[發明專利]一種橡膠密封件表面減摩及儲油膜層的制備方法

有效

• 申請號: 201811244573.3
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109503878B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 張俊彥;白常寧;安璐璐;高凱雄;強力;張斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C08J7/06
• 分類號: C08J7/06;C08J7/00;C08L9/02;C08L23/16;C08L27/12;C08L83/04;C23C16/26;C23C16/02;C23C16/515
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

本發明涉及一種橡膠密封件表面減摩及儲油膜層的制備方法，該方法包括以下步驟：⑴制備基底材料：將橡膠彈性體與固化劑混合后澆鑄在母板模具上，經烘烤、剝離形成均勻的微凹坑陣列，即得基底材料；⑵將基底材料經清洗、干燥，即得處理后的基底材料；⑶處理后的基底材料冷卻至室溫后裝入真空腔中，并抽真空至1.0×10^–2 Pa；⑷向真空腔中通入凈化空氣后利用高功率脈沖離子源進行空氣等離子體轟擊；⑸向真空腔中通入Ar、H₂、CH₄氣體，利用高功率脈沖離子源進行離化沉積，即可在橡膠表面凹坑底部、側部處得到凹凸起伏且分割式類金剛石薄膜，待真空腔內溫度冷卻至室溫后取出即可。本發明工藝簡單、易于工業化應用，所得的硬質類金剛石薄膜性能優良。

技術領域

本發明涉及各種機械設備的動密封部件技術領域，尤其涉及一種橡膠密封件表面減摩及儲油膜層的制備方法。

背景技術

橡膠密封件是所有的交通運輸工具、機械設備以及新型產業中重要的工業基礎件，其能夠在規定的溫度、壓力以及不同的液體和氣體介質中提供密封功能。隨著現代工業生產的迅速發展對所采用的密封材料的要求越來越高，例如橡膠密封件工作于周期性摩擦運動、體積較小等工況條件下。苛刻的環境條件將易促進密封件密封不良和密封失效，產生的經濟損失、環境污染和社會影響將是無法估計。例如日本煉油行業發生的燃燒爆炸事故和美國挑戰者號航天飛機的爆炸均是由于橡膠密封圈失效造成災難性事故。因此，密封結構的設計、密封材料的可靠性及使用壽命，就成為衡量系統和元件設計、制造質量的重要指標。為了保證系統可靠性、避免災難重演，科研人員已在各個層面展開對密封可靠性的研究，目的就是要使得密封橡膠材料性能日臻完善，以滿足高壓力和系統的先進性、工作可靠性的要求。

橡膠由于彈性模量較低、粘彈性較高，因此其不同于金屬-金屬配對副摩擦一般特征，當橡膠體在堅硬的表面上滑動會產生巨大的粘著摩擦力和滯后摩擦力，使得橡膠密封件與裝配件之間產生磨損，從而使橡膠密封件使用壽命大大地減短，同時影響系統安全性和精確性。因此，減小橡膠密封件與裝配件之間的摩擦力具有重要的意義。傳統降低橡膠密封件與裝配件之間的摩擦力、提高橡膠的耐磨性能和抗粘連性能方法是橡膠體與配對物之間形成油膜降低滑動過程中的摩擦阻力。雖然將潤滑劑涂覆到密封件上進行潤滑處理比較容易成本低，但經過一段較短時間，潤滑劑便會因自身的重力流到底部，在密封件的頂部幾乎沒有潤滑劑，底部卻留下油污，不及時清理會使得半自動化或自動化機械設備被堵塞，從而導致設備停工維修。此外，由于潤滑油受到熱及介質的影響，基礎油和稠化劑被氧化，導致潤滑油結構被破壞，造成潤滑油失效。因此，尋找優異的改善措施提高橡膠密封件耐磨性迫在眉睫。

對橡膠密封表面沉積優異的潤滑涂層無疑是最直接的一種可行方法，工作時的摩擦機理變成了潤滑涂層與摩擦副的相對滑動機理，避免橡膠基體與摩擦副直接接觸。總體來說，潤滑涂層能夠有效降低橡膠制品的表面摩擦系數，降低磨損和能耗，方便密封件的裝配，操作簡單易行。但關鍵是，該涂層首先具有良好相容性與橡膠基體，避免橡膠自身的降解；其次需要確保橡膠基體和涂層具有良好的結合力，保證潤滑涂層長時間有效地保護橡膠基體；最后制備涂層在橡膠表面確保不改變橡膠基體的本身屬性(柔韌性，抗拉強度等)，例如不能長時間處于高溫、酸堿環境中。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、易于工業化應用的橡膠密封件表面減摩及儲油膜層的制備方法。

為解決上述問題，本發明所述的一種橡膠密封件表面減摩及儲油膜層的制備方法，包括以下步驟：

⑴制備基底材料：

將橡膠彈性體與固化劑按10：1的重量比混合后，澆鑄在母板模具上并在70℃下烘烤1 h，然后將該橡膠彈性體從所述母板模具上剝離，此時，在所述母板模具中固化形成均勻的微凹坑陣列，即得基底材料；

⑵將所述基底材料依次經洗滌劑溶液、100℃蒸餾水超聲波震蕩清洗5次，每次15min后干燥，即得處理后的基底材料；