O形圈、油封、橡胶密封条胶料配方设计

科技 2024-12-09 12:49 上海

一、O形圈胶料配方设计

1.主要性能要求

应根据O形圈的工作条件如介质、温度、压力、受力状态等进行胶料配方设计。用作静态密封的O形圈胶料，最关键的性能指标是耐介质性能和压缩永久变形。用作动态密封的O形圈，除了介质、压缩永久变形小之外，还要求胶料具有良好的抗撕裂性、耐磨性和抗挤压性。

2、胶种选择

工作介质为燃油、液压油、机油、润滑油等油类，工作温度在150℃以下时，多选用丁腈橡胶；当使用温度高于150℃时，可选用氢化丁腈橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶等。工作介质为磷酸脂或过热水时，可选用乙丙橡胶；工作介质为酸、碱、盐等低浓度化学腐蚀性介质，且使用温度不超过100℃时，可使天然橡胶、丁苯橡胶等通用橡胶，而高浓度强腐蚀性介质应选用氟橡胶；高温热空气中使用的O形圈可选用硅橡胶。

3、硫化体系

采用有机过氧化物（如DCP）硫化的丁腈橡胶，具有压缩永久变形小，耐热、耐低温性能好，不易焦烧和贮存安全性好等优点，而其缺点是伸长率低，热撕裂性能差，硫化速度慢。为克服上述缺点，可选用低硫或无硫配合，也可采用DCP-硫黄/促进剂的复合硫化体系。常用的促进剂有DM、CZ、TMTD、E等。

4、填充体系

一般根据工作压力来确定O形圈胶料的硬度：工作压力高则硬度也高，反之亦然。为满足O形圈不同硬度的要求，常用增加炭黑或减少炭黑用量的方法来实现。但要获得邵尔A硬度为90±5的高硬度胶料，则需要大量填充,将给混炼工艺带来困难，且会使胶料其他物理性能降低。因此，对于高硬度的O形圈胶料，可选用高耐磨炭黑或其与半补强炭黑、细粒子热裂炭黑（FT）等并用。也可配以适量的增硬剂，如齐聚脂、甲基丙烯酸镁等。

5、软化剂

在丁腈橡胶为基础的O形圈胶料中，最常用的增塑剂是 DOS、DOP等脂类增塑剂。

6、防老剂

应选用不易被工作介质抽出的防老剂，如反应型防老剂。常用的防老剂有防老剂MB、RD、4010NA等。

二、油封胶料的配方设计

1.主要性能要求

①与密封介质的化学稳定性好，胶料在密封介质中（各种油类）不发生溶胀、硬化等现象，否则会导致密封失效。

②具有良好的耐热性、耐磨性，摩擦系数要小，这对线速度较高的油封尤为重要。

③具有适度的弹性，能适应轴的粗糙度和偏心度的变化，对动态偏心有较好跟随能力（随动性）。

2.胶种的选择

制造油封的胶种主要有丁腈橡胶、丙烯酸脂橡胶、氟橡胶和硅橡胶。通常在一般的燃油、液压油、机油的润滑油中，温度在-40～+120℃时，可选用丁腈橡胶；在-20～＋150℃的齿轮油中可选用丙烯酸脂橡胶；在-40～+200℃的各种油类和腐蚀性较大介质中可选用氟橡胶；在-100～+250℃的高温、高速油封，可选用硅橡胶。若进入橡胶中的油比被抽出的组分多时，硫化胶就膨胀；反之收缩。收缩过大会使唇口和轴的过盈量减少，随动性下降。而膨胀过大，会改变油封的结构参数尺寸，使径向力下降，导致密封失效。因此，油封胶料密封介质中的体积变化率应尽可能的减少。

3.硫化体系

丁腈橡胶宜选用低硫或无硫配合，或有效硫化体系与过氧化物组成的复合体系。丙烯酸脂橡胶常用硬脂酸钠、硬脂酸钾或两者并用作为硫化剂。氟橡胶一般采用3#硫化剂硫化。而对压缩永久变形要求较高的油封，可用双酚A硫化体系。硅橡胶仍使用过氧化物硫化。

4.补强填充体系：补强剂一般多选用中粒子热裂法炭黑、喷雾炭黑或与白炭黑、通用炭黑、半补强炭黑、高耐磨炭黑并用。为了降低油封胶料的摩擦系数，胶料中可配以适量的石墨粉等自润滑材料作填充剂。

5.增塑剂、防老剂：应选择不易被密封介质抽出的品种，如聚脂增塑剂、反应型防老剂，以保证油封尺寸的稳定性，不会造成收缩，破坏油封的密封性能。

三、橡胶密封条的配方设计

1.主要性能要求

橡胶密封条主要用于密封车辆及建筑物门窗，所用的胶料必须具有：①优异的耐天候老化、耐臭氧化性能，以保证密封条有较长的使用寿命。②压缩永久变形小、耐寒性好，以保证密封条在-50～+70℃下，具有良好的密封性能。③胶料的压出工艺性能好。

2.胶种的选择

一般选用耐老化、耐臭氧老化性能好的三元乙丙橡胶和氯丁橡胶。三元乙丙橡胶密封条的使用寿命最长，一般可达10年以上。近年来高聚合度聚氯乙烯热塑性弹性体，也是制造门窗密封条较好的材料,已大量使用。

3.防护体系：采用防老剂和抗氧剂并用效果较好，例如防老剂4010NA和RD、AW并用，再配以适量的物理防老剂石蜡，以提高其抗臭氧老化性能。

4.增塑体系：应选用不易挥发、不易迁移的品种。一般在乙丙橡胶中选用石蜡油、环烷油；氯丁橡胶则选用变压器油。为增加胶条挺性、改善外观质量，可适量加入油膏和低分子量聚乙烯。

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