O型密封圈配方设计

2022-06-25  来自: 西安方盛密封 浏览次数:49

O型密封圈,一般要求其胶料具有良好的弹性和低的压缩变形及耐老化性等。此外,不同的机械设备和密封的介质不同,有要求胶料还应具有某些特殊性能。在液压系统中,要求胶料具有良好的耐油性、耐温性、低的压缩变形。

   在各种机械设备中起密封作用的O型密封圈,一般要求其胶料具有良好的弹性和低的压缩变形及耐老化性等。此外,不同的机械设备和密封的介质不同,有要求胶料还应具有某些特殊性能。在液压系统中,要求胶料具有良好的耐油性、耐温性、低的压缩变形和的拉伸强度。作为动态密封,除上述要求外,还要考虑胶料的耐磨性能和抗撕裂性能。用于真空环境中的密封件,则要求胶料具有良好的气密性、不易挥发性等。用于特殊介质的密封件则要求胶料在介质中的体积变化和硬度变化较小,其他性能变化不大。总之,配方设计应根据具体的工作条件、介质种类、使用温度、工作压力和应用状态等进行综合考虑。从O型密封圈的技术要求和应用情况看,丁晴胶的耗胶量,其次是氟橡胶、氯丁橡胶和硅橡胶,丙烯酸酯橡胶和乙丙橡胶的用量相对较少
  根据密封系统中不同的压力,分别设计出不同硬度的O型密封圈用胶料。压力高的应选用高硬度胶料,压力低的应选用中硬度或低硬度胶料。过去在O型密封圈用胶料硬度方面没有引起足够的注意,使用比较混乱,因硬度配合不当层发生不少问题,如密封件的密封性能不好,使用寿命短等。
  分析起来,有的是生产厂家的产品质量问题,但也有不少是由于对胶料硬度考虑不周而造成的早期破坏或泄漏。为了提高产品质量和使用寿命,标准中对胶料硬度已实现了系列化。例如,液压系统用的丁晴橡胶,除特殊要求外,胶料硬度分为60±5、70±5、80±5、88±5(邵尔A)四个硬度等级,以适应不同压力的要求。一般60~70为低硬度,80度为中硬度,88为高硬度。密封压力在30~60MPa范围内时,O型密封圈的硬度为85~90较为适宜。作为密封圈使用的O型圈,除了考虑胶料硬度外,还要求胶料具有良好的综合性能,压缩变形要小,特别是高硬度胶料,良好的工艺性能也是必不可少的。特别是高硬度胶料,良好的工艺性能也是必不可少的。设计高硬度胶料,一般宜大量填充炭黑,而大量填充炭黑又会给炼焦工艺带来困难,炼焦过程中摩擦生热大,胶料容易焦烧。同时大量的炭黑会使胶料弹性降低,压缩变形增大。因此,胶料配方中硫化体系和填充体系的选择和配合至关重要。就丁晴胶而言,为了提高胶料的耐热性,降低压缩变形,改善其他性能,目前多采用低硫(0.5份以下)高促和无硫和过氧化物硫化体系。采用高量秋兰姆类与次磺酰胺类并用,或秋兰姆类与次磺酰胺类并用的低硫配方,硫化胶具有良好的物理机械性和耐热性,压缩变形小,胶料不易焦烧。
   采用有机过氧化物(如DCP)硫化体系的胶料,其耐热性、耐低温性能好,压缩变形小,应力松弛速度慢,抗焦烧性能好。但是,单用DCP硫化的胶料伸长率较低,硫化速度慢,抗撕裂性能差。为了克服这些缺点,国内外多采用DCP-硫磺-促进剂复合硫化体系。在通常情况下,温度,DCP分解速度,不会因DCP用量的增加而使硫化速度提高。但在符合硫化体系中,由于促进剂的存在,会产生协同效应,从而提高了DCP的分解速度,同时由于硫磺的存在提高了交联效率。在复合硫化体系中,除了生成C-C键外,还有部分硫键生成,因而硫化胶的抗撕裂性能得到了改善。一般常用的促进剂D、DM、CZ和TT都可以用于DCP-硫磺硫化体系中。
  在补强体系中,细粒径的炭黑,如槽法炭黑、高耐磨炭黑、快压出炉黑等能使硫化胶有较高的拉伸强度和硬度。喷雾炭黑及其他大粒径炭黑可赋予胶料良好的弹性、较低的压缩变形和低的生热性。高硬度胶料需大量填充,如单用喷雾炭黑,要获得硬度为90度的胶料,炭黑用量要在120份以上,这将带来胶料伸长率偏低、混炼工艺难掌握等弊病。在一般情况下,炭黑并用比单用好,并用炭黑的品种、比例选择适当,可以获得压缩变形小、耐磨性能好及伸长率高的高硬度胶料。
   在高硬度胶料中,也可以采用多官能团化合物和树脂类补强剂(如齐聚脂、酚醛树脂等)作为胶料的增硬剂,较少炭黑用量。齐聚脂也是一种良好的软化剂,在胶料混炼过程中起增塑软化作用,改善胶料的加工工艺,在胶料硫化过程中,在DCP的引发下能参与交联反应,起补强作用,从而提高了胶料的拉伸强度、硬度及耐磨性。此外,配方中加入低分子量聚乙烯加工助剂,对改善胶料加工性、流动性有较好的效果。
   就中硬度、低硬度胶料配方的设计而言,本着尽量简化系列胶料配方的原则,应力争在少量基本配方的基础上,用变更炭黑和软化剂用量的办法,设计试验出中、低硬度级别的胶料,以达到既便于管理,又能满足使用要求的目的。

案例:

1,胶料的选择

某些橡胶制品在使用过程中要和各种油类接触,这时油类能渗透到橡胶内部使其产生溶胀,致使橡胶的强度和其他力学性能降低。橡胶的耐油性,取决于橡胶的极性。橡胶分子中含有极性基团,会使橡胶表面出现极性。极性大的橡胶和非极性的石油系油类接触时,不易溶胀。

丁腈橡胶对非极性的油类有良好的稳定性,适宜用于耐油橡胶制品。

2:耐油密封圈胶料配方设计

一:配方设计要点:

1:根据工作介质为燃油、液压油、机油等,工作温度在150摄氏度以下时选用丁腈橡胶。

2:硫化体系

采用有机过氧化物,如DCP、DBP硫化的丁腈橡胶具有压缩变形笑,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:填充体系

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:软化体系

软化体系长用的增塑剂是葵二酸二丁脂

5:防老剂

应选用不易被油抽出的防老剂,如:OD和A

二:配方

NBR100 氧化锌5 SA1.5 OD1.5 FT70 碳酸钙10 DOP30 TMTD1.5 CZ1.5 硫磺0.3。

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