CN106905646A - 一种综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物及其制备方法，所述的氟橡胶组合物包括下述原料：氟橡胶、乙丙橡胶、碳黑、石墨、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯、硬脂酸；所述的氟橡胶组合物的制备方法为：将氟橡胶和乙丙橡胶进行塑炼得混合橡胶；向混合橡胶中加入碳黑、石墨、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯和硬脂酸进行混炼，得混炼胶；将混炼胶进行硫化压制即可。本发明的有益效果为：本发明所述的氟橡胶组合物的各原料有机地混合在一起使所述的氟橡胶组合物在硬度、拉断强度、拉断伸长率及耐热性上均得到改善，使所述的氟橡胶具有良好的成型工艺性能，且在高温环境中能够长时间的保持弹性、应力而不发生蠕变、软化及应力松弛。

Description

一种综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种橡胶组合物，具体涉及一种综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物及其制备方法。
背景技术
氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体，氟原子的引入，赋予橡胶优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性，在航天、航空、汽车、石油和家用电器等领域得到了广泛应用，是国防尖端工业中无法替代的关键材料。
为了提高氟橡胶及制品的性能，国内外对氟橡胶的改性和加工进行了大量研究工作。目前，氟橡胶的改性主要有两个方向：一是，通过主链改性，如氟醚橡胶、氟硅橡胶的开发，将醚键引入氟橡胶主链，增大了分子的柔性，使其低温性能大大改善的同时保留了氟橡胶原有的特点，但由于开发生产成本过高，极大地限制了其推广和应用；二是，橡胶并用，将氟橡胶与一些通用橡胶、特种橡胶并用，以便获得性能更加优异，成本更低的材料。共混改性是一种较好的方法，但存在以下不足：(1)制出新型氟橡胶的性价比不高。氟醚橡胶、氟硅橡胶由于开发成本太高，使其价格甚至高于氟橡胶，只能运用在条件比较苛刻的环境下，推广和应用受到制约；(2)氟橡胶之间的共混改性对氟橡胶性能的改性是受限制的。同类型橡胶决定了其在改善由橡胶自身结构而引起性能缺陷上受到限制。而氟橡胶与氟醚橡胶的共混虽能很好的改善氟橡胶的低温性能，但成本较高；(3)氟橡胶与其它橡胶的共混对氟橡胶的低温性能改善。共混改性能够改善氟橡胶的弹性，加工性能等单个性能的改善，但对改善氟橡胶低温性能及综合考虑多个缺陷方面研究甚少。
发明内容
本发明的目的是通过对氟橡胶的改性生产出一种价格低廉、其耐高温性及耐磨损性得到改善的综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物及其制备方法。
一种综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物，包括下述重量份的原料：氟橡胶60-100份、乙丙橡胶10-30份、碳黑30-50份、石墨0.4-0.6份、过氧化二异丙苯1-3份、三烯丙基异氰脲酸酯2-6份、硬脂酸1-3份。
进一步地，所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物，包括下述重量份的原料：氟橡胶80份、乙丙橡胶20份、碳黑40份、石墨0.5份、过氧化二异丙苯2份、三烯丙基异氰脲酸酯4份、硬脂酸2份。
所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氟橡胶和乙丙橡胶进行塑炼，得混合橡胶；塑炼是指橡胶加工的一个工序，降低生胶分子量和粘度以提高其可塑性，并获得适当的流动性，以满足混炼和成型进一步加工的需要。塑炼过程是使橡胶大分子链断裂，分子链由长变短而使分子量分布均匀化的过程；
(2)向混合橡胶中加入碳黑、石墨、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯和硬脂酸进行混炼，得混炼胶；混炼是用炼胶机将生胶或塑炼生胶与配合剂炼成混炼胶的工艺，是橡胶加工最重要的生产工艺，混炼是指为了提高橡胶制品的物理机械性能，改善加工成型工艺，降低生产成本，需要在生胶或塑料胶中加入各种配合剂，如填充剂、补强剂、促进剂、硫化剂、防老剂、防焦剂等，这些配合剂有固体、液体等材料，将所加入的各种配合剂分散均匀，确保胶料的性质一致；
(3)将混炼胶进行硫化压制得所述的综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物。
进一步地，步骤(1)中，将氟橡胶和乙丙橡胶在炼胶机中进行塑料。
进一步地，步骤(2)中，所述混炼在炼胶机中进行。
进一步地，步骤(3)中，所述硫化在平板硫化机中进行。
进一步地，所述硫化的温度为：150-160℃，所述硫化的时间为25-35min，所述硫化的压力为10-20MPa。
氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。氟原子的引入，赋予橡胶优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性。因氟橡胶对气体的溶解度比较大，但扩散速度却比较小，所以氟橡胶总体表现出来的透气性也小。
乙丙橡胶是以乙烯、丙烯为主要单体的合成橡胶。因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，故其耐臭氧、耐热、耐候、耐老化性能优异，具有良好的耐化学品、电绝缘性能、冲击弹性、低温性能、低密度和高填充性及耐热水性和耐水蒸气性等，可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件、润滑油改性等领域。
碳黑又名炭黑，是一种无定形碳，轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。在制作橡胶时作为补强剂使用。炭黑的补强作用在于它的表面活性能与橡胶相结合。橡胶能够很好地吸附在炭黑表面，润湿了炭黑，这种补强作用使橡胶强力增加，抵抗撕裂的能力增强。
石墨是元素碳的一种同素异形体，是最软的矿物之一。在常温下，石墨具有良好的化学稳定性、能耐酸、耐碱及耐有机溶剂腐蚀的性能。石墨在橡胶组合中常作为补强填料进行添加，石墨能增加橡胶的耐高温、耐腐蚀性能。
过氧化二异丙苯为优良的有机过氧化物，可作为单体聚合的引发剂，高分子材料的硫化剂、交联剂、固化剂、阻燃添加剂，作为硫化剂使用时可大大减少早期硫化，延长混炼胶的贮存时间，其硫化胶具有良好的动态性能，压缩永久变形小，硬度稍低，强度适中，弹性和耐老化性能均较好。
三烯丙基异氰脲酸酯是多种热塑塑料的交联改性剂。作为交联剂使用时可显著提高制品的耐热性、阻燃性、耐溶剂性、机械强度及电性能等。它比单独采用过氧化物体系交联，要显著地提高产品质量、且无异味。
硬脂酸即十八烷酸，由油脂水解生成。硬脂酸是天然胶、合成橡胶和胶乳中广泛应用的硫化活性剂，也可用作增塑剂和软化剂。在生产合成橡胶过程中需加硬脂酸作乳化剂，在制造泡沫橡胶时，硬脂酸可作起泡剂，硬脂酸还可用作橡胶制品的脱模。具有提高胶料的耐热性、耐老化性的作用。
本发明的有益效果为：本发明所述的综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物中含有的氟橡胶具有优异的耐热性、抗氧化性、耐腐蚀性和耐大气老化性，补强填料剂碳黑和石墨增加了橡胶制品的耐高温、耐腐蚀和抗撕裂能力；硫化交联剂过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯能大大减少早期硫化，延长混炼胶的贮存时间，且能提高硫化胶的质量；活化剂硬脂酸具有提高橡胶制品耐热性、耐老化性的作用；本发明所述的综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物的各原料有机地混合在一起使所述的氟橡胶组合物在硬度、拉断强度、拉断伸长率、耐磨性、耐高温性及耐热性上均得到一定的改善，使所述的氟橡胶组合物具有良好的成型工艺性能，且在高温环境中能够长时间的保持弹性、应力而不发生蠕变、软化及应力松弛。
具体实施方式
实施例一
一种综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物，包括下述重量份的原料：氟橡胶60kg、乙丙橡胶10kg、碳黑30kg、石墨0.4kg、过氧化二异丙苯1kg、三烯丙基异氰脲酸酯2kg、硬脂酸1kg。
所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氟橡胶和乙丙橡胶在炼胶机中进行塑炼，以降低生胶分子量和粘度从而提高其可塑性及流动性，得到混合橡胶，进行塑炼是使橡胶大分子链断裂，使分子量分布更均匀化，以满足混炼和成型的加工需求；
(2)向混合橡胶中加入补强填料剂碳黑和石墨，硫化交联剂过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯，活化剂硬脂酸用炼胶机进行混炼，得混炼胶；碳黑和石墨的加入可以增加橡胶制品的耐高温、耐腐蚀和抗撕裂能力；过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯作为硫化交联剂加入可大大减少早期硫化，延长混炼胶的贮存时间，且能提高硫化胶的质量；硬脂酸的加入具有提高橡胶制品耐热性、耐老化性的作用；混炼使混合橡胶与加入的各种配合剂混合均匀，以确保胶料的性质一致；
(3)将混炼胶在平板硫化机中进行硫化压制，平板硫化机的硫化温度为150℃，硫化的压力为10MPa，在此条件下硫化25min，得所述的综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物。
实施例二
一种综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物，包括下述重量份的原料：氟橡胶80kg、乙丙橡胶20kg、碳黑40kg、石墨0.5kg、过氧化二异丙苯2kg、三烯丙基异氰脲酸酯4kg、硬脂酸2kg。
所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氟橡胶和乙丙橡胶在炼胶机中进行塑炼，以降低生胶分子量和粘度从而提高其可塑性及流动性，得到混合橡胶，进行塑炼是使橡胶大分子链断裂，使分子量分布更均匀化，以满足混炼和成型的加工需求；
(2)向混合橡胶中加入补强填料剂碳黑和石墨，硫化交联剂过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯，活化剂硬脂酸用炼胶机进行混炼，得混炼胶；碳黑和石墨的加入可以增加橡胶制品的耐高温、耐腐蚀和抗撕裂能力；过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯作为硫化交联剂加入可大大减少早期硫化，延长混炼胶的贮存时间，且能提高硫化胶的质量；硬脂酸的加入具有提高橡胶制品耐热性、耐老化性的作用；混炼使混合橡胶与加入的各种配合剂混合均匀，以确保胶料的性质一致；
(3)将混炼胶在平板硫化机中进行硫化压制，平板硫化机的硫化温度为155℃，硫化的压力为15MPa，在此条件下硫化30min，得所述的综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物。
实施例三
一种综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物，包括下述重量份的原料：氟橡胶100kg、乙丙橡胶30kg、碳黑50kg、石墨0.6kg、过氧化二异丙苯3kg、三烯丙基异氰脲酸酯6kg、硬脂酸3kg。
所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氟橡胶和乙丙橡胶在炼胶机中进行塑炼，以降低生胶分子量和粘度从而提高其可塑性及流动性，得到混合橡胶，进行塑炼是使橡胶大分子链断裂，使分子量分布更均匀化，以满足混炼和成型的加工需求；
(2)向混合橡胶中加入补强填料剂碳黑和石墨，硫化交联剂过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯，活化剂硬脂酸用炼胶机进行混炼，得混炼胶；碳黑和石墨的加入可以增加橡胶制品的耐高温、耐腐蚀和抗撕裂能力；过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯作为硫化交联剂加入可大大减少早期硫化，延长混炼胶的贮存时间，且能提高硫化胶的质量；硬脂酸的加入具有提高橡胶制品耐热性、耐老化性的作用；混炼使混合橡胶与加入的各种配合剂混合均匀，以确保胶料的性质一致；
(3)将混炼胶在平板硫化机中进行硫化压制，平板硫化机的硫化温度为160℃，硫化的压力为20MPa，在此条件下硫化35min，得所述的综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其细节上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物，其特征在于，包括下述重量份的原料：氟橡胶60-100份、乙丙橡胶10-30份、碳黑30-50份、石墨0.4-0.6份、过氧化二异丙苯1-3份、三烯丙基异氰脲酸酯2-6份、硬脂酸1-3份。
2.根据权利要求1所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物，其特征在于，包括下述重量份的原料：氟橡胶80份、乙丙橡胶20份、碳黑40份、石墨0.5份、过氧化二异丙苯2份、三烯丙基异氰脲酸酯4份、硬脂酸2份。
3.权利要求1-2之一所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将氟橡胶和乙丙橡胶进行塑炼，得混合橡胶；
(2)向混合橡胶中加入碳黑、石墨、过氧化二异丙苯、三烯丙基异氰脲酸酯和硬脂酸进行混炼，得混炼胶；
(3)将混炼胶进行硫化压制得所述的综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物。
4.根据权利要求3所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将氟橡胶和乙丙橡胶在炼胶机中进行塑料。
5.根据权利要求3所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混炼在炼胶机中进行。
6.根据权利要求3所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述硫化在平板硫化机中进行。
7.根据权利要求6所述综合性能优异的耐高温氟橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述硫化的温度为：150-160℃，所述硫化的时间为25-35min，所述硫化的压力为10-20MPa。
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