

拉伸强度/MPa

拉伸伸长率/%

浸油前后成品胶性能变化

邵氏硬度变化

拉伸强度变化率/%

拉伸伸长率变化率/%

体积变化率/%

76±5

≥10

＜350

-3~1

-15%~0

-15%~5%

0~+1.00%

可以参考以上产品性能确定该实训项目的性能指标，也可以另行确定性能指标，并且确定需要检测的试验项目

项目

性能指标

质量变化率/%

GB/T1690-2010

抽出可溶物质

GB/T1690-2010

任务三耐油密封圈胶料胶料的配合剂选择

1.

生胶体系

橡胶的耐油性取决于橡胶和油类的极性。橡胶分子中含有极性基团，如氰基，酯基，羟基，氯原子等，会使橡胶表现出极性。极性大的橡胶和非极性的石油系类接触时，两者的极性相差较大，从高聚物溶剂选择原则可知，此时橡胶不易溶胀。

常见的极性橡胶有哪些？

NBR；

CR

；ACM

；CO；FPM

你选择的生胶体系是什么？该橡胶具有什么特点？

根据工作介质为燃油，液压油，机油等，工作温度在150摄氏度以下时选用***橡胶

***橡胶具有优良的耐油性，其耐油性仅次于聚硫橡胶和氟橡胶，并且具有的耐磨性和气密性。

***橡胶的性能受丙烯腈含量影响，随着丙烯腈含量增加，拉伸强度、耐热性、耐油性、气密性、硬度提高，但弹性、耐寒性降低。***橡胶耐臭氧性能和电绝缘性能不佳。耐水性较好。

2.

硫化体系

总的来说，提高交联密度可以改善硫化胶的耐油性，因为随交联密度增加，橡胶分子间作用力增加，网络结构中自由体积减小，具有油类难以扩散的优点。

采用有机过氧化物，如DCP，DBP硫化的***橡胶具有永久压缩变形，耐油耐低温性能好，不易焦烧，可采用DCP—硫磺/促进剂的复合硫化体系，常用的促进剂有：DM，CZ，TMTD

3.

补强体系和填充体系

一般降低胶料中的体积分数可以提高耐油性，所以增加调料用量有助于提高耐油性。通常活性越高的填充剂（如炭黑和白炭黑）与橡胶之间产生的结合力越强，硫化胶的体积溶胀越小。

密封圈的硬度一般由工作压力来确定，工作压力高，硬度也高

4.

防护体系

耐油橡胶经常在温度较高的热油中使用，有些制品在热油和热空气两者兼有的条件下工作。矿物油中溶有空气的体积分数为10%,汽油中溶有20%~25%，煤油中溶有13%~17%，因此热氧老化问题必须考虑，耐油橡胶中的防老剂在油中的稳定性至关重要。

防老剂4010NA

防老剂RD

任务四耐油密封圈胶料胶料的配方设计实践

表2

耐油密封圈胶料的配方拟定

原材料组分

质量份

用途

NBR

70

生胶

陶土

15

填充剂

氧化锌

5

活性剂

硬脂酸

1

活性剂

硫磺

2

硫化剂

炭黑N330

50

补强剂

促进剂DM

1.5

促进剂

促进剂TMTD

1.5

促进剂

DBP

15

增塑剂

防老剂4010NA

1.5

防老剂

防老剂RD

1.5

防老剂

轻质碳酸钙

10

填充剂

合计

174

表3

橡胶密度计算

原材料名称

基本配方(mi)

密度ρi(g/cm3)

Vi(mi/ρi)

NBR

70

0.98

71.43

陶土

15

2.50

6

氧化锌

5

5.60

0.89

硬脂酸

1

0.90

1.11

硫磺

2

1.96

1.02

炭黑N330

40

2.6

15.38

促进剂DM

1.5

1.16

1.29

促进剂TMTD

1.5

1.43

1.05

DBP

15

1.0465

14.33

防老剂4010NA

1.5

1.14

1.32

防老剂RD

1.5

1.18

1.27

轻质碳酸钙

10

2.50

4

合计

174

表4

配方成本计算

序号

原材料名称

配比（mi)

单价（pi）（元/kg）

mi

pi

密度（ρi）

Vi(mi/ρi)

1

NBR

70

21

1470

0.98

71.43

2

陶土

15

0.4

6

2.50

6

3

氧化锌

5

12

60

5.60

0.89

4

硬脂酸

1

7.8

7.8

0.90

1.11

5

硫磺

2

1.1

2.2

1.96

1.02

6

炭黑N330

40

7.5

300

2.6

15.38

7

促进剂DM

1.5

14

21

1.16

1.29

8

促进剂TMTD

1.5

15

22.5

1.43

1.05

9

DBP

15

10

150

1.0465

14.33

10

防老剂4010NA

1.5

16.8

25.2

1.14

1.32

11

防老剂RD

1.5

13.2

19.8

1.18

1.27

12

轻质碳酸钙

10

0.48

4.8

2.50

4

合计

174

2089.3

119.09

胶料密度为：

ρ=mi

/Vi=1.46

单位质量胶料成本为：

Pm

=

∑mi

pi

/mi=12.01

单位体积胶料成本为：

Pv

=

ρ·

Pm=17.53

表5

拟定配方的成本计算

序号

原材料名称

配比（mi)

单价（pi）（元/kg）

mi

pi

密度（ρi）

Vi(mi/ρi)

1

NBR

70

21

1470

0.98

71.43

2

陶土

15

0.4

6

2.50

6

3

氧化锌

5

12

60

5.60

0.89

4

硬脂酸

1

7.8

7.8

0.90

1.11

5

硫磺

2

1.1

2.2

1.96

1.02

6

炭黑N330

40

7.5

300

2.6

15.38

7

促进剂DM

1.5

14

21

1.16

1.29

8

促进剂TMTD

1.5

15

22.5

1.43

1.05

9

DBP

15

10

150

1.0465

14.33

10

防老剂4010NA

1.5

16.8

25.2

1.14

1.32

11

防老剂RD

1.5

13.2

19.8

1.18

1.27

12

轻质碳酸钙

10

0.48

4.8

2.50

4

13

合计

174

2089.3

119.09

14

配方含胶率

40.23%

胶料密度

1.46

单位质量胶料成本

12.01

单位体积胶料成本

17.53

耐油性能测试

测试标准：GB/T1690-2012

硫化胶耐油性能测试包括如下5个方面：

（1）浸泡后的体积、质量的变化试验。

（2）浸泡后的拉伸性能的变化试验。

（3）浸泡后的硬度试验。

（4）浸泡后的尺寸变化的测定。

（5）浸泡后的抽出可溶物质的测定

邵尔硬度测定（步骤）

（1）整理设备仪器、环境，准备相关工具。

（2）试验前检查硬度计指针是否指于零点，并检查压针亚于玻璃面上。

（3）将试样置于硬度中玻璃面上，用定负荷架辅助测定试样的硬度。

（4）试样上的点只准测量一次硬度，点与点距离不少于6mm，点与边距不少于12mm。

（5）每个试样的测量点不少于5个，取中值作为实验结果，精确到整数。

（6）试验结束后，清理现场并做好相关实验使用记录。

阿克隆磨耗测定（步骤）

（1）检查仪器是否处于正常状态，整理设备仪器、环境，准备相关工具。

（2）接电：将电机插头，电源线插头及光电插头插入电子计数器后面的插座中。

（3）角度调节：松开锁紧螺帽，旋转角度调节手轮使指针在所需的倾角，然后锁紧螺母固定丝杆。

（4）装样：将粘好试样的胶轮固定在胶轮轴上，将砝码置于砂轮支架上。

（5）预磨：接通电子计数器电源及开关，调节预置数按键600转后，按下启动按钮开始预磨，使胶轮按顺时间方向旋转，当计数到预定值时，按下解除，清零键，取下胶轮，用天平称量准确至0.001g。

（6）磨耗：将预磨后的胶轮固定于胶轮轴上，调节预置数键至3416转（1.16km）后，再进行试验，试验完后取下试样，刷去胶屑，在1h内称量准确到0.001g

（7）试验结束后，关机，关电等，清理现场并做好相关实验使用记录。

表6

斜交轻型载重轮胎胎冠胶料的调整后配方

原材料组分

质量份

NBR

65

PVC

35

氧化锌

5

SA

1

硫磺

2

半补强白炭黑

40

促进剂DM

1

促进剂TT

1

CdS

1

HVA

1

DBP

15

DNP

2

NA4010

1

二甘醇

2

任务六

实训报告总结交流评价（指出存在的问题和改进方法）