【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及橡膠密封材料，具體涉及一種橡膠密封材料及其制備方法。
技術介紹
1、隨著新型電力系統加速構建，對變電裝備可靠性的要求日益凸顯，大型變壓器等充油電工裝備電氣性能已與國外同步，但在關鍵密封位置卻頻發密封件老化失效問題，絕緣油泄漏給電工裝備運行帶來極大的安全隱患。電力變壓器常用密封有o形密封件、o形密封條、橡膠墊板以及一些異形結構的密封，其中橡膠密封材料具有優異的回彈性以及耐油性能，被廣泛應用在變壓器設備中。
2、然而，橡膠材料的使用性能和使用壽命容易受到服役環境條件的影響，在低溫條件下，硫化橡膠的分子運動減弱，導致熵彈性明顯下降，硬度、模量和分子內摩擦增加，橡膠材料由低模量的高彈性向高模量的玻璃態轉變，當溫度低于玻璃轉變溫度后，橡膠材料最終失去橡膠的高彈性，從而喪失工作能力。為了提升高寒地區變壓器產品的密封性能，亟需開發具有優異的耐低溫耐油性能的橡膠材料，以提升變壓器裝備服役可靠性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了解決現有技術中橡膠密封材料耐低溫耐油性能差、不能滿足極寒環境下的密封要求的技術問題。
2、本專利技術的目的是采取下述技術方案來實現的：
3、一種橡膠密封材料，按質量份數計，包括如下原料：氟硅橡膠50～80份、極性橡膠20～50份、石墨烯2～10份、填料30～60份、硫化處理劑3～20份和助劑7.1～31份。
4、優選地，所述氟硅橡膠含有摩爾質量為0.1～5％的乙烯基，所述氟硅橡膠分子量為30～60萬。乙烯
5、優選地，所述極性橡膠為丙烯腈質量百分含量為20～50％的丁腈橡膠、丙烯腈質量百分含量為20～40％的氫化丁腈橡膠和氯丁橡膠中的一種或多種。丁腈橡膠、氫化丁腈橡膠是由丙烯腈與丁二烯單體聚合而成的共聚物，具有較好的耐油性能、粘接力強，在油類物質中具有較低的膨脹率。丙烯腈含量越多，耐油性越好，但耐寒性則相應下降，故本專利技術優選丙烯腈質量百分含量為20～50％的丁腈橡膠、丙烯腈質量百分含量為20～40％的氫化丁腈橡膠，兼顧較高耐油性和耐低溫性能。
6、優選地，所述石墨烯的垂直厚度為1～5nm、橫向厚度為0.5～5m。石墨烯為橡膠基體提供蜂窩晶格結構作為橋聯媒介(載體)，極大改善極性橡膠和非極性橡膠之間的相容性，提高橡膠的力學性能，石墨烯的晶格間隙越小，橡膠分子之間的結合力越強，力學性能越高。
7、優選地，所述填料為炭黑、二氧化硅中的一種或多種。炭黑包括炭黑n330、炭黑n550、炭黑n660、炭黑n990等。
8、優選地，所述填料呈球形狀，與所述石墨烯的片層結構相互嵌入形成交錯的網格結構。填料能夠增強橡膠的強度、硬度和耐磨性，石墨烯和填料二者形成交錯的網格結構，能使橡膠基體分子之間結合得更緊密、結構更牢靠，進一步增強橡膠的力學性能，同時，交錯的網格結構還能夠提高橡膠基體對絕緣油介質的阻隔性能，進一步提升耐油性。
9、優選地，所述硫化處理劑包括如下質量份數計的組分：
10、氧化鋅0.5～3份、硬脂酸0.5～3份、助硫化劑0.5～3份、硫化促進劑0.5～5份、硫磺硫化劑0.5～3份和過氧化物硫化劑0.5～3份。
11、優選地，所述助硫化劑為三烯丙基異三聚氰酸酯、n,n'－間苯撐雙馬來酰亞胺、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯中的一種或多種。
12、優選地，所述硫化促進劑為促進劑tmtm、促進劑tmtd、促進劑m、促進劑dm、促進劑cz、促進劑ns中的一種或多種。
13、優選地，所述過氧化物硫化劑為1,3-雙叔丁基過氧異丙基苯、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷中的一種或多種。
14、活性劑、助硫化劑、硫化促進劑和硫化劑共同組成橡膠硫化體系。其中，本專利技術采用硫磺硫化劑和過氧化物硫化劑作為硫化劑，于橡膠硫化體系中引入硫磺硫化和過氧化物雙重硫化體系，能夠在橡膠基體中形成多硫鍵硫化結構，同時也會形成耐高溫穩定的碳碳單鍵硫化結構，在雙重化學交聯鍵的作用下，改善橡膠材料的耐低溫耐油性以及材料抗老化能力。
15、可以理解的是，將耐低溫的氟硅橡膠與耐油的極性橡膠共混作為橡膠基體，并通過晶格狀片層結構的石墨烯和球形狀的填料交錯形成的網格結構作為載體，同時通過硫磺硫化和過氧化物構建的雙交聯硫化體系，能夠協同促進橡膠材料高耐油與耐低溫性能提升。
16、優選地，所述助劑包括如下質量份數計的組分：
17、耐低溫增塑劑5～20份、改性劑0.1～5份和防老劑2～6份。
18、優選地，所述耐低溫增塑劑為己二酸二辛酯、癸二酸二異辛酯、己二酸二異壬酯、液體丁腈橡膠、液體乙丙橡膠、液體氟硅橡膠中的一種或多種。橡膠增塑劑也叫軟化劑，可以使橡膠分子間的作用力降低，使橡膠可塑性、流動性加強，便于壓延、壓出等成型操作，采用耐低溫增塑劑還可以增強橡膠材料的耐寒耐低溫性能。
19、優選地，所述改性劑為3-巰丙基甲基二乙氧基硅烷、3-巰丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巰丙基三乙氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷中的一種或多種。石墨烯和片層狀填料均可通過改性劑進行表面改性處理，能夠提升其在橡膠基體中的分散性，增強橡膠基體分子之間的結合力，同時，還能提高橡膠基體對絕緣油介質的阻隔性能，提升力學性能和耐油性。
20、優選地，所述防老劑為防老劑rd、防老劑4010na、防老劑2246、防老劑mb中的一種或多種。防老劑主要起到延緩橡膠的老化過程、延長橡膠的使用壽命的作用。
21、基于同一專利技術構思，本專利技術還提供了一種如上述所述的橡膠密封材料的制備方法，包括以下步驟：
22、橡膠基體混煉：將氟硅橡膠、極性橡膠和石墨烯于120～150℃下混煉5～10min，得到橡膠基體混煉膠；
23、一段混煉：向所述橡膠基體混煉膠中加入填料和助劑，于80～100℃下混煉5～10min，得到一段混煉膠；
24、二段混煉：向所述一段混煉膠中加入硫化處理劑，于50～80℃下二段混煉3～5min，即制備得到所述橡膠密封材料。
25、優選地，所述橡膠基體混煉之前還包括：
26、將石墨烯粉體置于分散液中，加入改性劑，于100～150℃下進行改性反應2～10h，抽濾后即制備得到改性石墨烯濕粉體；
27、所述橡膠基體混煉過程中的石墨烯為改性石墨烯。
28、優選地，所述改性劑的質量含量為所述石墨烯的0.1～2倍。
29、與現有技術本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種橡膠密封材料，其特征在于，按質量份數計，包括如下原料：氟硅橡膠50～80份、極性橡膠20～50份、石墨烯2～10份、填料30～60份、硫化處理劑3～20份和助劑7.1～31份。
2.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述氟硅橡膠含有摩爾質量為0.1～5％的乙烯基，所述氟硅橡膠分子量為30～60萬。
3.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述極性橡膠為丙烯腈質量百分含量為20～50％的丁腈橡膠、丙烯腈質量百分含量為20～40％的氫化丁腈橡膠和氯丁橡膠中的一種或多種。
4.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述石墨烯的垂直厚度為1～5nm、橫向厚度為0.5～5m。
5.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述填料為炭黑、二氧化硅中的一種或多種。
6.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述填料呈球形狀，與所述石墨烯的片層結構相互嵌入形成交錯的網格結構。
7.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述硫化處理劑包括如下質量份數計的組分：
8.如
9.如權利要求7所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述硫化促進劑為促進劑TMTM、促進劑TMTD、促進劑M、促進劑DM、促進劑CZ、促進劑NS中的一種或多種。
10.如權利要求7所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述過氧化物硫化劑為1,3-雙叔丁基過氧異丙基苯、過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷中的一種或多種。
11.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述助劑包括如下質量份數計的組分：
12.如權利要求11所述的橡膠密封材料，其特征在于，
13.如權利要求11所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述改性劑為3-巰丙基甲基二乙氧基硅烷、3-巰丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巰丙基三乙氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷中的一種或多種。
14.如權利要求11所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述防老劑為防老劑RD、防老劑4010NA、防老劑2246、防老劑MB中的一種或多種。
15.一種如權利要求1～14任一項所述的橡膠密封材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
16.如權利要求15所述的橡膠密封材料的制備方法，其特征在于，所述橡膠基體混煉之前還包括：
17.如權利要求16所述的橡膠密封材料的制備方法，其特征在于，所述改性劑的質量含量為所述石墨烯的0.1～2倍。
...【技術特征摘要】
1.一種橡膠密封材料，其特征在于，按質量份數計，包括如下原料：氟硅橡膠50～80份、極性橡膠20～50份、石墨烯2～10份、填料30～60份、硫化處理劑3～20份和助劑7.1～31份。
2.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述氟硅橡膠含有摩爾質量為0.1～5％的乙烯基，所述氟硅橡膠分子量為30～60萬。
3.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述極性橡膠為丙烯腈質量百分含量為20～50％的丁腈橡膠、丙烯腈質量百分含量為20～40％的氫化丁腈橡膠和氯丁橡膠中的一種或多種。
4.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述石墨烯的垂直厚度為1～5nm、橫向厚度為0.5～5m。
5.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述填料為炭黑、二氧化硅中的一種或多種。
6.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述填料呈球形狀，與所述石墨烯的片層結構相互嵌入形成交錯的網格結構。
7.如權利要求1所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述硫化處理劑包括如下質量份數計的組分：
8.如權利要求7所述的橡膠密封材料，其特征在于，所述助硫化劑為三烯丙基異三聚氰酸酯、n,n'－間苯撐雙馬來酰亞胺、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯中的一種或多種。
9.如權利要求7所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓鈺，聶京凱，許宗超，陳新，何強，尹航，樊超，劉輝，田一，張世乘，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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