[發明專利]一種耐磨耐腐蝕橡膠材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011591982.8
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112746258A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 張雪峰;石振;陳迎鑫;宗旭凱;趙利忠
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06;C23C14/02
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及橡膠材料技術領域，為解決現有技術中通過調整配方來提高橡膠耐磨性的工藝會導致橡膠彈性及緩沖效果變差的問題，提供了一種耐磨耐腐蝕橡膠材料及其制備方法，所述耐磨耐腐蝕橡膠材料由下向上依次包括橡膠基材，SiC過渡層和類金剛石薄膜。本發明采用類金剛石薄膜改性橡膠基材，在確保橡膠基材自身彈性性能的前提下，有效提高橡膠基材的耐磨性和耐腐蝕性。DLC薄膜具有低摩擦系數、高硬度、優良的耐磨性和化學穩定性，表面沉積類金剛石薄膜可顯著改善橡膠材料的耐磨性和耐腐蝕性，提高其使用壽命和穩定性。

技術領域

本發明涉及橡膠材料技術領域，尤其涉及一種耐磨耐腐蝕橡膠材料及其制備方法。

背景技術

橡膠作為常見的密封材料在航空航天、交通運輸和醫療器械等領域廣泛應用，其中常見的有丙烯酸酯橡膠(ACM)、氟橡膠(FKM)、丁腈橡膠(NBR)等。然而，橡膠密封制品的使用工況大多處于動態滑動狀態，在動態密封環境下長久工作會發生材料的磨損失效，帶來安全隱患，例如，在油密封環境下，密封材料的失效會導致油泄露污染。因此，改善橡膠密封材料的摩擦學性能、降低磨損對于延長其使用壽命具有重要意義。

目前，為提高橡膠材料的耐磨性，可通過對橡膠材料的硫化程度進行調整，在橡膠配方中添加填料來提高橡膠的拉伸強度，或者添加石墨等材料來降低表面的摩擦系數。

中國專利文獻上公開了“一種高耐磨、低摩擦系數的熱塑性硫化橡膠”，其申請公布號為CN109485992A；中國專利文獻上公開了“一種用納米金剛石粉對橡膠進行補強的方法”，其申請公布號為CN109957143A；中國專利文獻上公開了“一種橡膠配方來制備耐磨性橡膠密封圈的方法”，其申請公布號為CN107652559A。

以上公開的用于增強橡膠材料耐磨性的技術方案都是基于調整橡膠材料的配方來實現的，但是，在調整配方來提高耐磨性的同時也會影響橡膠的彈性及緩沖效果，最終影響實際使用。除此之外，添加含硫物質的添加劑具有很強的環境污染性，會引起對大氣和水體的污染。

發明內容

本發明為了克服現有技術中通過調整配方來提高橡膠耐磨性的工藝會導致橡膠彈性及緩沖效果變差的問題，提供了一種薄膜成本低、膜基結合力高、薄膜沉積速率可控的基于類金剛石薄膜的耐磨耐腐蝕橡膠材料。

本發明還提供了一種耐磨耐腐蝕橡膠材料的制備方法，該方法可顯著改善橡膠材料的耐磨性和耐腐蝕性，提高其使用壽命和穩定性，同時不影響橡膠本身的彈性。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種耐磨耐腐蝕橡膠材料，所述耐磨耐腐蝕橡膠材料由下向上依次包括橡膠基材，SiC過渡層和類金剛石薄膜(DLC薄膜)。

本發明打破通過配方填料調整改性提高橡膠耐磨性的傳統模式，創造性地采用類金剛石薄膜改性橡膠基材，在確保橡膠基材自身彈性性能的前提下，有效提高橡膠基材的耐磨性和耐腐蝕性。DLC薄膜具有低摩擦系數、高硬度、優良的耐磨性和化學穩定性，表面沉積類金剛石薄膜可顯著改善橡膠材料的耐磨性和耐腐蝕性，提高其使用壽命和穩定性。但是，直接在橡膠基材表面沉積DLC薄膜，膜基結合力較小，容易脫落，本發明通過在橡膠基材和DLC薄膜之間沉積SiC過渡層，SiC過渡層可以同時與橡膠基材和DLC薄膜發生化學鍵合作用，大大增加DLC薄膜與橡膠基材的結合力，能夠實現不同橡膠基材上的高粘附沉積，提高薄膜穩固性。

作為優選，所述橡膠基材選自丙烯酸酯橡膠(ACM)、氟橡膠(FKM)和丁腈橡膠(NBR)中的一種。本發明優選上述橡膠基材，但是并不限于上述基材，還可以是其它需要耐磨耐腐蝕改性的橡膠基材。

作為優選，所述類金剛石薄膜選自硅摻雜類金剛石薄膜、鎢摻雜類金剛石薄膜和鈦摻雜類金剛石薄膜中的一種。硅、鎢、鈦等摻雜的DLC薄膜，可以有效釋放DLC薄膜的殘余應力，提升其摩擦學性能。

一種耐磨耐腐蝕橡膠材料的制備方法，包括以下步驟：