常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 課程名稱：橡膠配方與設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱：耐油密封圈膠料的配方設(shè)計(jì)系 部：材料工程技術(shù)系 班 級：高材1211（橡膠）姓 名：史晨煒學(xué) 號：2012110730耐油密封圈膠料的配方設(shè)計(jì)情景描述：某密封制品廠生產(chǎn)耐油密封圈，需設(shè)計(jì)耐油密封圈的配方，各項(xiàng)目組根據(jù)耐油密圈的使用環(huán)境和要求設(shè)計(jì)膠料配方，以便使該耐油密封圈順利投產(chǎn)，滿足用戶要求。任務(wù)一 耐油密封圈的工作環(huán)境和使用條件分析任務(wù)二 耐油密封圈膠料性能指標(biāo)和檢測項(xiàng)目確定任務(wù)三 耐油密封圈膠料的配合劑選擇任務(wù)四 耐油密封圈膠料的配方設(shè)計(jì)實(shí)踐任務(wù)五 實(shí)訓(xùn)報(bào)告撰寫任務(wù)六 實(shí)訓(xùn)報(bào)告總結(jié)交流評價(jià)密封圈主要用來訪友、防水、防腐、密封氣體、防止泄露。橡膠密封圈制品品種繁多，最常用的有旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈、O形橡膠密封圈、各種斷面密封圈、隔膜、閥墊、密封墊圈和密封膠條等，按使用狀態(tài)也可分為靜態(tài)密封件、動(dòng)態(tài)密封件和高真空密封件三種。橡膠密封圈廣泛應(yīng)用于：(1)：o型橡膠密封圈廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械，耐各類石油基油及多種化學(xué)介質(zhì)(2)：Y型密封圈廣泛應(yīng)用于液壓、機(jī)械、氣動(dòng)等行業(yè)。(3)：應(yīng)用于衛(wèi)浴設(shè)備，汽車散熱器，汽車剎車系統(tǒng)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，洗滌機(jī)械，家用電器，電熨斗，微波爐等方面。任務(wù)一耐油密封圈的工作環(huán)境和使用條件分析1. 密封圈是解決液壓系統(tǒng)泄露問題最重要、最有效的手段。液壓系統(tǒng)如果密封不良，可能出現(xiàn)不允許的外泄露，外漏的油液將會(huì)污染環(huán)境；還可能使空氣進(jìn)入吸油腔，影響液壓泵的工作性能和液壓執(zhí)行組件運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。因此合理的選用和設(shè)計(jì)密封圈裝置在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中十分重要。對密封圈裝置的要求如下：（1）在工作壓力和一定溫度范圍內(nèi)，應(yīng)具有良好的密封性能，并隨壓力的提高能自動(dòng)提高密封性能。（2）密封裝置和運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力要小，耐磨系數(shù)要穩(wěn)定。（3）抗腐蝕能力強(qiáng)，不易老化，工作壽命長，耐磨性好，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償。（4）結(jié)構(gòu)簡單，使用，維護(hù)方便，價(jià)格低廉。2. 所謂橡膠的耐油性是指：包括油類和各種溶劑在內(nèi)的廣義的耐油性，實(shí)質(zhì)上是高聚物耐有機(jī)溶劑的溶脹的能力。其大小是將試樣在一定條件下浸漬在油類或溶劑中，經(jīng)一定時(shí)間后其重量變化率和機(jī)械性能的變化來衡量。一般用于機(jī)械密封作用的膠料要具有良好的彈性和較低的壓縮永久變形，滿足不同制品使用條件的特殊性能要求，作為動(dòng)態(tài)密封，還要求膠料具有一定的拉伸強(qiáng)度，較好的耐磨性、耐撕裂性能。任務(wù)二耐油密封圈膠料性能指標(biāo)和檢測項(xiàng)目確定表1 耐油密封圈膠料性能指標(biāo)和試驗(yàn)項(xiàng)目項(xiàng)目性能指標(biāo)邵氏硬度/度拉伸強(qiáng)度/MPa拉伸伸長率/%浸油前后成品膠性能變化邵氏硬度變化拉伸強(qiáng)度變化率/%拉伸伸長率變化率/%體積變化率/%76510350-31-15%0-15%5%0+1.00%可以參考以上產(chǎn)品性能確定該實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的性能指標(biāo)，也可以另行確定性能指標(biāo)，并且確定需要檢測的試驗(yàn)項(xiàng)目項(xiàng)目 性能指標(biāo) 質(zhì)量變化率/% GB/T1690-2010抽出可溶物質(zhì) GB/T1690-2010 任務(wù)三耐油密封圈膠料膠料的配合劑選擇1. 生膠體系橡膠的耐油性取決于橡膠和油類的極性。橡膠分子中含有極性基團(tuán)，如氰基，酯基，羥基，氯原子等，會(huì)使橡膠表現(xiàn)出極性。極性大的橡膠和非極性的石油系類接觸時(shí)，兩者的極性相差較大，從高聚物溶劑選擇原則可知，此時(shí)橡膠不易溶脹。常見的極性橡膠有哪些？NBR； CR ；ACM ；CO；FPM你選擇的生膠體系是什么？該橡膠具有什么特點(diǎn)？根據(jù)工作介質(zhì)為燃油，液壓油，機(jī)油等，工作溫度在150攝氏度以下時(shí)選用丁腈橡膠丁腈橡膠具有優(yōu)良的耐油性，其耐油性僅次于聚硫橡膠和氟橡膠，并且具有的耐磨性和氣密性。丁腈橡膠的性能受丙烯腈含量影響，隨著丙烯腈含量增加，拉伸強(qiáng)度、耐熱性、耐油性、氣密性、硬度提高，但彈性、耐寒性降低。丁腈橡膠耐臭氧性能和電絕緣性能不佳。耐水性較好。2. 硫化體系總的來說，提高交聯(lián)密度可以改善硫化膠的耐油性，因?yàn)殡S交聯(lián)密度增加，橡膠分子間作用力增加，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中自由體積減小，具有油類難以擴(kuò)散的優(yōu)點(diǎn)。采用有機(jī)過氧化物，如DCP，DBP硫化的丁腈橡膠具有永久壓縮變形，耐油耐低溫性能好，不易焦燒，可采用DCP硫磺/促進(jìn)劑的復(fù)合硫化體系，常用的促進(jìn)劑有：DM，CZ，TMTD3. 補(bǔ)強(qiáng)體系和填充體系一般降低膠料中的體積分?jǐn)?shù)可以提高耐油性，所以增加調(diào)料用量有助于提高耐油性。通?；钚栽礁叩奶畛鋭ㄈ缣亢诤桶滋亢冢┡c橡膠之間產(chǎn)生的結(jié)合力越強(qiáng)，硫化膠的體積溶脹越小。密封圈的硬度一般由工作壓力來確定，工作壓力高，硬度也高4. 防護(hù)體系耐油橡膠經(jīng)常在溫度較高的熱油中使用，有些制品在熱油和熱空氣兩者兼有的條件下工作。礦物油中溶有空氣的體積分?jǐn)?shù)為10%,汽油中溶有20%25%，煤油中溶有13%17%，因此熱氧老化問題必須考慮，耐油橡膠中的防老劑在油中的穩(wěn)定性至關(guān)重要。防老劑4010NA 防老劑RD任務(wù)四耐油密封圈膠料膠料的配方設(shè)計(jì)實(shí)踐表2 耐油密封圈膠料的配方擬定原材料組分質(zhì)量份用途NBR70生膠陶土15填充劑氧化鋅5活性劑硬脂酸1活性劑硫磺2硫化劑炭黑N33050補(bǔ)強(qiáng)劑促進(jìn)劑DM1.5促進(jìn)劑促進(jìn)劑TMTD1.5促進(jìn)劑DBP15增塑劑防老劑4010NA1.5防老劑防老劑RD1.5防老劑輕質(zhì)碳酸鈣10填充劑合計(jì)174表3 橡膠密度計(jì)算原材料名稱基本配方(mi)密度i(g/cm3)Vi(mi/i)NBR700.9871.43陶土152.506氧化鋅55.600.89硬脂酸10.901.11硫磺21.961.02炭黑N330402.615.38促進(jìn)劑DM1.51.161.29促進(jìn)劑TMTD1.51.431.05DBP151.046514.33防老劑4010NA1.51.141.32防老劑RD1.51.181.27輕質(zhì)碳酸鈣102.504合計(jì)174表4 配方成本計(jì)算序號原材料名稱配比（mi)單價(jià)（pi）（元/kg）mi pi密度（i）Vi(mi/i)1NBR702114700.9871.432陶土150.462.5063氧化鋅512605.600.894硬脂酸17.87.80.901.115硫磺21.12.21.961.026炭黑N330407.53002.615.387促進(jìn)劑DM1.514211.161.298促進(jìn)劑TMTD1.51522.51.431.059DBP15101501.046514.3310防老劑4010NA1.516.825.21.141.3211防老劑RD1.513.219.81.181.2712輕質(zhì)碳酸鈣100.484.82.504合計(jì)1742089.3119.09膠料密度為：=mi /Vi=1.46單位質(zhì)量膠料成本為：Pm = mi pi /mi=12.01單位體積膠料成本為：Pv = Pm=17.53表5 擬定配方的成本計(jì)算序號原材料名稱配比（mi)單價(jià)（pi）（元/kg）mi pi密度（i）Vi(mi/i)1NBR702114700.9871.432陶土150.462.5063氧化鋅512605.600.894硬脂酸17.87.80.901.115硫磺21.12.21.961.026炭黑N330407.53002.615.387促進(jìn)劑DM1.514211.161.298促進(jìn)劑TMTD1.51522.51.431.059DBP15101501.046514.3310防老劑4010NA1.516.825.21.141.3211防老劑RD1.513.219.81.181.2712輕質(zhì)碳酸鈣100.484.82.50413合計(jì)1742089.3119.0914配方含膠率40.23%膠料密度1.46單位質(zhì)量膠料成本12.01單位體積膠料成本17.53耐油性能測試測試標(biāo)準(zhǔn)：GB/T1690-2012硫化膠耐油性能測試包括如下5個(gè)方面：（1）浸泡后的體積、質(zhì)量的變化試驗(yàn)。（2）浸泡后的拉伸性能的變化試驗(yàn)。（3）浸泡后的硬度試驗(yàn)。（4）浸泡后的尺寸變化的測定。（5）浸泡后的抽出可溶物質(zhì)的測定邵爾硬度測定（步驟）（1）整理設(shè)備儀器、環(huán)境，準(zhǔn)備相關(guān)工具。（2）試驗(yàn)前檢查硬度計(jì)指針是否指于零點(diǎn)，并檢查壓針亞于玻璃面上。（3）將試樣置于硬度中玻璃面上，用定負(fù)荷架輔助測定試樣的硬度。（4）試樣上的點(diǎn)只準(zhǔn)測量一次硬度，點(diǎn)與點(diǎn)距離不少于6mm，點(diǎn)與邊距不少于12mm。（5）每個(gè)試樣的測量點(diǎn)不少于5個(gè)，取中值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，精確到整數(shù)。（6）試驗(yàn)結(jié)束后，清理現(xiàn)場并做好相關(guān)實(shí)驗(yàn)使用記錄。阿克隆磨耗測定（步驟）（1）檢查儀器是否處于正常狀態(tài)，整理設(shè)備儀器、環(huán)境，準(zhǔn)備相關(guān)工具。（2）接電：將電機(jī)插頭，電源線插頭及光電插頭插入電子計(jì)數(shù)器后面的插座中。（3）角度調(diào)節(jié)：松開鎖緊螺帽，旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)手輪使指針在所需的傾角，然后鎖緊螺母固定絲桿。（4）裝樣：將粘好試樣的膠輪固定在膠輪軸上，將砝碼置于砂輪支架上。（5）預(yù)磨：接通電子計(jì)數(shù)器電源及開關(guān)，調(diào)節(jié)預(yù)置數(shù)按鍵600轉(zhuǎn)后，按下啟動(dòng)按鈕開始預(yù)磨，使膠輪按順時(shí)間方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)計(jì)數(shù)到預(yù)定值時(shí)，按下解除，清零鍵，取下膠輪，用天平稱量準(zhǔn)確至0.001g。（6）磨耗：將預(yù)磨后的膠輪固定于膠輪軸上，調(diào)節(jié)預(yù)置數(shù)鍵至3416轉(zhuǎn)（1.16km）后，再進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)完后取下試樣，刷去膠屑，在1h內(nèi)稱量準(zhǔn)確到0.001g（7）試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)機(jī)，關(guān)電等，清理現(xiàn)場并做好相關(guān)實(shí)驗(yàn)使用記錄。表6 斜交輕型載重輪胎胎冠膠料的調(diào)整后配方原材料組分質(zhì)量份NBR65PVC35氧化鋅5SA1硫磺2半補(bǔ)強(qiáng)白炭黑40促進(jìn)劑DM1促進(jìn)劑TT1CdS1HVA1DBP15DNP2NA40101二甘醇2任務(wù)六 實(shí)訓(xùn)報(bào)告總結(jié)交流評價(jià)（指出存在的問題和改進(jìn)方法）