CN116694007A - 一种与金属粘合全氟醚橡胶材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种与金属粘合全氟醚橡胶材料，涉及全氟醚橡胶技术领域，全氟醚橡胶材料的原料包括全氟醚橡胶生胶、N990炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂、交联剂、TAIC、硫化剂，硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷，硅烷偶联剂与白炭黑结合分散在全氟醚橡胶内，对全氟醚橡胶进行改性，用于增强全氟醚橡胶表面与金属粘合的结合力。本发明全氟醚橡胶材料，通过向全氟醚橡胶材料内加入白炭黑和硅烷偶联剂，在硅烷偶联剂与TAIC的反应作用下，增强全氟醚橡胶的粘合力，而硅烷偶联剂与白炭黑作用，产生化学结合力，并与金属表面活性基团反应，形成化学结合或氢键，在不使用胶水仍可与金属材料粘合，由此材料制得的密封部件密封效果好。
Description
技术领域
本发明涉及全氟醚橡胶技术领域，具体是一种与金属粘合全氟醚橡胶材料。
背景技术
全氟醚橡胶是指全氟醚、四氟乙烯和全氟烯醚的三元共聚物，全氟醚橡胶可用于制备密封零部件。
现有技术中，如申请号为：2020108827126中公开的名称为：一种橡胶材料及其制备方法和应用，其中橡胶材料制备原料包括全氟醚氟橡胶和聚全氟乙丙烯树脂，质量比为(85-95)：(5-15)，橡胶材料的制备方法包括：将全氟醚氟橡胶乳液和聚全氟乙丙烯树脂乳液混合，得到含有原料混合物的乳液，将所述含有原料混合物的乳液进行凝聚、洗涤和干燥，得到橡胶材料。
但是现有技术中，如申请号为：2020108827126中提到的橡胶材料，由于全氟醚材料的分子结构稳定，很难与金属粘合，导致制备的密封部件使用时无法与金属很好的贴合，安装时容易脱落，且密封效果较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与金属粘合全氟醚橡胶材料，以解决现有技术中的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种与金属粘合全氟醚橡胶材料，所述全氟醚橡胶材料的原料包括全氟醚橡胶生胶、N990炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂、交联剂、TAIC、硫化剂。
所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷，硅烷偶联剂与白炭黑结合分散在全氟醚橡胶内，对全氟醚橡胶进行改性，用于增强全氟醚橡胶表面与金属粘合的结合力。
优选地，所述全氟醚橡胶材料的原料配比包括：全氟醚橡胶生胶100份，N990炭黑15份，白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷2-6份或乙烯基三甲氧基硅烷5份，交联剂5份，TAIC2份，硫化剂2份。
其中：交联剂为Perkadox 1440B GR。
优选地，所述制备方法如下：
S1、原料配比
按照配方的配比取出原料；
S2、对全氟醚橡胶生胶进行预硫化；
S3、对预硫化后的全氟醚橡胶进行二次硫化；
S4、密炼
将二次硫化后的全氟醚橡胶和剩余原料倒入密炼机，对混料进行密炼，得到混料二；
S5、模压成型并出片。
优选地，所述S2具体包括：取全氟醚橡胶生胶100份，硫化剂2份投入硫化设备，在160℃温度的环境下，硫化10min得到预硫化原料。
优选地，所述S3具体包括：先将硫化设备升温至200℃，对预硫化后的全氟醚橡胶进行二次硫化，处理时间为4h，得到过氧硫化的全氟醚橡胶。
优选地，所述S4中的密炼机内的温度为100℃，密炼时间为10min。
优选地，所述S5具体包括：对混料二降温处理4min，至80℃时进行模压成片，得到全氟醚橡胶片。
优选地，所述S5还包括对全氟醚橡胶片与金属不锈钢316L使用Chemlok607连接，试片检测全氟醚橡胶片90度剥离强度。
本发明的有益效果：
1、本发明全氟醚橡胶材料，通过向全氟醚橡胶材料内加入白炭黑和硅烷偶联剂，在硅烷偶联剂与TAIC的反应作用下，增强全氟醚橡胶的粘合力，而硅烷偶联剂与白炭黑作用，产生化学结合力，并与金属表面活性基团反应，形成化学结合或氢键，进一步提高与金属粘合的强度；
2、本发明全氟醚橡胶材料，制备方法简单，能够实现对全氟醚橡胶材料的改性处理，使得全氟醚橡胶不使用胶水仍可与金属材料粘合，由此材料制得的密封部件能够很好地粘合在金属部件连接处，密封效果好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种与金属粘合全氟醚橡胶材料，全氟醚橡胶材料配方包括：全氟醚橡胶生胶100份，N990炭黑15份，白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷2-6份或乙烯基三甲氧基硅烷5份，交联剂5份，TAIC2份，硫化剂2份。
其中：交联剂为Perkadox 1440B GR，TAIC为三烯丙基异氰脲酸酯，白炭黑选用白炭黑VN3。
实施例1
全氟醚橡胶材料的制备方法如下：
S1、原料配比
按照配方的配比，取全氟醚橡胶生胶100份，白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷2份，交联剂5份，TAIC2份，硫化剂2份。
S2、预硫化
将全氟醚橡胶生胶100份，硫化剂2份投入硫化设备，在硫化设备内保持160℃温度，硫化处理10min，得到预硫化原料。
S3、二次硫化
对硫化设备升温至200℃，对预硫化原料进行二次硫化处理，处理时间为4h，得到过氧硫化的全氟醚橡胶。
S4、密炼
将二次硫化后的全氟醚橡胶和添加剂倒入密炼机，机器内保持100℃的温度，对混料进行密炼，密炼时间为10min，得到混料二。
添加剂包括：白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷2份，交联剂5份，TAIC2份。
S5、模压成型
将密炼后的混料二降温4min，在80℃的时候进行模压成型，而后出片得到全氟醚橡胶片。
根据ISO 813:1997方法，对制得全氟醚橡胶片与金属不锈钢316L连接，连接处使用Chemlok 607胶水，进行试片，测得90度剥离强度为0.3N/mm。
实施例2
全氟醚橡胶材料的制备方法如下：
S1、原料配比
按照配方的配比，取全氟醚橡胶生胶100份，白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷5份，交联剂5份，TAIC2份，硫化剂2份。
S2、预硫化
将全氟醚橡胶生胶100份，硫化剂2份投入硫化设备，在硫化设备内保持160℃温度，硫化处理10min，得到预硫化原料。
S3、二次硫化
对硫化设备升温至200℃，对预硫化原料进行二次硫化处理，处理时间为4h，得到过氧硫化的全氟醚橡胶。
S4、密炼
将二次硫化后的全氟醚橡胶和添加剂倒入密炼机，机器内保持100℃的温度，对混料进行密炼，密炼时间为10min，得到混料二。
添加剂包括：白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷5份，交联剂5份，TAIC2份。
S5、模压成型
将密炼后的混料二降温4min，在80℃的时候进行模压成型，而后出片得到全氟醚橡胶片。
根据ISO 813:1997方法，对制得全氟醚橡胶片与金属不锈钢316L连接，连接处使用Chemlok 607胶水，进行试片，测得90度剥离强度为1.03N/mm。
实施例3
全氟醚橡胶材料的制备方法如下：
S1、原料配比
按照配方的配比，取全氟醚橡胶生胶100份，白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷6份，交联剂5份，TAIC2份，硫化剂2份。
S2、预硫化
将全氟醚橡胶生胶100份，硫化剂2份投入硫化设备，在硫化设备内保持160℃温度，硫化处理10min，得到预硫化原料。
S3、二次硫化
对硫化设备升温至200℃，对预硫化原料进行二次硫化处理，处理时间为4h，得到过氧硫化的全氟醚橡胶。
S4、密炼
将二次硫化后的全氟醚橡胶和添加剂倒入密炼机，机器内保持100℃的温度，对混料进行密炼，密炼时间为10min，得到混料二。
添加剂包括：白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷6份，交联剂5份，TAIC2份。
S5、模压成型
将密炼后的混料二降温4min，在80℃的时候进行模压成型，而后出片得到全氟醚橡胶片。
根据ISO 813:1997方法，对制得全氟醚橡胶片与金属不锈钢316L连接，连接处使用Chemlok 607胶水，进行试片，测得90度剥离强度为1.15N/mm。
实施例4
全氟醚橡胶材料的制备方法如下：
S1、原料配比
按照配方的配比，取全氟醚橡胶生胶100份，白炭黑12份，乙烯基三甲氧基硅烷5份，交联剂5份，TAIC2份，硫化剂2份。
S2、预硫化
将全氟醚橡胶生胶100份，硫化剂2份投入硫化设备，在硫化设备内保持160℃温度，硫化处理10min，得到预硫化原料。
S3、二次硫化
对硫化设备升温至200℃，对预硫化原料进行二次硫化处理，处理时间为4h，得到过氧硫化的全氟醚橡胶。
S4、密炼
将二次硫化后的全氟醚橡胶和添加剂倒入密炼机，机器内保持100℃的温度，对混料进行密炼，密炼时间为10min，得到混料二。
添加剂包括：白炭黑12份，乙烯基三甲氧基硅烷5份，交联剂5份，TAIC2份。
S5、模压成型
将密炼后的混料二降温4min，在80℃的时候进行模压成型，而后出片得到全氟醚橡胶片。
根据ISO 813:1997方法，对制得全氟醚橡胶片与金属不锈钢316L连接，连接处使用Chemlok 607胶水，进行试片，测得90度剥离强度为2.08N/mm。
实施例5
全氟醚橡胶材料的制备方法如下：
S1、原料配比
按照配方的配比，取全氟醚橡胶生胶100份，白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷6份，交联剂5份，TAIC2份，硫化剂2份。
S2、预硫化
将全氟醚橡胶生胶100份，硫化剂2份投入硫化设备，在硫化设备内保持160℃温度，硫化处理10min，得到预硫化原料。
S3、二次硫化
对硫化设备升温至200℃，对预硫化原料进行二次硫化处理，处理时间为4h，得到过氧硫化的全氟醚橡胶。
S4、密炼
将二次硫化后的全氟醚橡胶和添加剂倒入密炼机，机器内保持100℃的温度，对混料进行密炼，密炼时间为10min，得到混料二。
添加剂包括：白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷6份，交联剂5份，TAIC2份。
S5、模压成型
将密炼后的混料二降温4min，在80℃的时候进行模压成型，而后出片得到全氟醚橡胶片。
根据ISO 813:1997方法，对制得全氟醚橡胶片与金属不锈钢316L连接，连接处不使用Chemlok 607胶水，进行试片，测得90度剥离强度为0.7N/mm。
参考例
全氟醚橡胶材料的制备方法如下：
S1、原料配比
按照配方的配比，取全氟醚橡胶生胶100份，N990炭黑15份，交联剂5份，TAIC2份，硫化剂2份。
S2、预硫化
将全氟醚橡胶生胶100份，硫化剂2份投入硫化设备，在硫化设备内保持160℃温度，硫化处理10min，得到预硫化原料。
S3、二次硫化
对硫化设备升温至200℃，对预硫化原料进行二次硫化处理，处理时间为4h，得到过氧硫化的全氟醚橡胶。
S4、密炼
将二次硫化后的全氟醚橡胶和添加剂倒入密炼机，机器内保持100℃的温度，对混料进行密炼，密炼时间为10min，得到混料二。
添加剂包括：N990炭黑15份，交联剂5份，TAIC2份。
S5、模压成型
将密炼后的混料二降温4min，在80℃的时候进行模压成型，而后出片得到全氟醚橡胶片。
根据ISO 813:1997方法，对制得全氟醚橡胶片与金属不锈钢316L连接，连接处使用Chemlok 607胶水，进行试片时发现，全氟醚橡胶片与金属不锈钢316L不粘合。
由于全氟醚材料分子本身非常稳定，不存在反应基团与金属或胶水表面发生结合，很难反应形成结合点，导致没有粘合效果，胶水残留在金属表面。
综上，实施例中测剥离力结果如下表：
本发明采用白炭黑和硅烷偶联剂的填料体系，对全氟醚橡胶进行改进，增强其表面粘合力，在不使用胶水的情况下，全氟醚橡胶片仍具备一定粘合力。
硅烷偶联剂的用量不低于5phr，一般选用5phr。因为硅烷含量低的时候，结合力弱。
硅烷偶联剂有乙烯基可以和TAIC在过氧化物存在的条件下参与反应，产生化学结合，可选用甲氧基硅烷、乙氧基硅烷中的一种，甲氧基或者乙氧基基团也可以与金属表面的微量化学活性基团反应，比如-OH反应，以此形成化学结合或者氢键，且由上表可知，甲氧基具有更高的活性，且制得的全氟醚橡胶片粘合力更强。
在密炼时，白炭黑分散在全氟醚橡胶分子中，硅烷偶联剂的一端会与白炭黑表面的羟基形成结合力，同时，也可与金属表面的活性基团例如羟基形成氢键或者化学结合；硅烷偶联剂的另一端会与全氟醚橡胶的交联体系，如TAIC，产生化学结合点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (8)
1.一种与金属粘合全氟醚橡胶材料，其特征在于，所述全氟醚橡胶材料的原料包括全氟醚橡胶生胶、N990炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂、交联剂、TAIC、硫化剂；
所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷，硅烷偶联剂与白炭黑结合分散在全氟醚橡胶内，对全氟醚橡胶进行改性，用于增强全氟醚橡胶表面与金属粘合的结合力。
2.根据权利要求1所述的与金属粘合全氟醚橡胶材料，其特征在于，所述全氟醚橡胶材料的原料配比包括：全氟醚橡胶生胶100份，N990炭黑15份，白炭黑12份，乙烯基三乙氧基硅烷2-6份或乙烯基三甲氧基硅烷5份，交联剂5份，TAIC2份，硫化剂2份；
其中：交联剂为Perkadox1440BGR。
3.根据权利要求2所述的与金属粘合全氟醚橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：
S1、原料配比
按照配方的配比取出原料；
S2、对全氟醚橡胶生胶进行预硫化；
S3、对预硫化后的全氟醚橡胶进行二次硫化；
S4、密炼
将二次硫化后的全氟醚橡胶和剩余原料倒入密炼机，对混料进行密炼，得到混料二；
S5、模压成型并出片。
4.根据权利要求3所述的与金属粘合全氟醚橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述S2具体包括：取全氟醚橡胶生胶100份，硫化剂2份投入硫化设备，在160℃温度的环境下，硫化10min得到预硫化原料。
5.根据权利要求3所述的与金属粘合全氟醚橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述S3具体包括：先将硫化设备升温至200℃，对预硫化后的全氟醚橡胶进行二次硫化，处理时间为4h，得到过氧硫化的全氟醚橡胶。
6.根据权利要求3所述的与金属粘合全氟醚橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述S4中的密炼机内的温度为100℃，密炼时间为10min。
7.根据权利要求6所述的与金属粘合全氟醚橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述S5具体包括：对混料二降温处理4min，至80℃时进行模压成片，得到全氟醚橡胶片。
8.根据权利要求7所述的与金属粘合全氟醚橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述S5还包括对全氟醚橡胶片与金属不锈钢316L使用Chemlok607连接，试片检测全氟醚橡胶片90度剥离强度。
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| CN117304625B (zh) * | 2023-09-19 | 2024-05-17 | 上海芯密科技有限公司 | 一种可有效降低与金属粘结性的氟橡胶组合物及其制备方法 |
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