本發明涉及橡膠材料技術領域，特別是一種阻燃耐老化密封圈橡膠材料。
背景技術：
密封圈為汽車上常用的密封原件，主要用于靜密封和往復運動密封。汽車燃油泵中常用的密封件是密封圈，密封圈具有良好的密封性能，使用范圍廣，因此在汽車的設計中得到越來越多的應用。密封圈材料的選擇對其密封性能和使用壽命有著重要意義，材料的性能直接影響密封圈的使用性能。現有技術中的密封圈的材質通常存在阻燃性能低和易老化的缺陷，因而嚴重影了密封圈的使用壽命。
技術實現要素：
基于背景技術中存在的問題，本發明提出了一種阻燃耐老化密封圈橡膠材料，所述密封圈橡膠材料具有良好的阻燃性、耐老化性以及優異的耐候性能，使用壽命長，且生產效率高，成本低。
一種阻燃耐老化密封圈橡膠材料，其原料按重量份包括：天然橡膠80-100份、丁苯橡膠20-40份、三元乙丙橡膠10-30份、磷酸酯改性聚氨酯彈性體10-30份、過氧化二異丙苯2-4份、硫磺0.5-1份、促進劑DM 1-3份、促進劑TAIC 2-4份、氧化鋅3-8份、硬脂酸1-3份、炭黑N660 6-10份、二氧化鈦5-10份、石英粉2-5份、方解石粉10-18份、蛋白石粉6-15份、硅烷偶聯劑1-4份、硼酸鋅2-8份、三聚氰胺1-4份、防老劑4010NA 1-2份、防老劑MB 2-4份、防老劑AW 1-3份。
優選地，其原料按重量份包括：天然橡膠85-95份、丁苯橡膠25-35份、三元乙丙橡膠15-25份、磷酸酯改性聚氨酯彈性體15-25份、過氧化二異丙苯2.5-3.5份、硫磺0.6-0.8份、促進劑DM 1.5-2.5份、促進劑TAIC 2.5-3.5份、氧化鋅5-6份、硬脂酸1.5-2.5份、炭黑N660 7-8份、二氧化鈦7-8份、石英粉3-4份、方解石粉12-16份、蛋白石粉9-12份、硅烷偶聯劑2-3份、硼酸鋅4-6份、三聚氰胺2-3份、防老劑4010NA 1.3-1.8份、防老劑MB 2.5-3.5份、防老劑AW 1.5-2.5份。
優選地，所述磷酸酯改性聚氨酯彈性體的制備方法包括：按重量份將三羥甲基氨基甲烷10份、亞磷酸三甲酯10-13份、三乙胺1-2份加熱至85-105℃，在氮氣保護的條件下保溫反應5-7h，蒸餾出甲醇產物后加入磷酸三甲酯14-18份，在190-200℃下保溫反應15-20h后減壓蒸餾出過量磷酸三甲酯，再加入端異氰酸酯基聚氨酯50-400份，在160-180℃下熔融共混反應，得到所述磷酸酯改性聚氨酯彈性體。
優選地，所述端異氰酸酯基聚氨酯是通過將聚酯/聚醚多元醇與二異氰酸酯進行封端反應制得，其數均分子量為1000-10000。
優選地，所述聚酯/聚醚多元醇為聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸乙二醇丁二醇混合酯、聚四氫呋喃醚、聚環氧乙烷二醇、聚環氧丙烷二醇中的一種或者多種的組合；所述二異氰酸酯為六亞甲基二異氰酸酯、氫化4，4-二苯甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4，4-二苯甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯中的一種或者多種的組合。
優選地，所述丁苯橡膠的門尼粘度(ML1+4，100℃)為60-65。
優選地，天然橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、磷酸酯改性聚氨酯彈性體的重量配比為87-90:30-33:17-22:19-21。
優選地，所述阻燃耐老化密封圈橡膠材料的制備方法包括：將天然橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、磷酸酯改性聚氨酯彈性體加入密煉機中進行密練，得到橡膠主料，向所述橡膠主料中加入炭黑N660、二氧化鈦、石英粉、方解石粉、蛋白石粉、硅烷偶聯劑繼續進行密練，得到混合物料A，向所述混合物料A中加入硼酸鋅、三聚氰胺、防老劑4010NA、防老劑MB、防老劑AW混煉均勻后，再加入過氧化二異丙苯、硫磺、促進劑DM、促進劑TAIC、氧化鋅、硬脂酸混煉均勻，升溫至140-170℃后混煉0.5-1h，降溫出料，得到所述阻燃耐老化密封圈橡膠材料。
本發明中，采用天然橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、磷酸酯改性聚氨酯彈性體作為主料，不僅互溶性好，而且改善膠料的粘結力、剛度及交聯度，所得制品的彈性及阻燃、耐老化性能優異；其中天然橡膠本身具有良好的物理機械性能和耐燃特性，在與三元乙丙橡膠和丁基橡膠復配時，可以改善橡膠組合物的定伸應力、拉伸強度、撕裂強度和耐磨性能；磷酸酯改性聚氨酯彈性體通過將三羥甲基氨基甲烷、亞磷酸三甲酯和磷酸三甲酯作為原料合成一種包含端氨基的磷酸酯單體，其氨基部分可以與端異氰酸酯基聚氨酯中的異氰酸酯基之間發生縮合反應，生成一種同時含有聚氨酯主鏈和磷酸酯側鏈的大分子阻燃橡膠主料，其既可以利用所包含的聚氨酯主鏈結構與其它橡膠主料形成良好結合，這種突出的優點解決了傳統的氫氧化物阻燃劑帶來的析出問題，在不影響橡膠材料主體致密性的前提下，還能夠賦予橡膠材料良好的阻燃性能；另一方面，本發明中將上述磷酸酯改性聚氨酯彈性體與硼酸鋅、三聚氰胺形成良好復配得到了一種阻燃和協效于一體的高效高分子基阻燃劑，使本發明在提高氧指數的同時，也提高了抑制煙霧性能，從而大幅提高本發明的阻燃效果；此后本發明中加入的炭黑N660可保證密封圈材料的彈性，增加密封性能，同時保證材料的拉伸、壓縮應力松弛性能在一合理的范圍內，使產品的密封性能隨時間無明顯變化，延長使用壽命；而二氧化鈦、石英粉、方解石粉、蛋白石粉能夠在橡膠分子的“網狀結構”中充分填充，進一步增強了本發明的強度和耐老化性能；硬脂酸、氧化鋅則可以提高橡膠硫化時的硫化效率、提高密封圈材料的物理力學性能；由過氧化二異丙苯、硫磺、促進劑DM、促進劑TAIC組成的快速硫化體系則可使基料的分子鏈起交聯反應，使線形分子形成立體網狀結構，可塑性降低，彈性強度增加，并且材料在制備過程中的硫化成型時間大大縮短，硫化后力學性能大大提高；加入硫磺作為硫化劑，由此形成一種有效硫化體系，抗硫化返原性好，且硫化均勻，適用于厚制品硫化，得到的硫化膠也具有良好的耐老化性和耐壓縮變形性；防老劑4010NA、防老劑MB和防老劑AW的配合使用，則進一步增強了本發明的抗氧化、耐老化性能，延長本發明的使用壽命。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
實施例1
一種阻燃耐老化密封圈橡膠材料，其原料按重量份包括：天然橡膠80份、丁苯橡膠40份、三元乙丙橡膠10份、磷酸酯改性聚氨酯彈性體30份、過氧化二異丙苯2份、硫磺1份、促進劑DM 1份、促進劑TAIC 4份、氧化鋅3份、硬脂酸3份、炭黑N660 6份、二氧化鈦10份、石英粉2份、方解石粉18份、蛋白石粉6份、硅烷偶聯劑4份、硼酸鋅2份、三聚氰胺4份、防老劑4010NA 1份、防老劑MB 4份、防老劑AW 1份；
其中，所述磷酸酯改性聚氨酯彈性體的制備方法包括：按重量份將三羥甲基氨基甲烷10份、亞磷酸三甲酯10份、三乙胺2份加熱至85℃，在氮氣保護的條件下保溫反應7h，蒸餾出甲醇產物后加入磷酸三甲酯14份，在200℃下保溫反應15h后減壓蒸餾出過量磷酸三甲酯，再加入端異氰酸酯基聚氨酯400份，在160℃下熔融共混反應，得到所述磷酸酯改性聚氨酯彈性體；所述端異氰酸酯基聚氨酯是通過將聚己二酸丁二醇酯與六亞甲基二異氰酸酯進行封端反應制得，其數均分子量為1000；
本實施例中，所述阻燃耐老化密封圈橡膠材料的制備方法包括：將天然橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、磷酸酯改性聚氨酯彈性體加入密煉機中進行密練，得到橡膠主料，向所述橡膠主料中加入炭黑N660、二氧化鈦、石英粉、方解石粉、蛋白石粉、硅烷偶聯劑繼續進行密練，得到混合物料A，向所述混合物料A中加入硼酸鋅、三聚氰胺、防老劑4010NA、防老劑MB、防老劑AW混煉均勻后，再加入過氧化二異丙苯、硫磺、促進劑DM、促進劑TAIC、氧化鋅、硬脂酸混煉均勻，升溫至140℃后混煉1h，降溫出料，得到所述阻燃耐老化密封圈橡膠材料。
實施例2
一種阻燃耐老化密封圈橡膠材料，其原料按重量份包括：天然橡膠100份、丁苯橡膠20份、三元乙丙橡膠30份、磷酸酯改性聚氨酯彈性體10份、過氧化二異丙苯4份、硫磺0.5份、促進劑DM 3份、促進劑TAIC 2份、氧化鋅8份、硬脂酸1份、炭黑N660 10份、二氧化鈦5份、石英粉5份、方解石粉10份、蛋白石粉15份、硅烷偶聯劑1份、硼酸鋅8份、三聚氰胺1份、防老劑4010NA2份、防老劑MB 2份、防老劑AW 3份；
其中，所述磷酸酯改性聚氨酯彈性體的制備方法包括：按重量份將三羥甲基氨基甲烷10份、亞磷酸三甲酯13份、三乙胺1份加熱至105℃，在氮氣保護的條件下保溫反應5h，蒸餾出甲醇產物后加入磷酸三甲酯18份，在190℃下保溫反應20h后減壓蒸餾出過量磷酸三甲酯，再加入端異氰酸酯基聚氨酯50份，在180℃下熔融共混反應，得到所述磷酸酯改性聚氨酯彈性體；所述端異氰酸酯基聚氨酯是通過將聚己二酸乙二醇酯與氫化4，4-二苯甲烷二異氰酸酯進行封端反應制得，其數均分子量為10000；
本實施例中，所述阻燃耐老化密封圈橡膠材料的制備方法包括：將天然橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、磷酸酯改性聚氨酯彈性體加入密煉機中進行密練，得到橡膠主料，向所述橡膠主料中加入炭黑N660、二氧化鈦、石英粉、方解石粉、蛋白石粉、硅烷偶聯劑繼續進行密練，得到混合物料A，向所述混合物料A中加入硼酸鋅、三聚氰胺、防老劑4010NA、防老劑MB、防老劑AW混煉均勻后，再加入過氧化二異丙苯、硫磺、促進劑DM、促進劑TAIC、氧化鋅、硬脂酸混煉均勻，升溫至170℃后混煉0.5h，降溫出料，得到所述阻燃耐老化密封圈橡膠材料。
實施例3
一種阻燃耐老化密封圈橡膠材料，其原料按重量份包括：天然橡膠85份、丁苯橡膠35份、三元乙丙橡膠15份、磷酸酯改性聚氨酯彈性體25份、過氧化二異丙苯2.5份、硫磺0.8份、促進劑DM 1.5份、促進劑TAIC 3.5份、氧化鋅5份、硬脂酸2.5份、炭黑N660 7份、二氧化鈦8份、石英粉3份、方解石粉16份、蛋白石粉9份、硅烷偶聯劑3份、硼酸鋅4份、三聚氰胺3份、防老劑4010NA 1.3份、防老劑MB 3.5份、防老劑AW 1.5份；
其中，所述磷酸酯改性聚氨酯彈性體的制備方法包括：按重量份將三羥甲基氨基甲烷10份、亞磷酸三甲酯11份、三乙胺1.5份加熱至95℃，在氮氣保護的條件下保溫反應6h，蒸餾出甲醇產物后加入磷酸三甲酯14份，在195℃下保溫反應17h后減壓蒸餾出過量磷酸三甲酯，再加入端異氰酸酯基聚氨酯200份，在170℃下熔融共混反應，得到所述磷酸酯改性聚氨酯彈性體；所述端異氰酸酯基聚氨酯是通過將聚酯/聚醚多元醇與二異氰酸酯進行封端反應制得，其數均分子量為5000，所述聚酯/聚醚多元醇為聚己二酸乙二醇丁二醇混合酯和聚四氫呋喃醚，所述二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯；
本實施例中，所述阻燃耐老化密封圈橡膠材料的制備方法包括：將天然橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、磷酸酯改性聚氨酯彈性體加入密煉機中進行密練，得到橡膠主料，向所述橡膠主料中加入炭黑N660、二氧化鈦、石英粉、方解石粉、蛋白石粉、硅烷偶聯劑繼續進行密練，得到混合物料A，向所述混合物料A中加入硼酸鋅、三聚氰胺、防老劑4010NA、防老劑MB、防老劑AW混煉均勻后，再加入過氧化二異丙苯、硫磺、促進劑DM、促進劑TAIC、氧化鋅、硬脂酸混煉均勻，升溫至150℃后混煉0.7h，降溫出料，得到所述阻燃耐老化密封圈橡膠材料。
實施例4
一種阻燃耐老化密封圈橡膠材料，其原料按重量份包括：天然橡膠95份、丁苯橡膠25份、三元乙丙橡膠25份、磷酸酯改性聚氨酯彈性體15份、過氧化二異丙苯3.5份、硫磺0.6份、促進劑DM 2.5份、促進劑TAIC 2.5份、氧化鋅6份、硬脂酸1.5份、炭黑N660 8份、二氧化鈦7份、石英粉4份、方解石粉12份、蛋白石粉12份、硅烷偶聯劑2份、硼酸鋅6份、三聚氰胺2份、防老劑4010NA 1.8份、防老劑MB 2.5份、防老劑AW 2.5份；
其中，所述磷酸酯改性聚氨酯彈性體的制備方法包括：按重量份將三羥甲基氨基甲烷10份、亞磷酸三甲酯11份、三乙胺1.5份加熱至100℃，在氮氣保護的條件下保溫反應5.5h，蒸餾出甲醇產物后加入磷酸三甲酯16份，在196℃下保溫反應18h后減壓蒸餾出過量磷酸三甲酯，再加入端異氰酸酯基聚氨酯150份，在165℃下熔融共混反應，得到所述磷酸酯改性聚氨酯彈性體；所述端異氰酸酯基聚氨酯是通過將聚酯/聚醚多元醇與二異氰酸酯進行封端反應制得，其數均分子量為6000，所述聚酯/聚醚多元醇為聚環氧乙烷二醇和聚環氧丙烷二醇；所述二異氰酸酯為4，4-二苯甲烷二異氰酸酯和甲苯二異氰酸酯；
本實施例中，所述阻燃耐老化密封圈橡膠材料的制備方法包括：將天然橡膠、丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、磷酸酯改性聚氨酯彈性體加入密煉機中進行密練，得到橡膠主料，向所述橡膠主料中加入炭黑N660、二氧化鈦、石英粉、方解石粉、蛋白石粉、硅烷偶聯劑繼續進行密練，得到混合物料A，向所述混合物料A中加入硼酸鋅、三聚氰胺、防老劑4010NA、防老劑MB、防老劑AW混煉均勻后，再加入過氧化二異丙苯、硫磺、促進劑DM、促進劑TAIC、氧化鋅、硬脂酸混煉均勻，升溫至160℃后混煉0.8h，降溫出料，得到所述阻燃耐老化密封圈橡膠材料。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。