本发明涉及橡塑，尤其涉及一种异形法兰橡塑及其制备方法。
背景技术：
1、各种管道的连接接头处使用的法兰橡塑密封件是决定管道密封性能的关键，要求法兰橡塑密封件具有出色的抗撕裂、抗拉强度、抗压缩变形、耐化学品、耐热等性能，但是目前国内使用的橡塑密封材料功能、使用寿命及安全性均存在很大的提升空间。另外，现有的法兰橡塑密封件都是国标通用的，使用者购买后需要根据管道情况自行剪裁，不仅严重浪费材料和人工，最终的包裹密封度还比较差。
2、中国专利cn103724732a公开了一种环保nbr橡塑绝热材料，该材料由丁腈橡胶、pvc塑料、增塑剂、发泡剂、填料和助剂等组成，通过限定增塑剂和pvc塑料成分中的氯离子总含量为0-100mg/kg，使nbr橡塑发泡材料具有较好的康金属腐蚀性能，但是该橡塑材料用于法兰时，其可塑性仍然不足。中国专利cn101328650b公开了一种芳纶纤维-硅橡胶布及其生产方法及其在软管道上的应用，其在配方设计上采用不含卤素的无机阻燃剂，解决了一般硅橡胶不环保问题，达到了低烟、无卤、阻燃的国际环保要求，并采用气相法白碳黑作为补强剂，提高了硅橡胶的拉伸强度和撕裂强度，保证材料具有良好的力学性能及工艺性能，但是当其用于制作法兰时，仍然只能制作国标件，不能定制适用于各种规格管道的法兰塑胶密封件，无法避免法兰使用时需要针对性加工的操作。
3、因此，制备出一种具有优异的可塑性、抗撕拉强度、阻燃性能、安全性的异形法兰使其不经过加工直接满足各种类型管道的使用具有非常重要的意义。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种异形法兰橡塑，所述异形法兰橡塑包括法兰连接柱和法兰盘，法兰连接柱和法兰盘为一体化连接；沿着远离法兰盘的方向（即法兰连接柱的内径从小到大的方向），所述法兰连接柱的壁厚度连续降低，对于每3-5mm的法兰连接柱长度，所述法兰连接柱的壁厚度变化量为降低0.5-2mm；所述法兰连接柱的壁厚度为100mm-5mm。
2、优选地，沿着远离法兰盘的方向，所述法兰连接柱的壁厚度连续降低，对于每3mm的法兰连接柱长度，所述法兰连接柱的壁厚度变化量为降低1mm，所述法兰连接柱的壁厚度为50mm-6mm。
3、进一步地，按重量份计，所述异形法兰橡塑的制备原料包括：丁腈橡胶5-50份、顺丁橡胶1-30份、含氯聚烯烃3-50份、阻燃剂0-80份、发泡剂5-40份、稳定剂0-10份、增塑剂10-60份、硫化剂0.05-5份和促进剂0.25-5份。
4、进一步地，按重量份计，所述异形法兰橡塑的制备原料包括：丁腈橡胶8-30份、顺丁橡胶2-20份、含氯聚烯烃5-35份、阻燃剂20-60份、发泡剂10-30份、稳定剂1.5-8份、增塑剂20-50份、硫化剂0.05-3份和促进剂0.5-4份。
5、在一种优选的实施方式中，按重量份计，所述异形法兰橡塑的制备原料包括：丁腈橡胶10-20份、顺丁橡胶3-8份、含氯聚烯烃10-20份、阻燃剂27-45份、发泡剂15-20份、稳定剂2.1-4.5份、增塑剂30-35份、硫化剂0.25-0.5份和促进剂1.1-2.4份。
6、进一步地，所述含氯聚烯烃包括聚氯乙烯、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、氯化聚乙烯中的至少一种。
7、优选地，所述含氯聚烯烃包括聚氯乙烯和氯化聚乙烯，两者的重量比为（0.5-3）：1。
8、进一步地，所述聚氯乙烯的聚合度为400-2000，优选为500-900。
9、在一种优选的实施方式中，所述聚氯乙烯的聚合度为650-750，可选的如齐鲁石化s-700。
10、进一步地，所述氯化聚乙烯的氯含量为25-40%。
11、优选地，所述氯化聚乙烯的氯含量为33-37%，可选的如cpe-135a。
12、聚氯乙烯可以减少丁腈橡胶的使用量，且两者具有较好的兼容性，但是不同的聚氯乙烯产生的技术效果不一样。聚氯乙烯在体系中会与丁腈橡胶、顺丁橡胶、聚乙二醇、促进剂等发生基团间的作用力或者分子链间的交联缠绕，提高橡塑产品的力学强度，但是当其氯含量过高时，又会导致产品稳定性的下降，进而影响一系列的性能。本技术的体系中，只有复配使用聚合度为650-750的聚氯乙烯和含氯量为33-37%的氯化聚乙烯时，橡塑产品的弹性和撕拉强度最为优异，稳定性也最高。
13、进一步地，所述阻燃剂为无机阻燃剂和/或有机阻燃剂，优选地，阻燃剂为无机阻燃剂和有机阻燃剂。
14、进一步地，所述无机阻燃剂包括但不限于氧化锑、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸盐、硫化锌、草酸铝中的至少一种。
15、优选地，所述无机阻燃剂包括氧化锑和氢氧化铝；所述氧化锑用量为1-10份，氢氧化铝用量为10-40份。
16、进一步优选地，所述制备原料中，无机阻燃剂包括2-5份的氧化锑和20-30份的氢氧化铝。
17、进一步地，所述有机阻燃剂为5-10份的三聚氰胺。
18、进一步地，所述发泡剂选自偶氮甲酰胺甲酸钾、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺中的至少一种。
19、进一步地，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，选自ac-1000、ac-3000、ac-3000f、ac-4000、ac-6000中的至少一种。
20、在一种优选的实施方式中，所述发泡剂为ac-6000。
21、进一步地，所述稳定剂包括但不限于石蜡、氯化石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸钡中的至少一种。
22、进一步地，所述稳定剂包括石蜡和硬脂酸。
23、优选地，按照重量份计，所述稳定剂包括2-5份石蜡和0.1-0.5份硬脂酸。
24、进一步地，所述异形法兰橡塑的制备原料还包括1-5份聚乙二醇。
25、进一步地，所述聚乙二醇的分子量mw为4000-8000，优选为6000。
26、进一步地，所述增塑剂包括但不限于环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、对苯二甲酸二辛酯中的至少一种。
27、进一步地，所述增塑剂包括环氧大豆油。
28、进一步地，所述促进剂包括无机促进剂和有机促进剂。
29、进一步地，所述无机促进剂包括氧化锌、氧化镁、氧化铅中的至少一种。
30、优选地，所述无机促进剂包括氧化锌。
31、进一步地，所述有机促进剂包括二硫代氨基甲酸盐、黄原酸盐、秋兰姆、次黄酰胺、噻唑、胍类、硫脲、醛胺中的至少一种。
32、优选地，所述有机促进剂包括二硫代氨基甲酸盐。
33、进一步地，按重量份计，所述促进剂包括二丁基二硫代氨基甲酸锌0.05-1份、二乙二硫代氨基甲酸锌0.01-1份、氧化锌0.2-2份。
34、促进剂的使用可以显著降低硫磺用量，改善橡塑的物理机械性能，但是现有技术中的促进剂种类和用量不适用于本体系，本发明规定所述促进剂包括：二丁基二硫代氨基甲酸锌0.05-1份、二乙二硫代氨基甲酸锌0.01-1份、氧化锌0.2-2份时，所制备的橡塑产品表面光滑度、发泡均匀度和撕拉强度达到最优。可能是因为：二丁基二硫代氨基甲酸锌和二乙二硫代氨基甲酸锌中包括有-r-s-基团、r-n-基团、-s-s-基团等，在体系中分别发挥充当着促进、活性和硫化的作用，加速了硫化链反应的引发和链增长反应，提高了硫化速度；本技术严格调控两者的含量，并同时复配使用无机促进剂氧化锌，使体系具有合适的硫化速度，特别是当橡塑产品的厚度并不一致时，此促进剂的搭配可以使橡塑产品的厚度不同的部位具有相对平衡的硫化速度，配合特定的发泡剂种类和用量，使体系内的交联反应进行的更加平稳，促使橡塑产品表面平滑度的提高。
35、优选地，按重量份计，所述促进剂包括二丁基二硫代氨基甲酸锌0.2-0.5份、二乙二硫代氨基甲酸锌0.2-0.4份、氧化锌0.5-1份。
36、进一步地，所述制备原料还包括防老剂、填料、分散剂、颜料、抗氧剂、防焦剂等助剂中的至少一种。
37、进一步地，所述制备原料还包括0.2-2份防老剂，所述防老剂包括但不限于6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、乙醛-α萘胺缩合物、3-羟基丁醛-α-萘胺、n-苯基-α-萘胺、n-苯基-β-萘胺、4，4-二甲氧基二苯胺、n-苯基-n'-环己基对苯二胺、n，n'-二苯基对苯二胺、n-(1,3-二甲基丁基)-n'-苯基对苯二胺、n，n'-二苯基丙撑二胺、4，4'-二羟基联苯、2-巯基苯并咪唑中的至少一种。
38、优选地，所述防老剂包括2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物和n-(1,3-二甲基丁基)-n'-苯基对苯二胺。
39、进一步优选地，按重量份计，所述防老剂包括0.3-0.6份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物和0.2-0.5份n-(1,3-二甲基丁基)-n'-苯基对苯二胺。
40、进一步地，所述填料包括但不限于炭黑、钛白粉、滑石粉、硅灰石、氧化硅粉和高岭土中的至少一种。
41、进一步地，所述填料包括炭黑、钛白粉、滑石粉。
42、优选地，按重量份计，所述填料包括炭黑0.05-1份、钛白粉0.1-5份、滑石粉2-40份。
43、在一种优选的实施方式中，按重量份计，所述填料包括炭黑0.1-0.3份、钛白粉0.5-1.5份、滑石粉10-20份。
44、进一步地，所述制备原料还包括0.2-5份分散剂；优选为1-3份分散剂。
45、进一步地，所述分散剂选自阴离子型分散剂、阳离子型分散剂、两性型分散剂、高分子型分散剂中的至少一种。
46、优选地，所述分散剂选自psi-500、psi-510、psi520、psi-512、dispergator fl分散剂、fs-10、fs-20、fs-22h中的至少一种。
47、在一种优选的实施方式中，所述分散剂为dispergator fl分散剂。
48、进一步地，所述制备原料还包括0.5-8份抗氧剂；优选为1.5-2份抗氧剂。
49、进一步地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂1098、抗氧剂245、抗氧剂2246、抗氧剂626中的至少一种。
50、优选地，所述抗氧剂为抗氧剂264。
51、进一步地，所述制备原料还包括0.05-2份防焦剂，优选为0.2-0.5份防焦剂。
52、进一步地，所述防焦剂为n-环己基硫代酞酰亚胺。
53、进一步地，本技术还提供了所述异形法兰橡塑的制备方法，包括原料混合后进行热烘硫化发泡的步骤。
54、优选地，所述热烘硫化发泡的条件为：1-20r/min线速度，温度为145-175℃，压力为5-18mpa，时间为3-20min。
55、进一步地，本技术还提供了所述异形法兰橡塑的制备方法，包括以下步骤：
56、s1、将除防老剂、抗氧剂、防焦剂、硫化剂和促进剂以外的制备原料投入密炼室，密炼至130-160℃后出料得到高温胶；
57、s2、将高温胶薄通降温翻胶后切片，冷却待用；
58、s3、将胶片压热包辊后与防老剂、抗氧剂、防焦剂、硫化剂和促进剂混合翻料，裁切成胶片坯后冷却；
59、s4、将胶片坯投入挤出机并挤出到模具中进行热烘硫化发泡；
60、s5、冷却、裁剪、包装即可。
61、进一步地，所述s4中硫化发泡的条件为：1-15r/min线速度，温度为150-175℃，压力为5-15mpa，时间为3-20min。
62、优选地，所述s4中硫化发泡的条件为：1-7r/min线速度，温度为165-175℃，压力为8-10mpa，时间为8-15min。
63、为了匹配异形橡塑不同厚度部位的发泡程度，提高产品的撕拉强度，本发明人最优限定硫化发泡中，搅拌线速度为1-7r/min，温度为165-175℃，发泡压力为8-10mpa，时间为8-15min。在165-175℃的温度下可以生成合适含量的低硫交联键和多硫交联键，不同厚度的部位，其内外层能够同时达到硫化曲线的平坦区间，避免外层表面过硫化的风险；在8-10mpa的压力下不仅提高了原料体系的流动性，还使原料中的极少部分挥发物和空气从模具中排出，也减小了橡塑产品中微小气泡的产生，增加产品的致密性、硬度和撕拉强度；以上技术参数可以匹配本体系特定交联程度下的发泡状态。
64、进一步地，所述制备方法采用二次注油工艺。环氧大豆油能够吸收聚氯乙烯分解后产生的hcl，避免聚氯乙烯的连续分解，捕捉游离的cl·自由基，终止cl·的自由基反应，提高原料和橡塑产品的稳定性。另外，环氧大豆油与体系间具有良好的相容性，可以快速均匀地分散在体系内，降低有机原料如聚氯乙烯、丁腈橡胶等间的分子间作用，提高分子活动性和体系的流动性，对产品进行增塑。值得注意的是，采用二次注油工艺，即分两次将所述环氧大豆油添加到体系中，环氧大豆油还能够与体系中原料产生作用充分改善炭黑、氢氧化铝、滑石粉等的分散和润湿性能，提高体系的力学强度和阻燃性能等等。当规定第一次投放20-25份的环氧大豆油，第二次投放10-15份的环氧大豆油时体系的流动性和均匀性改善更好，可以使原料体系适应性匹配不同尺寸的模具需要，制备出具有弧面的橡塑产品。
65、进一步地，所述步骤s1为：将丁腈橡胶、顺丁橡胶、含氯聚烯烃、阻燃剂、聚乙二醇、稳定剂、分散剂、填料、颜料、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、20-25份增塑剂投入密炼室，密炼至145-155℃后，再加入发泡剂和剩余的增塑剂密炼至140-150℃后得到高温胶。
66、优选地，所述增塑剂为环氧大豆油。
67、有益效果
68、1、本技术的异形法兰橡塑不同于标准品，其不同的内径可适用于不同尺寸管道的需要，克服了标准品法兰需根据使用管道进行再加工处理的难题，适用范围更广，密封性也更好。
69、2、不同于常规配方，本技术调整了发泡剂和促进剂的种类及用量，并规定促进剂包括二丁基二硫代氨基甲酸锌0.05-1份、二乙二硫代氨基甲酸锌0.01-1份、氧化锌0.2-2份；使橡塑的发泡更加均匀，可以匹配不同厚度的法兰连接柱的需要，提高异形法兰橡塑的表面平滑度，提高密封效果。
70、3、本技术针对特定的配方，规定硫化发泡条件为搅拌线速度为1-7r/min，温度为165-175℃，发泡压力为8-10mpa，时间为8-15min，控制发泡程度和发泡速度，不仅提高了不同厚度部位的发泡均匀性，还提高了法兰橡塑的可塑性和抗撕拉强度。
71、4、本技术采用二次注油工艺，使不同的原料分散并融合得更加充分，进一步提高法兰橡塑性能及其稳定性。
72、5、本技术的配方原料相互作用，具有较高的体系流动性，原料可顺利挤出到模具中，并且发泡后产品内的微泡含量极少，可进一步提高产品的可塑性和抗撕拉强度等性能。
1.一种异形法兰橡塑，其特征在于，所述异形法兰橡塑包括法兰连接柱（1）和法兰盘（2），法兰连接柱（1）和法兰盘（2）为一体化连接；
2.根据权利要求1所述的异形法兰橡塑，其特征在于，按重量份计，所述异形法兰橡塑的制备原料包括：丁腈橡胶5-50份、顺丁橡胶1-30份、含氯聚烯烃3-50份、阻燃剂0-80份、发泡剂5-40份、稳定剂0-10份、增塑剂10-60份、硫化剂0.05-5份和促进剂0.25-5份。
3.根据权利要求2所述的异形法兰橡塑，其特征在于，所述含氯聚烯烃包括聚氯乙烯和氯化聚乙烯，两者的重量比为（0.5-3）：1。
4.根据权利要求2所述的异形法兰橡塑，其特征在于，所述阻燃剂为无机阻燃剂和/或有机阻燃剂，所述无机阻燃剂包括氧化锑、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸盐、硫化锌、草酸铝中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的异形法兰橡塑，其特征在于，所述发泡剂选自偶氮甲酰胺甲酸钾、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、二亚硝基五亚甲基四胺中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的异形法兰橡塑，其特征在于，所述增塑剂包括环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、对苯二甲酸二辛酯中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的异形法兰橡塑，其特征在于，所述促进剂包括无机促进剂和有机促进剂；所述无机促进剂包括氧化锌、氧化镁、氧化铅中的至少一种，所述有机促进剂包括二硫代氨基甲酸盐、黄原酸盐、秋兰姆、次黄酰胺、噻唑、胍类、硫脲、醛胺中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的异形法兰橡塑，其特征在于，按重量份计，所述促进剂包括二丁基二硫代氨基甲酸锌0.05-1份、二乙二硫代氨基甲酸锌0.01-1份、氧化锌0.2-2份。
9.根据权利要求8所述的异形法兰橡塑，其特征在于，所述制备原料还包括0.05-2份防焦剂，所述防焦剂为n-环己基硫代酞酰亚胺。
10.根据权利要求1-9任一项所述的异形法兰橡塑的制备方法，其特征在于，包括原料混合后进行热烘硫化发泡的步骤；所述热烘硫化发泡的条件为：1-20r/min线速度，温度为145-175℃，压力为5-18mpa，时间为3-20min。
