氟橡膠(jiāo)外露骨架油封的研製

2014-12-12

嚴宏洲 馬國富
(湖北紅星化學研究所,湖北襄樊(fán) 441003)
  摘 要(yào):介紹了氛橡膠外露骨架油封的新式結構、配(pèi)方(fāng)設計、生產工藝及產品性能。
  關鍵詞:氟橡膠;骨架;油封
  油封是工程機械(xiè)、汽車、航空等領域廣泛(fàn)使用的一種橡膠密封製品,它具有柔性唇,內有金屬(shǔ)骨架撐,靠密封刃口給軸施加徑向力,密封潤滑油[1]。油封質量的好壞(huài)直接關係到設備是(shì)否能正常運轉。隨著汽車製造(zào)業的(de)高速發展,油(yóu)封的使用條件越來越苛刻,使用溫度也越來越高,傳統的丁腈橡膠在很多方麵已不能滿足使用要求。氟橡膠具有優異(yì)的耐高溫和耐油性,是(shì)製造耐高溫油封的理想材料。
  1 產品(pǐn)結構
  我們設計的外露骨架油封的結構如圖1所示。過去油封設計多(duō)為反向副唇(如圖2所示(shì))。國外研究發現,反向副唇會促使主唇溫升增加11℃,因而大大減少了油封使用壽(shòu)命。在(zài)實驗中發現,老式反向副唇的徑向力大大增加,從而加劇了摩擦生熱,導致主唇溫升。我們設計的油封采用了新型的同向副唇結構,副唇薄而柔(róu)軟(ruǎn),對軸的徑向力較小,在實際使用中防塵效果也很好。表1列舉了反向副唇油封和該外露骨架油封去除副唇前後徑向力的差別。

  2 膠料配方設計(jì)
  2.1實驗用原材料
  國產26B型氟橡膠,上海3F公司;雙酚AF,上海三愛思試劑有(yǒu)限(xiàn)公司;BPP(苄基三苯基氯化(huà)磷(lín)),上海三愛思試劑有限公司;3#硫化劑,中國錦華生物化學品(pǐn)廠(chǎng);氫氧化鈣,中國醫藥集團上海化學試劑公司(sī);氟(fú)化鈣(gài),上海三愛思試劑有限公司;硫(liú)酸鋇,北京紅星(xīng)化工廠;膠粘劑ap133,上海洛德公司;其他材料均為市售工業品級。
  2.2硫化體係
  氟橡膠常(cháng)用的硫化劑為3#硫(liú)化劑,此種硫化體係硫化速度快[2],國內報道過用3#硫(liú)化體係試製氟橡膠油封,但此硫化體係壓縮永久變形過大,不(bú)利於密封。近年來,氟橡膠(jiāo)開始使用雙酚AF硫化體係,其壓(yā)縮(suō)永(yǒng)久變形低,綜合性能優異,表2對這兩種硫化體係進行了對比。從表2中可以看出,雙酚AF硫化體係具有優異的綜合性能,而且壓縮永久變形大(dà)大低於3#硫化體係[3-4]
  試驗配方如下(質量份):氟橡膠100,活性氧化(huà)鎂7,氫氧(yǎng)化鈣6,噴霧碳黑10,耐(nài)磨填料8,硫化體係變(biàn)量:雙酚AF2.2十BPP0.5,3#硫化劑3。
  用上述(shù)兩(liǎng)種體係膠料試製油封,油封台架試驗依(yī)照國標GB/T14273一93,試驗溫度110℃,軸轉速2100rpm/s(線速度15m/s),62h後,使用3#硫化體係的氟像膠(jiāo)油封開始間斷地緩慢泄漏,停止試驗後立即測量其內徑尺寸,比試驗前(qián)增(zēng)大了1.5mm。采用雙酚AF硫化體係的氟(fú)橡膠油封試驗10個周期,共240h後未漏油,性能優異。可見雙酚AF硫化體係是氟橡膠油封的理想硫化體係。
  2.3填充體係確(què)定(dìng)
  我們對氟橡膠常用的幾種填料進(jìn)行了對比,試驗配方如下(質量份(fèn)):氟(fú)橡膠100,活(huó)性氧化(huà)鎂7,氫氧化鈣(gài)6,填料(品種變化)10,耐磨填料8,硫化體係:雙酚AF2.2,BPP0.5。
  通過實驗,從表3中可以看出,由於氟(fú)橡膠的自補強性和填料填充量(liàng)較少(shǎo),含不同填料的硫化膠性能差異不大,噴霧炭黑和氧化鋅的補強性Z好,氧化(huà)鈣和噴霧(wù)炭黑的耐油性Z好,噴霧炭黑和(hé)硫酸鋇的壓縮永永變形Z低。綜上所述,噴霧碳黑的綜合性能(néng)略優(yōu)於(yú)其它填料。
  3 生產工藝
  3.1膠料混煉
  采用XK160開煉機混煉膠(jiāo)料,生膠包輥後加入氫氧化鈣,然後將(jiāng)氧化鎂、炭黑和耐磨填料混合均勻後緩慢加入,Z後加入硫化劑和促進劑,膠料薄通8次後出片切條。
  3.2骨架處理
  由於外露骨架油封(fēng)膠料(liào)與骨架粘(zhān)接麵積(jī)小,可對金屬骨架進行噴吵,增(zēng)加粘接麵積以提高粘接強度。噴砂過程中注意控製砂粒一般<1.5mm,壓力(lì)0.1-0.2MPa,沙粒過大,壓力過高,容易導致骨架在噴砂過(guò)程中變形,使產(chǎn)品(pǐn)尺(chǐ)寸不穩定。膠粘劑係選用上(shàng)海洛德公司的ap133膠粘(zhān)劑。
  生產工序為:噴砂-汽油清洗-自然晾幹-塗膠(jiāo)粘劑-烘幹待用;汽油清(qīng)洗完(wán)晾幹後要馬上塗布上海(hǎi)洛德公司的ap133膠,避免(miǎn)骨架生鏽。
  3.3骨架車削
  骨架外側圓周留有餘量,既可避免骨架在噴砂和硫化過程中變形,又可車削掉在二(èr)段硫化過(guò)程中外側被腐蝕(shí)部分,保證(zhèng)產品美觀。
  3.4切削唇(chún)口
  氟橡膠收縮率變化範圍大,該外露骨架油封主唇口采用了全切唇技術。用(yòng)油封修邊機切唇控製主唇口尺寸,避免了主(zhǔ)唇口尺寸因一(yī)些不穩定的因素變化過大。
  3.5工藝流程
  外露骨架(jià)油封(fēng)生產工藝流程為:
  4 結束語
  采(cǎi)用雙酚AF硫化體係製造的氟橡膠外露骨架油封性能(néng)優異,可(kě)在高溫高速條件下使用,完全可替代進口產品。
  參考文獻:
  [1]謝遂誌,劉登祥,周鳴戀.橡膠工業手冊(分冊)[M].化學(xué)工業出版社,1993,598-662.
  [2]林孔勇,金展娟,梁星宇.橡膠工業手冊(第六分冊)[M].北學工業出版社,1993,27-43.
  [3]倪海鷹(yīng),陳軍,杜躍兵等.氟橡膠中雙酚(fēn)AF硫化體係的(de)硫化特(tè)性分析[J].特種橡膠製品,2002,23(3)22-23.
  [4]楊清芝,趙(zhào)桂蘭.用雙酚(fēn)AF和節基三苯基(jī)抓化磷(lín)降(jiàng)低26型(xíng)氟橡膠壓縮永久變形的研究[J].特種橡膠製品,1980,(1)12-23.
 

來源:《世界橡膠工業》2005年08期
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