一种耐低温海绵密封条及其制备方法与流程

本技术涉及密封条，尤其涉及一种耐低温海绵密封条及其制备方法。

背景技术：

1、三元乙丙(epdm)是由乙烯、丙烯以及不饱和的第三单体(非共轭二烯烃)制成的三元共聚物，epdm的第三单体主要包括enb(5-亚乙基-2-降冰片烯)、dcpd(双环戊二烯)、hd(1,4-己二烯)以及vnb(5-乙烯基-2-降冰片烯)四种。epdm的分子结构决定其具有卓越的耐老化、耐化学介质、优良的电绝缘特性，目前在汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆、胶管、胶带、汽车密封件等橡胶制品中得到了广泛应用。epdm虽具有上述优异性能，也存在一定的缺点，限制了其在部分特殊领域的推广应用，如低温性能一般，当epdm分子链中乙烯基含量高时，具有一定的结晶性，使其在低温下弹性降低，甚至变硬变脆，丧失实际使用价值。

2、目前密封条通常采用三元乙丙(epdm)制备，存在在低温环境下，变脆，变形，会出现密封变硬、回弹性减弱，同时不能恢复原状等问题，导致密封及开关门困难。

技术实现思路

1、本技术目的在于针对当前技术的不足，提供一种耐低温海绵密封条及其制备方法，本技术的耐低温海绵密封条具有制备过程简单，易规模化制备；产品具有力学性能好、使用寿命长、耐低温性能好和阻燃性能优异等优点。

2、第一方面，本技术提供一种耐低温海绵密封条，采用如下技术方案：

3、一种耐低温海绵密封条，包括以下质量份数的原材料：改性三元乙丙橡胶20-25份、三元乙丙橡胶60-65份、氧化锌4-5份、硬脂酸0.5-0.8份、增强剂50-55份、复合阻燃剂3-4份、增塑剂10-12份、防老剂3-4份、硫磺1.0-1.5份、促进剂1-3份，其中，所述复合阻燃剂由氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯和硅烷偶联剂改性纳米三氧化二锑组成。

4、通过采用上述技术方案，改性三元乙丙橡胶通过甲基含氢硅油进行改性，这种改性显著提高了材料的耐寒性。同时，由于与未改性的三元乙丙橡胶具有良好的相容性，它有助于提升整体材料的力学性能和使用寿命。三元乙丙橡胶作为主要基材，三元乙丙橡胶提供了良好的弹性和耐候性。它的高填充能力使得可以加入大量的增强剂和其他功能性添加剂，而不损害其基本的物理性质。氧化锌为硫化催化剂使用，在橡胶硫化过程中，氧化锌能够加速硫化过程，提高硫化效率，从而改善成品的物理性能。硬脂酸作为加工助剂，硬脂酸在橡胶混炼过程中起到软化和塑化作用，改善胶料的加工性。增强剂通常为炭黑或硅灰石等，它们能显著提高橡胶的力学强度和耐磨性。复合阻燃剂由氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯和硅烷偶联剂改性纳米三氧化二锑组成。这种复合阻燃剂能在燃烧时释放阻燃气体如磷酸，形成保护层，减缓燃烧速度并阻止火焰蔓延。此外，这两种改性剂提高了阻燃剂与三元乙丙橡胶的相容性，促进了其在材料中的均匀分散，从而提升了阻燃性能和力学性能。增塑剂用于增加橡胶混合物的柔韧性和可加工性，降低材料的硬度，使产品更柔软、更有弹性。防老剂用于延缓橡胶因氧化、热、光等因素引起的老化现象，延长产品的使用寿命。硫磺是橡胶硫化过程中必不可少的交联剂，通过形成交联网络结构来改善橡胶的物理性能。促进剂加速硫化过程，使硫化反应更完全，进一步提升橡胶产品的物理和化学性能。综上所述，这些组分在本技术中通过各自的特定功能以及它们间的协同作用，共同贡献了耐低温海绵密封条的优异性能，包括良好的力学性能、长使用寿命、优异的耐低温性能和出色的阻燃性能。

5、优选的，所述氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯和硅烷偶联剂改性纳米三氧化二锑的质量份数比为4:2-3。

6、通过采用上述技术方案，氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯和硅烷偶联剂改性纳米三氧化二锑作为复合阻燃剂的关键组分，它们之间的质量份数比为4:2-3，这种比例的调整是为了最大化它们各自的性能优势并实现协同效应，从而显著提升耐低温海绵密封条的阻燃效果。氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯在燃烧过程中，改性三聚氰胺聚磷酸酯能够释放出磷酸等阻燃气体，这些气体能够形成一层保护层，有效减缓燃烧速度，阻止火焰的蔓延。通过γ-氨丙基三甲氧基硅烷和氧化石墨烯的改性，三聚氰胺聚磷酸酯与三元乙丙橡胶的相容性得到提高，这有利于提高其在密封条中的分散性，进而提升材料的均匀性和整体性能。硅烷偶联剂改性的纳米三氧化二锑作为增效阻燃剂，其与三元乙丙橡胶的良好相容性有助于提高在密封条中的分散性，从而提升阻燃性能。纳米三氧化二锑在燃烧时可形成稳定的保护层，与氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯释放的阻燃气体共同作用，形成更加有效的阻隔层，进一步阻止氧气到达燃烧区域，延缓材料的燃烧。氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯和硅烷偶联剂改性纳米三氧化二锑的组合，实现了气相和凝相阻燃机制的结合，提供了更全面的阻燃保护。这两种阻燃剂的协同作用不仅提升了阻燃效果，还因为更好的分散性和相容性，提高了生产效率和产品的性能一致性。通过调整这两种组分的比例，可以针对不同的应用需求，优化阻燃性能和其他物理性能，如力学性能和耐低温性能。综上所述，氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯和硅烷偶联剂改性纳米三氧化二锑的质量份数比为4:2-3，在本技术中通过它们的协同作用，不仅显著提升了耐低温海绵密封条的阻燃效果，还通过改善分散性和相容性，增强了材料的整体性能。

7、优选的，所述氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯的制备方法，包括以下步骤：

8、s31、按照质量份数，将30份水滑石和40份水制备成水悬浮液；

9、s32、按照质量份数，将250份三聚氰胺聚磷酸酯和10份氧化石墨烯分散在由10份γ-氨丙基三甲氧基硅烷、300份乙醇和30份水组成的溶液中得到混合液；

10、s33、将水悬浮液缓慢滴加到混合液中，加热升温至46℃，搅拌速率为500rpm，反应50-60min后，过滤，并在80℃下真空烘干24h后，研磨、过筛，得到粒径为5-10μm的氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯。

11、通过采用上述技术方案，氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯的制备方法涉及多个关键步骤，这些步骤确保了改性剂与三聚氰胺聚磷酸酯的有效结合，从而提升了其在耐低温海绵密封条中的应用性能。s31.水悬浮液的制备，首先，将30份水滑石和40份水混合制备成水悬浮液。水滑石作为一种层状材料，能够提供大量的表面积，有助于后续反应的进行。s32.混合液的制备，将250份三聚氰胺聚磷酸酯和10份氧化石墨烯分散在由10份γ-氨丙基三甲氧基硅烷、300份乙醇和30份水组成的溶液中。这一步是关键，因为氧化石墨烯具有优异的物理性能和化学稳定性，而γ-氨丙基三甲氧基硅烷作为偶联剂，能够促进氧化石墨烯与三聚氰胺聚磷酸酯的结合。s33.反应与后处理，将水悬浮液缓慢滴加到混合液中，加热升温至46℃，在500rpm的搅拌速率下反应50-60分钟。这些条件确保了反应的充分进行。反应完成后，过滤并在80℃下真空烘干24小时，然后进行研磨和过筛，得到的粒径为5-10μm的氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯。改性后的三聚氰胺聚磷酸酯在燃烧过程中能释放出磷酸等阻燃气体，形成保护层，有效减缓燃烧速度，阻止火焰蔓延。通过γ-氨丙基三甲氧基硅烷的改性，三聚氰胺聚磷酸酯与三元乙丙橡胶的相容性得到提高，这有利于提高其在密封条中的分散性，从而提升材料的均匀性和整体性能。氧化石墨烯的加入不仅提高了三聚氰胺聚磷酸酯的阻燃效率，还可能通过其优异的物理性能增强了密封条的力学性能，延长使用寿命。综上所述，这种改性三聚氰胺聚磷酸酯的制备方法为其在耐低温海绵密封条中的应用提供了良好的基础，通过提高阻燃性能、增强相容性和分散性，以及利用氧化石墨烯的物理性能，实现了产品性能的多方面提升。

12、优选的，所述硅烷偶联剂改性纳米三氧化二锑的制备方法为：按照质量份数，将10份粒径为20nm的纳米三氧化二锑分散在由0.15份γ-氨丙基三甲氧基硅烷、20份乙醇和3份水组成的溶液中得到混合液；加热温度42℃，搅拌速率为200rpm，反应40-50min后，过滤，并在82℃下真空烘干20-24h后，得到硅烷偶联剂改性纳米三氧化二锑。

13、通过采用上述技术方案，制备的改性纳米三氧化二锑在燃烧过程中能形成稳定的保护层，与氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯释放的阻燃气体共同作用，形成更加有效的阻隔层，进一步阻止氧气到达燃烧区域，延缓材料的燃烧。通过硅烷偶联剂的改性，纳米三氧化二锑与三元乙丙橡胶的相容性得到提高，这有利于提高其在密封条中的分散性，从而提升材料的均匀性和整体性能。硅烷偶联剂改性纳米三氧化二锑与氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯的组合，实现了气相和凝相阻燃机制的结合，提供了更全面的阻燃保护，同时可能通过提升分散性和相容性，增强了密封条的力学性能和耐久性。综上所述，这种改性纳米三氧化二锑的制备方法为其在耐低温海绵密封条中的应用提供了良好的基础，通过提高阻燃性能、增强相容性和分散性，以及利用硅烷偶联剂的特性，实现了产品性能的多方面提升。

14、优选的，所述改性三元乙丙橡胶的制备方法为，按照质量份数，将100份三元乙丙橡胶与20份甲基含氢硅油用200份甲苯进行溶解，加入0.5份铂金催化剂,在160℃反应70min后，在0.1mpa、65℃下减压蒸馏70min移除溶剂，然后在60℃真空干燥24h，得到改性三元乙丙橡胶。

15、通过采用上述技术方案，改性三元乙丙橡胶的制备方法涉及的关键步骤确保了这种橡胶与甲基含氢硅油的有效结合，从而提升了其在耐低温海绵密封条中的应用性能。首先，将100份三元乙丙橡胶与20份甲基含氢硅油用200份甲苯进行溶解。甲苯作为溶剂，有助于各组分的均匀混合。随后，加入0.5份铂金催化剂。铂金催化剂在此起到关键的催化作用，促进后续的化学反应。在160℃下反应70分钟。这个温度和时间的组合是为了让三元乙丙橡胶和甲基含氢硅油充分反应，形成稳定的化学结构。反应完成后，在0.1mpa、65℃下减压蒸馏70分钟以移除溶剂。减压蒸馏有助于在较低温度下有效移除甲苯，防止高温可能对产品性能的不利影响。最后，在60℃下真空干燥24小时，确保所有残余溶剂被完全去除，得到最终的改性三元乙丙橡胶。改性后的三元乙丙橡胶通过甲基含氢硅油的改性显著提高了其耐寒性。这是因为甲基含氢硅油本身具有优异的耐低温性能，其结构中的硅氧键为材料提供了良好的柔韧性和耐寒性。改性三元乙丙橡胶与未改性的三元乙丙橡胶具有很好的相容性，这有助于保持材料的均匀性和整体力学性能。同时，甲基含氢硅油的加入可能还提升了材料的柔韧性和延展性，从而延长了密封条的使用寿命。改性三元乙丙橡胶的优异耐寒性与其他组分如复合阻燃剂的阻燃性能相结合，使得最终的耐低温海绵密封条在极端低温环境下仍能保持良好的性能，同时具备出色的阻燃特性。综上所述，这种改性三元乙丙橡胶的制备方法为其在耐低温海绵密封条中的应用提供了良好的基础，通过提高耐寒性、保持力学性能和相容性，以及实现与其他组分的协同效应，实现了产品性能的多方面提升。

16、优选的，所述三元乙丙橡胶的乙烯质量含量为48％，enb第三单体质量含量为5％，所述铂金催化剂中有效物质铂含量为6wt％。

17、优选的，所述增强剂由n550碳黑、n330碳黑和n762碳黑以质量份数比5:3:3组成。

18、优选的，所述增塑剂为三元乙丙橡胶接枝马来酸酐，其中马来酸酐的质量含量为2％。

19、优选的，所述促进剂为促进剂zdtp50、促进剂cld80和促进剂zbec7中的至少一种；所述防老剂由防老剂rd和防老剂mb以质量份数比3:2组成。

20、第二方面，本技术提供一种耐低温海绵密封条的制备方法，采用如下技术方案：

21、作为一个总的技术构思，本技术还提供上述一种耐低温海绵密封条的制备方法，包括以下步骤：

22、s101、按照质量份数，分别将改性三元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶加入炼胶设备中搅拌均匀，再加入氧化锌、硬脂酸、增强剂和复合阻燃剂进行混炼，然后加入增塑剂、防老剂和促进剂，混合均匀后加入硫磺，得到混炼胶；

23、s102、将混炼胶加热加压进行硫化反应，所述加热加压进行硫化时温度为170-180℃，硫化压力为180-200kg/cm2，硫化时间为8-12min，最后用挤出机挤出成型为耐低温海绵密封条。

24、通过采用上述技术方案，本技术的一种耐低温海绵密封条的制备方法简单，操作控制方便，生产的产品质量高，成本低，利于工业化生产。

25、综上所述，本技术的有益技术效果：

26、1.优异的阻燃性能

27、通过使用氧化石墨烯改性三聚氰胺聚磷酸酯和硅烷偶联剂改性纳米三氧化二锑作为复合阻燃剂，本技术的海绵密封条在燃烧过程中能释放出阻燃气体，形成保护层，有效减缓燃烧速度并阻止火焰蔓延。这两种阻燃剂的协同作用显著提升了材料的阻燃能力，从而提供了更高的安全性。

28、2.良好的耐低温性能

29、改性三元乙丙橡胶通过甲基含氢硅油的改性，显著提高了材料的耐寒性。这种改性使得密封条能够在极低温度下保持其物理性能，不发生硬化或脆化，确保了其在寒冷环境下的可靠性和长效性。

30、3.良好的力学性能和使用寿命

31、改性三元乙丙橡胶与三元乙丙橡胶的良好相容性，结合增强剂的使用，赋予了密封条优异的力学性能。这种复合材料不仅具有高强度和良好的弹性，还能够承受长时间的使用和环境影响，从而延长了产品的使用寿命。

32、4.简单的制备工艺和规模化生产

33、本技术的海绵密封条制备过程简单，原材料易于获得，适用于规模化生产。这种简便的工艺降低了生产成本，提高了生产效率，使得该密封条能够大规模应用于建筑、汽车、航空航天等多个领域。