本发明属于高分子材料，具体涉及一种耐油阻燃复合密封材料及其制备方法应用。
背景技术：
1、随着工业的飞速发展，各种机械设备的运行环境日益复杂。在许多工业领域，如石油化工、汽车制造、航空航天等，设备常常需要在高温、高压以及接触各种化学物质的环境下工作。其中，油类物质是常见的工作介质之一。在这些环境中，普通的密封材料很容易受到油的侵蚀，导致密封性能下降，甚至失效。例如，在石油化工行业，管道、阀门、泵等设备需要密封材料能够抵抗各种石油产品的侵蚀，同时保证设备的安全运行。如果密封材料不耐油，油类物质可能会渗透通过密封部位，造成泄漏，不仅会浪费资源，还可能引发火灾、爆炸等严重安全事故；另外，密封材料如果不具备阻燃性能，很容易燃烧并加剧火势的蔓延。例如，在电气设备中，密封材料需要能够阻止火焰的传播，以保护设备内部的电子元件和线路。在航空航天领域，飞机和航天器的密封材料必须具备优异的阻燃性能，以确保在紧急情况下的安全。
2、材料科学和工程技术的不断进步为耐油、阻燃密封材料的研发提供了有力的支持。近年来，新型高分子材料、复合材料以及纳米技术的发展，为开发具有优异性能的密封材料提供了新的途径。例如，通过在高分子材料中添加特殊的耐油剂和阻燃剂，能够显著提高材料的耐油和阻燃性能。
3、但目前耐油、阻燃的密封材料仍然存在一些问题：
4、（1）耐油性能与阻燃性能互相制衡：有些材料在提高耐油性能时，会影响其阻燃性能；反之，增强阻燃性能的处理会降低材料的耐油性能。例如，丁腈橡胶是一种常用的密封材料，具有良好的耐油性。但是，当为了提高其阻燃性能而添加一些无机阻燃剂（如氢氧化铝等阻燃剂）时，虽然能够提高阻燃性能，但会使丁腈橡胶在接触油类物质时更容易发生溶胀或老化，从而降低其耐油性能。
5、（2）机械性能与耐油、阻燃性能的矛盾：为了实现良好的耐油和阻燃性能，往往需要添加大量的填充剂、阻燃剂等添加剂，这会导致材料的机械性能下降，如拉伸强度、撕裂强度、弹性模量等降低，影响密封材料的使用寿命和密封效果。
6、上述各成分的性能互相制衡，导致密封材料各项性能难以达到综合提高。因此，需要不断的从材料选择、配比设计、制备工艺设计等方面来进一步改进密封材料综合性能，以达到更加安全可靠，长寿命的使用要求。
技术实现思路
1、针对现有密封材料存在性能互相制衡，耐油性能、阻燃性能、机械性能难以达到综合提高的问题。本发明提供一种耐油阻燃复合密封材料及其制备方法应用，采用氟橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯按一定比例制备复合橡胶，然后按比例加入氢化聚异丁烯、乙烯基聚二甲基硅氧烷-聚甲基硅氧烷倍半硅氧烷交联聚合物、e-gma-va三元共聚物、氢氧化镁、玄武岩纤维粉、聚磷酸铵、磷酸三苯酯、可膨胀石墨、硼酸锌、硫化剂、促进剂、防老剂、增塑剂等成分进行密炼，制备得到密封材料具有良好的机械性能，特别具有耐油和阻燃性，使用寿命大幅延长。其具体技术方案如下：
2、一种耐油阻燃复合密封材料，密封材料包括以下质量份数的原料：复合改性橡胶72份～98份、聚四氟乙烯微粉5份～10份、氢化聚异丁烯0.5份～1.5份、乙烯基聚二甲基硅氧烷-聚甲基硅氧烷倍半硅氧烷交联聚合物1份～3份、e-gma-va三元共聚物1份～3份、氢氧化镁8份～12份、玄武岩纤维粉5份～10份、聚磷酸铵1份～3份、磷酸三苯酯1份～3份、可膨胀石墨0.5份～0.8份、硼酸锌2份～5份、硫化剂1.5份～3份、促进剂0.5份～1.5份、防老剂1份～2份、增塑剂5份～8份。
3、上述密封材料中，所述复合改性橡胶的制备方法包括如下步骤：按质量比，氟橡胶:丁腈橡胶:三元乙丙橡胶:氯化聚乙烯:马来酸酐接枝聚丙烯=（50～60）:（15～20）:（5～10）:（1～5）:（1～3），将氟橡胶、三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯在130℃～150℃进行密炼10min～15min，得到密炼料a；将丁腈橡胶和马来酸酐接枝聚丙烯在110℃～130℃进行密炼5min～10min，得到密炼料b；将密炼料a和密炼料b在110℃～130℃进行混合密炼10min～15min，得到复合改性橡胶。
4、上述密封材料中，所述聚四氟乙烯微粉的粒度为20μm以下。
5、上述密封材料中，所述氢氧化镁的粒度为5μm以下。
6、上述密封材料中，所述玄武岩纤维粉的粒度为15μm以下。
7、上述密封材料中，所述聚磷酸铵的粒度在10μm以下。
8、上述密封材料中，所述硼酸锌的粒度在5μm以下。
9、上述密封材料中，所述硫化剂包括双酚af和苯基-苯基-过氧化二异丙苯（dcp-s），质量比为，双酚af:苯基-过氧化二异丙苯（dcp-s）=（5～6）:（2～3）。
10、上述密封材料中，所述促进剂包括促进剂m（2-巯基苯并噻唑）和促进剂tmtd（二硫化四甲基秋兰姆），质量比为，促进剂m（2-巯基苯并噻唑）:促进剂tmtd（二硫化四甲基秋兰姆）=（5～6）:（2～3）。
11、上述密封材料中，所述防老剂为防老剂rd（2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体）或防老剂4010na（n-异丙基-n'-苯基对苯二胺）。
12、上述密封材料中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
13、上述一种耐油阻燃复合密封材料的制备方法，包括如下步骤：
14、s1：按质量份数，将聚四氟乙烯微粉、氢氧化镁、玄武岩纤维粉、聚磷酸铵和硼酸锌预混均匀，得到混合物a；
15、s2：按质量份数，将复合改性橡胶加入密炼机中，在40℃～60℃进行混炼3min～5min；然后加入氢化聚异丁烯、乙烯基聚二甲基硅氧烷-聚甲基硅氧烷倍半硅氧烷交联聚合物、e-gma-va三元共聚物，在80℃～100℃进行混炼3min～5min；然后加入混合物a，在100℃～120℃进行混炼10min～15min；然后加入磷酸三苯酯、可膨胀石墨，在130℃～150℃进行混炼10min～15min；然后降温至80℃～90℃，加入硫化剂、促进剂、防老剂和增塑剂，在80℃～90℃进行混炼10min～15min，得到混炼料；
16、s3：将混炼料进行挤出成型或模压成型，得到成型料；
17、s4：将成型料放入硫化设备中进行硫化处理，得到密封材料。
18、上述制备方法的s3中，所述挤出成型的温度控制在60℃～80℃，所述模压成型的温度控制在140℃～160℃，模压成型的压力控制在15mpa～25mpa。
19、上述制备方法的s4中，所述硫化处理的参数为：一次硫化，温度150℃～160℃，时间5min～10min，压力10mpa～15mpa；二次硫化，温度160℃～180℃，时间15min～20min，压力15mpa～20mpa；三次硫化，温度180℃～220℃，时间15min～20min，压力15mpa～20mpa。
20、上述一种耐油阻燃复合密封材料用于制备密封垫或密封圈，最低使用厚度为1.5mm。
21、本发明提供的一种耐油阻燃复合密封材料及其制备方法应用，与现有技术相比，有益效果为：
22、一、本发明将氟橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯按一定比例进行混合混炼，先将氟橡胶、三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯密炼得到密炼料a；将丁腈橡胶和马来酸酐接枝聚丙烯密炼得到密炼料b；将密炼料a和密炼料b密炼得到复合改性橡胶。分两步密炼能够对不同特性的橡胶组合进行更有针对性的处理，使不同橡胶之间的结合更加充分和均匀。避免不同橡胶在密炼初期产生的不良相互作用，从而提高结合度。优化反应过程，使马来酸酐接枝聚丙烯在与丁腈橡胶密炼时更好地发挥作用，促进不同密炼料之间的结合。多种橡胶复合，不同橡胶的分子结构和特性相互补充，提高对不同种类油的耐受性。丁腈橡胶具有较好的耐油性，氟橡胶具有一定的阻燃性，氯化聚乙烯也对阻燃起到积极作用，多种组分协同作用，使复合橡胶在耐油、阻燃方面表现更优。
23、二、按复合改性橡胶的特性设计硫化剂包括双酚af和苯基-苯基-过氧化二异丙苯（dcp-s），质量比为，双酚af:苯基-过氧化二异丙苯（dcp-s）=（5～6）:（2～3）。两种硫化剂按一定比例，实现更均匀、更充分的硫化，使复合改性橡胶在物理性能、化学稳定性等方面表现更出色。在力学性能、耐热性、耐老化性等方面得到提升，同时兼顾不同性能需求。双酚af和dcp-s具有不同的硫化机理和特点。双酚af与橡胶分子发生化学反应，形成交联结构。dcp-s通过自由基反应引发橡胶分子的交联。两者共同使用时，发挥协同作用，提高硫化效率和交联密度。不同的硫化剂在不同的阶段或针对不同的橡胶组分发挥作用，从而实现更全面、更有效的硫化。由于复合改性橡胶中包含多种不同的橡胶组分，单一硫化剂无法满足所有组分的硫化需求。而两种硫化剂的组合能更好地适应不同橡胶的特性，确保各个组分都能得到充分硫化。例如，对于氟橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶等不同的橡胶，双酚af和dcp-s能够分别在不同程度上与其发生反应，提高硫化的针对性和效果。双酚af有助于提高硫化胶的耐热性和耐老化性，而dcp-s在力学性能和交联速度方面具有优势。两者结合使用综合发挥各自的优点，使复合改性橡胶获得更好的性能。
24、三、硫化促进剂包括促进剂m（2-巯基苯并噻唑）和促进剂tmtd（二硫化四甲基秋兰姆），质量比为，促进剂m（2-巯基苯并噻唑）:促进剂tmtd（二硫化四甲基秋兰姆）=（5～6）:（2～3）。两种促进剂按一定比例配合使用，加快硫化反应速度，缩短硫化时间，提高生产效率；使橡胶在整个体系中硫化更加均匀，减少局部欠硫或过硫的情况，从而提高橡胶制品的质量稳定性；增强复合改性橡胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性等力学性能。通过合理的促进剂搭配，在一定程度上提高橡胶的耐热性和耐老化性能，延长橡胶制品的使用寿命。
25、其中，促进剂m（2-巯基苯并噻唑）和促进剂tmtd（二硫化四甲基秋兰姆）具有不同的促进机理。促进剂m主要是通过与硫磺或过氧化物等硫化剂反应，生成活性硫或自由基，从而引发橡胶分子的交联反应。促进剂tmtd则是一种超促进剂，能够快速地促进硫化反应的进行。两者共同使用时，能够发挥协同促进作用，提高硫化反应的速度和效率。不同的促进剂在不同的阶段或针对不同的橡胶组分发挥作用，从而实现更全面、更有效的促进硫化。促进剂m和促进剂tmtd的搭配能够调节硫化曲线的形状，使其更加符合实际生产的需求。对于复合改性橡胶，由于其成分复杂，需要通过合理的促进剂搭配来实现对硫化过程的精确控制。促进剂m和促进剂tmtd的共同作用能够提高复合改性橡胶的交联密度，使橡胶分子之间的结合更加紧密，从而提高橡胶的力学性能和耐热性。
26、四、材料中添加了聚四氟乙烯微粉、氢氧化镁、玄武岩纤维粉、聚磷酸铵和硼酸锌。聚四氟乙烯具有极低的摩擦系数和优异的化学稳定性，其微粉均匀分散在橡胶中，在密封面形成一层低摩擦的保护膜，减少磨损和摩擦热，提高耐磨性和自润滑性，增强密封材料的耐化学腐蚀性。氢氧化镁作为阻燃剂，起到阻燃、抑烟的作用；同时能吸收一定的酸性物质，提高密封材料的稳定性。玄武岩纤维具有高强度、高模量和良好的耐热性，纤维粉均匀分散在橡胶中，能形成三维增强网络，有效传递应力，提高密封材料的整体强度和刚度，玄武岩纤维的耐热性使密封材料在高温环境下保持较好的性能。聚磷酸铵为阻燃剂，促进成炭，形成隔热、隔氧的炭层，阻止燃烧的传播。硼酸锌用于阻燃、抑烟，协同其他阻燃剂提高阻燃效果；同时具有一定的防腐作用。
27、聚四氟乙烯微粉的耐化学腐蚀性能在一定程度上提高密封材料对油类等化学介质的耐受性。玄武岩纤维粉和其他成分的存在能使密封材料的结构更加紧密，减少油类物质的渗透。氢氧化镁、聚磷酸铵和硼酸锌作为阻燃剂，通过不同的机理协同作用，提高密封材料的阻燃性能。
28、五、密封材料在密炼过程中，还加入了氢化聚异丁烯、乙烯基聚二甲基硅氧烷-聚甲基硅氧烷倍半硅氧烷交联聚合物、e-gma-va三元共聚物。氢化聚异丁烯提高密封材料的柔韧性、耐低温性能和耐老化性能；氢化聚异丁烯具有良好的弹性和低温性能，其分子结构稳定，不易被氧化，能够在低温下保持较好的柔韧性，同时提高密封材料的耐老化性能。乙烯基聚二甲基硅氧烷-聚甲基硅氧烷倍半硅氧烷交联聚合物增强密封材料的耐热性、耐候性和耐化学腐蚀性，该聚合物具有优异的热稳定性、耐候性和化学惰性，能够在高温、恶劣环境下保持良好的性能，同时提高密封材料的耐化学腐蚀性。e-gma-va三元共聚物，改善密封材料的粘结性、相容性和加工性能，进而改善密封材料的耐油阻燃性；e-gma-va三元共聚物具有良好的粘结性和相容性，能够与复合改性橡胶及其他添加剂良好地结合，提高密封材料的整体性能；同时，它还能够改善密封材料的加工性能，使其更容易挤出成型和硫化。这三种物质共同作用，能够综合提高密封材料的各项性能，使其在柔韧性、耐低温性、耐热性、耐候性、耐化学腐蚀性、粘结性和加工性能等方面都得到显著提升。
29、氢化聚异丁烯具有良好的化学稳定性和低极性，能够抵抗油类物质的侵蚀。它在密封材料中能填充橡胶分子间的空隙，使结构更加紧密，减少油的渗透通道。乙烯基聚二甲基硅氧烷-聚甲基硅氧烷倍半硅氧烷交联聚合物具有优异的耐化学腐蚀性，对油类物质有较好的耐受性，其交联结构能增强密封材料的整体性，防止油类物质扩散。e-gma-va三元共聚物的良好相容性，能使各组分更好地结合，提高密封材料的耐油性，同时，能通过与油类物质的相互作用，降低油对密封材料的影响。氢化聚异丁烯、乙烯基聚二甲基硅氧烷-聚甲基硅氧烷倍半硅氧烷交联聚合物和e-gma-va三元共聚物共同作用，在密封材料表面形成一层致密的防护层，减少油类物质的渗透。同时，它们与复合改性橡胶相互配合，增强了密封材料整体的耐油性。
30、六、密封材料在密炼过程中，还加入了磷酸三苯酯、可膨胀石墨。磷酸三苯酯作为阻燃剂，起到阻燃、抑烟的作用；磷酸三苯酯在燃烧过程中分解产生磷酸等物质，促进密封材料表面形成炭层，起到隔热、隔氧的作用，阻止燃烧的继续进行；同时，它还能够抑制烟雾的产生。在高温下膨胀形成蠕虫状结构，起到隔热、隔氧的作用；可膨胀石墨在受热时迅速膨胀，形成蠕虫状的膨胀石墨层，这种结构能够有效地阻止热量和氧气的传递，从而起到阻燃作用。
31、磷酸三苯酯主要通过分解产生的物质促进炭层形成，而可膨胀石墨则通过膨胀形成蠕虫状结构进行隔热、隔氧。两者协同作用，能够在不同阶段和不同方式上阻止燃烧的发生和传播，从而提高密封材料的阻燃效果。同时，可膨胀石墨的膨胀还能够弥补磷酸三苯酯在隔热方面的不足，进一步增强密封材料的阻燃性能。
32、七、氢化聚异丁烯、乙烯基聚二甲基硅氧烷-聚甲基硅氧烷倍半硅氧烷交联聚合物和e-gma-va三元共聚物在耐油的同时，也能为磷酸三苯酯和可膨胀石墨提供更好的分散环境，使它们更有效地发挥阻燃作用。这些物质共同作用，形成一个综合的防护体系，提高密封材料在耐油和阻燃方面的性能。
33、八、本发明根据密封材料各组分的结合特性设计了密炼步骤和参数，以及设计了硫化处理的参数，保证密封材料实现高的使用性能，具有良好实用性。
1.一种耐油阻燃复合密封材料，其特征在于，密封材料包括以下质量份数的原料：复合改性橡胶72份～98份、聚四氟乙烯微粉5份～10份、氢化聚异丁烯0.5份～1.5份、乙烯基聚二甲基硅氧烷-聚甲基硅氧烷倍半硅氧烷交联聚合物1份～3份、e-gma-va三元共聚物1份～3份、氢氧化镁8份～12份、玄武岩纤维粉5份～10份、聚磷酸铵1份～3份、磷酸三苯酯1份～3份、可膨胀石墨0.5份～0.8份、硼酸锌2份～5份、硫化剂1.5份～3份、促进剂0.5份～1.5份、防老剂1份～2份和增塑剂5份～8份。
2.根据权利要求1所述的一种耐油阻燃复合密封材料，其特征在于，所述复合改性橡胶的制备方法包括如下步骤：按质量比，氟橡胶:丁腈橡胶:三元乙丙橡胶:氯化聚乙烯:马来酸酐接枝聚丙烯=（50～60）:（15～20）:（5～10）:（1～5）:（1～3），将氟橡胶、三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯在130℃～150℃进行密炼10min～15min，得到密炼料a；将丁腈橡胶和马来酸酐接枝聚丙烯在110℃～130℃进行密炼5min～10min，得到密炼料b；将密炼料a和密炼料b在110℃～130℃进行混合密炼10min～15min，得到复合改性橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种耐油阻燃复合密封材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯微粉的粒度为20μm以下；所述氢氧化镁的粒度为5μm以下；所述玄武岩纤维粉的粒度为15μm以下；所述聚磷酸铵的粒度在10μm以下；所述硼酸锌的粒度在5μm以下。
4.根据权利要求1所述的一种耐油阻燃复合密封材料，其特征在于，所述硫化剂包括双酚af和苯基-过氧化二异丙苯，质量比为，双酚af:苯基-过氧化二异丙苯=（5～6）:（2～3）。
5.根据权利要求1所述的一种耐油阻燃复合密封材料，其特征在于，所述促进剂包括促进剂m和促进剂tmtd，质量比为，促进剂m:促进剂tmtd=（5～6）:（2～3）。
6.根据权利要求1所述的一种耐油阻燃复合密封材料，其特征在于，所述防老剂为防老剂rd或防老剂4010na。
7.根据权利要求1所述的一种耐油阻燃复合密封材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
8.一种耐油阻燃复合密封材料的制备方法，用于制备权利要求1所述的一种耐油阻燃复合密封材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种耐油阻燃复合密封材料的制备方法，其特征在于，s3中，所述挤出成型的温度控制在60℃～80℃，所述模压成型的温度控制在140℃～160℃，模压成型的压力控制在15mpa～25mpa。
10.根据权利要求8所述的一种耐油阻燃复合密封材料的制备方法，其特征在于，s4中，所述硫化处理的参数为：一次硫化，温度150℃～160℃，时间5min～10min，压力10mpa～15mpa；二次硫化，温度160℃～180℃，时间15min～20min，压力15mpa～20mpa；三次硫化，温度180℃～220℃，时间15min～20min，压力15mpa～20mpa。
