[发明专利]一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法

说明书

技术领域

本发明属于核电厂橡胶制品制备技术领域，具体涉及一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法。

背景技术

橡胶制品的硫化生产过程可通俗理解为：“高分子聚合物由不具有使用价值的链状结构变成具有使用价值网状结构的过程”。这个过程，人们将其称为“硫化”。而硫化过程涉及到“温度、压力、时间”三要素。

链状到网状过程需要硫化，而硫化过程中压力、温度、时间所产生的硫化速度与橡胶配方中硫化剂、促进剂（催化剂）密切相关。而硫化、促进（催化）助剂都具有不同的特定分解温度，如果温度过高会促使这些助剂加速分解，从而造成部分助剂损失减量或反应速度过快而影响到制品的收缩。而制品收缩机理非常复杂并具有随机性和不稳定性，最终影响产品的外形几何尺寸。

比如传统的硫化过程是固定的压力、温度、时间。以模压产品为例，当在一种规定温度下，将半成品胶料在装入模具过程的同时一部分助剂已分解，分解后有两种情况：一种是挥发减量而影响交联效果；另一种是模具在合模过程中处于无压状态，助剂已分解或发挥作用开始交联。这两种情况都会影响制品外形几何尺寸的稳定性。但传统的硫化方法优点是生产过程简单、效率高。所以橡胶行业一般硫化过程中根据不同胶种与配方温度一般选取（150℃～170℃其中任意一段），单一温度也符合工业化大生产的要求，并符合国家标准允许的宽松公差范围。但是特殊行业的高精度大型橡胶密封制品的外形几何尺寸的控制，国家标准无法满足。例如核电厂核反应堆蒸汽发生器堵板橡胶皮碗，该皮碗用于核电每年大修时密封具有高污染活度的硼酸水，由于硼酸容易结晶，所封堵的蒸汽发生器孔端表面粗糙，因此，对橡胶皮碗外径公差精度要求很高。目前所用的橡胶皮碗采用进口产品，外径经二次打磨而成，打磨后断面（工作面）粗糙，不利于密封。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法。该方法采用温度梯度硫化，使橡胶制品中的硫化剂、促进剂在不同温度段充分分解，既发挥了助剂在各自温度段的效能，又保护了天然橡胶大分子避免在单一高温段硫化带来的部分断链（降解）和收缩率不稳定现象。采用该方法可一次性制备的橡胶制品成品，断面（密封面）光滑，有利于密封，制备的橡胶制品的公差稳定在+0.12%以内，尺寸精度明显高于国家标准。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、按照所要制备的橡胶制品的配方选择原料，将所述原料置于炼胶机中混炼均匀；

步骤二、按照所要制备的橡胶制品的形状和尺寸选择模具，在100℃～110℃下对所述模具预热，然后将步骤一中混炼均匀后的原料装填于预热的模具中；

步骤三、将步骤二中装填有原料的模具置于平板硫化机中，在压力为10MPa～12MPa的条件下进行硫化处理，脱模后得到橡胶制品；所述硫化处理的温度控制过程为：先在100℃～110℃下保温1min～3min，然后以3℃/min～4℃/min的升温速率升温至120℃～130℃，保温2min～4min后以4℃/min～5℃/min的升温速率升温至130℃～140℃，保温4min～6min后以4℃/min～5℃/min的升温速率升温至145℃～155℃，保温20min～30min后自然冷却。

上述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，步骤一中所述橡胶制品的配方按重量份计包括：天然橡胶100份，活化剂5～7份，防老剂1～3份，热稳定剂1～3份，抗臭氧剂1～3份，中子吸收剂4～6份，耐核辐射炭黑18～22份，增塑剂4～6份，促进剂1～2份，硫化剂1～2份。

上述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，步骤一中所述橡胶制品的配方按重量份计包括：天然橡胶100份，活化剂6份，防老剂2份，热稳定剂2份，抗臭氧剂2份，中子吸收剂5份，耐核辐射炭黑20份，增塑剂5份，促进剂1.5份，硫化剂1.5份。

上述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，所述天然橡胶为1号烟片胶，活化剂为氧化锌和硬脂酸，防老剂为防老剂RD和防老剂MB，热稳定剂为纳米二氧化铈，抗臭氧剂为微晶蜡B10，中子吸收剂为碳化硼，耐核辐射炭黑为蒽油炭黑，增塑剂为癸二酸二丁酯，促进剂为促进剂TMTD和促进剂DM，硫化剂为硫化剂DCP。

上述的一种利用温度梯度控制核电厂橡胶制品几何尺寸的方法，步骤三中所述压力为11MPa。