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O形密封圈胶料配方设计

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  (一)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,除了耐介质、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、耐热性和抗挤压性(有与工作压力相适应的硬度)。

  (二)配方设计要点

  1.胶种选择

  一般根据O形圈的工作介质和工作温度来选择适用的胶种。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。工作介质为磷酸酯或过热水时,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。

  2.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、EZ等。

  3.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。O形圈胶料的邵尔A硬度,分为60±5,70±5,80±5,90±5四个级别。为满足O形圈不同硬度的要求,常用增加炭黑或减小炭黑用量的方法来实现。采用热裂炭黑或喷雾炭黑的胶料,压缩永久变形小、生热低、接触压力大,对O形圈的密封性能有利。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(120质量份以上),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,如齐聚醋、甲基丙烯酸镁等。

  4.软化剂

  在丁腈橡胶为基础的O形圈胶料中,最常用的增塑剂是癸二酸二丁酯、苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯等酯类增塑剂。

  5.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、4010、4010NA和防老剂A、防老剂D等。

  (三)配方示例

  丁腈橡胶O形圈胶料配方示例见表