CN103497460A

CN103497460A - 一种氟橡胶/n, n’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料

Info

Publication number: CN103497460A
Application number: CN201310484527.1A
Authority: CN
Inventors: 王玉峰; 韩飞雪
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-01-08

Abstract

本发明公开了一种氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料，按重量份计，主要由下述组分构成：可用过氧化物交联的氟橡胶100份；N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺5～30份；金属氧化物3～5份；有机过氧化物1～3份。由本发明所述配方制得的复合材料中，N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺树脂分散相与作为基体的氟橡胶分子间建立有化学连接，从而赋予复合材料更好的耐高温和耐介质性能。

Description

一种氟橡胶/N, N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料

技术领域

本发明涉及一种氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料，属于高分子材料技术领域。

背景技术

氟橡胶是一种重要的合成高分子弹性体，其主链或侧链碳原子上含有电负性极强的氟原子，使其具有其它橡胶不可比拟的优异性能，如耐热、耐油、耐化学药品、耐候、耐氧化等特性，并具有良好的物理机械性能、电绝缘性能和抗辐射性能等，广泛应用于汽车、油气加工、化工、食品加工、电子电器、航天航空、电线电缆等领域。

但氟橡胶也存在一些缺点，如加工性能较差，高温下力学性能下降程度大，不耐受酮类、低分子量的酯类及含硝基的化合物等介质，低温性能不好，耐辐射性能较差等。氟橡胶的分子结构决定了其材料性能，为了充分发挥其优点并弥补不足，国内外在氟橡胶配方技术方面开展大量研究工作，主要是利用补强性填充剂制备复合材料来改善氟橡胶的力学性能、耐高温性能和耐介质性能等，这些补强性填充剂包括碳纳米管、纳米氮化硅、有机蒙脱土、管状天然埃洛石、纳米金刚石微粉以及短纤维、硫酸钙晶须、聚偏氟乙烯等。由于氟橡胶本身的化学结构特性,使氟橡胶基体与绝大多数填料之间并不存在化学作用,表现为氟橡胶与现今所普遍使用的填料之间的界面粘接强度均较低，因此通过使复合材料分散相界面与氟橡胶分子之间产生化学连接成为制备高性能氟橡胶复合材料的新方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料。该复合材料中，N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺树脂分散相与作为基体的氟橡胶分子间建立有化学连接，从而赋予复合材料更好的耐高温和耐介质性能。

本发明所述的氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料，按重量份计，主要由下述组分构成：

可用过氧化物交联的氟橡胶100份；

N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺5～30份；

金属氧化物3～5份；

有机过氧化物1～3份。

上述各组分的重量配比优选为：

可用过氧化物交联的氟橡胶100份；

N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺10～30份；

金属氧化物3～5份；

有机过氧化物1.5～3份。

在本发明中，除了上述组分之外，还可以包括填充剂、分散剂、防老剂、抗氧化剂等橡胶工业中常用的添加剂。在本发明中包括有填充剂时，本发明所述的技术方案为：

可用过氧化物交联的氟橡胶(FKM)100份；

N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺10～30份；

金属氧化物3～5份；

填充剂1～30份；

分散剂0.1～1份；

有机过氧化物1.5～3份。

其中，填充剂可以是炭黑、氟化钙、硅藻土、碳纤维、碳纳米管、纳米氮化硅、有机蒙脱土、管状天然埃洛石或纳米金刚石微粉，也可以是短纤维、硫酸钙晶须或聚偏氟乙烯等，优选是选用N990炭黑、氟化钙或硅藻土。所述填充剂根据胶料的硬度要求按本领域技术人员的公知常识在上述限定范围内来选择具体品种和份数。所述的分散剂通常选用硬脂酸锌或硬脂酸钠，或者是二者任意比例的混合物，分散剂的用量可以根据填充剂的用量按本领域技术人员的公知常识在上述限定范围内选取。

以上技术方案中，

所述可用过氧化物交联的氟橡胶的选择与现有技术相同，具体可以是含过氧化物可交联单体的偏二氟乙烯-全氟丙烯二元共聚氟橡胶(简称为26型氟橡胶)或偏二氟乙烯-四氟乙烯-全氟丙烯三元共聚氟橡胶(简称为246型氟橡胶)，或者是四氟乙烯-丙烯共聚氟橡胶(简称为四丙氟橡胶)，也可以是或者是上述选择中任意两种以上以任意配比组成的混合物。

所述的金属氧化物为选自氧化镁、氧化锌和氧化钙中的一种或任意两种以上的组合。当金属氧化物的选择为上述两种以上的组合时，它们之间的配比可以为任意配比。

所述的有机过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯、氢过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷、2，5-二甲基-2，5-二（苯甲酰过氧）基己烷、2，5-二甲基-2，5-二（过氧化叔丁基）己炔-3、过氧化二苯甲酰。

本发明所述的复合材料可采用现有常规工艺进行制备，通常采用机械共混法或溶液混合法进行制备。

与现有技术相比，本发明将超过逾渗阈值份量(5phr)的N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺在FKM中分散制取FKM混炼胶，过量的MPBM在FKM基体内形成N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺聚集区；当所制取的FKM混炼胶进行交联反应时，N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺在有机过氧化物(交联剂)分解产生的自由基引发下产生自身均聚反应，在FKM基体内形成N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺聚合树脂相；所形成的N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺树脂相界面上的具有活性的双键可在自由基引发下与FKM分子形成化学连接。另外，N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺聚合树脂相具有高强度、耐高温、耐介质等特点，在FKM基体内部起到类似填料的增强作用，而且N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺聚合树脂相与FKM分子链相连接，制约FKM分子链的运动，因而提高了复合材料的耐高温性能和耐介质性能。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

以下各实施例中的组分用量均为重量份。

实施例1

按以下表1中指定的各组分进行炼胶(机械共混法)，胶料的混炼分两段进行。一段混炼在F型或GK型密炼机中进行，二段混炼在双辊开炼机中进行。一段混炼时的加料顺序为氟橡胶、N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺、金属氧化物、分散剂(如果有的话)、填充剂(如果有的话)。二段混炼时再加入有机过氧化物。对所得的胶料进行性能测试，在表2中列出了测试结果。

实施例2

按以下表1中指定的各组分进行炼胶，胶料的混炼同实施例1，在表2中列出了测试结果。

实施例3

实施例4

采用溶液混合-机械共混法进行制备

1)分别制取FKM溶液和N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺溶液

FKM溶液：溶剂为丙酮/乙酸乙酯（总份数10重量份，丙酮为6～8重量份，余量为乙酸乙酯）；FKM与溶剂比例为1:10～15（重量比）。在25～35℃下，将FKM碎片在搅拌条件下逐步加入溶剂中，保持搅拌至FKM完全溶解并混合均匀，静置48小时后可用。

N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺溶液：溶剂为丙酮，N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺与溶剂比例为1:10～20。将N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺在搅拌条件下逐步加入温度在35～40℃的溶剂中，搅拌至完全溶解并混合均匀，静置2小时后可用。

2)在温度25～35℃条件下，按照配方中干物质的质量份数比例在高速搅拌条件下将N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺溶液逐步加入FKM溶液中，继续搅拌至混合均匀。

3)将混合溶液加热至40～50℃驱除溶剂，得到溶液混合胶。

4)采用机械共混法将溶液混合胶制成混炼胶：胶料的混炼分两段进行。一段混炼在F型或GK型密炼机中进行，二段混炼在双辊开炼机中进行。一段混炼时的加料顺序为溶液混合胶、金属氧化物、分散剂(如果有的话)、填充剂(如果有的话)。二段混炼时再加入有机过氧化物。对所得的胶料进行性能测试，在表3中列出了测试结果。

实施例5

按以下表1中指定的各组分进行炼胶，胶料的混炼同实施例4，在表3中列出了测试结果。

实施例6

实施例7

按以下表1中指定的各组分进行炼胶，胶料的混炼同实施例1，在表3中列出了测试结果。

实施例8

对比例1

表1：

表2：

表3

Claims

1.一种氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料，按重量份计，主要由下述组分构成：

可用过氧化物交联的氟橡胶100份；

N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺5～30份；

金属氧化物3～5份；

有机过氧化物1～3份。

2.根据权利要求1所述的氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料，其特征在于：各组分的重量配比为：

可用过氧化物交联的氟橡胶100份；

N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺10～30份；

金属氧化物3～5份；

有机过氧化物1.5～3份。

3.根据权利要求1或2所述的氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料，其特征在于：相对于100重量份的可进行过氧化物交联的氟橡胶，还包含有填充剂1～30重量份和分散剂0.1～1重量份。

4.根据权利要求1或2所述的氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料，其特征在于：所述的金属氧化物为选自氧化镁、氧化锌和氧化钙中的一种或任意两种以上的组合。

5.根据权利要求1或2所述的氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料，其特征在于：所述的有机过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯、氢过氧化异丙苯、2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基过氧基）己烷、2，5-二甲基-2，5-二（苯甲酰过氧）基己烷、2，5-二甲基-2，5-二（过氧化叔丁基）己炔-3、过氧化二苯甲酰。

6.根据权利要求3所述的氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料，其特征在于：所述的填充剂为N990炭黑、氟化钙或硅藻土。

7.根据权利要求3所述的氟橡胶/N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺复合材料，其特征在于：所述的分散剂为硬脂酸锌和/或硬脂酸钠。