CN104403238A - 一种耐低温改性氟橡胶混炼胶及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐低温改性氟橡胶混炼胶，所述耐低温改性氟橡胶混炼胶由三元聚合氟橡胶、氧化镁150、氢氧化钙、硅灰石、硅藻土499、着色剂、粘基碳纤维、RL-28、促进剂BPP、双酚AF混炼制成，采用该改性氟橡胶混炼胶制成的密封件在低温状态下密封性能好，在-200℃的极寒条件下保持正常密封至少6小时，并且可在250℃下长期使用，适用温度范围宽。

Description

一种耐低温改性氟橡胶混炼胶及制备方法
技术领域
本发明涉及一种低温管道密封用的氟橡胶，尤其是一种用于生产耐极寒橡胶密封件的改性氟橡胶混炼胶及其制备方法。 
背景技术
氟橡胶具有极好的耐高温、耐油、耐高压、耐强酸碱腐蚀及耐化学腐蚀等特性，广泛应用于油田测井、试采、钻探的管道密封以及航空航天、机械制造、建筑工程、仪器仪表、汽车制造等领域。由于氟橡胶主要由氟原子结构组装成，其原子结构具有玻璃化温度较高的缺点，通常在-20℃情况下氟橡胶会出现玻璃化，失去弹性，无法保证密封性能。现有技术中的低温管道（如液氮输送管道）接头部分密封一般采用聚四氟乙烯材质产品进行密封，聚四氟乙烯是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，其具有极佳的耐高温性，熔点高达327℃，低温达到-196℃时也能保持5%的伸长率。但是，聚四氟乙烯密封件在低温状态下不能保持保持弹性，且会发生收缩现象，导致密封不严密，须靠人为紧固阀门以保证密封，在紧固过程中也容易导致密封件破损。 
发明内容
发明要解决的技术问题是：提供一种耐低温改性氟橡胶混炼胶，采用该改性氟橡胶混炼胶制成的密封件在低温状态下密封性能好，在-200℃的极寒条件下保持正常密封至少6小时，并且可在250℃下长期使用，适用温度范围宽。 
解决技术问题所采取的技术方案：一种耐低温改性氟橡胶混炼胶，由以下重量份的原料混炼制成： 
    三元聚合氟橡胶2462   100  份；
    氧化镁150        3～5  份；
    氢氧化钙         5～6   份；
    硅灰石          20～30  份；
    硅藻土499       15～20  份；
    着色剂           1～5   份；
    粘基碳纤维      15～20  份；
    RL-28            1～3   份；
    促进剂BPP     0.4～0.8  份；
    双酚AF         1.5～2  份。
作为本发明的进一步改进：所述耐低温改性氟橡胶混炼胶，由以下重量份的原料混炼制成： 
    三元聚合氟橡胶2462  100  份；
    氧化镁150       5  份；
    氢氧化钙        6   份；
    硅灰石          25  份；
    硅藻土499      15  份；
    着色剂          3   份；
    粘基碳纤维      15  份；
    RL-28          3   份；
    促进剂BPP     0.6  份；
    双酚AF          2  份。
作为本发明的进一步改进：所述着色剂为氧化铁红。 
一种耐低温改性氟橡胶混炼胶的生产方法，所述耐低温改性氟橡胶混炼胶是按以下步骤生产的： 
    1）将三元聚合氟橡胶2462放入开炼机中进行薄通5分钟；
    2）依次加入氧化镁150、氢氧化钙；
    3）依次加入硅灰石、硅藻土499、着色剂、粘基碳纤维，RL-28进行打包处理，直至混炼均匀；
    4）加入促进剂BPP及硫化机双酚AF，打包3次至促进剂以及硫化剂均匀分散在氟橡胶中；
    5）将前步混炼均匀的氟橡胶下片，浸泡在常温的水中进行冷却，然后停放24小时后，得本发明的耐低温改性氟橡胶混炼胶。
有益效果：本发明的耐低温改性氟橡胶混炼胶，由于采用了所述耐低温改性氟橡胶混炼胶由三元聚合氟橡胶2462、氧化镁150、氢氧化钙、硅灰石、硅藻、着色剂、粘基碳纤维、PL-28、促进剂BPP、双酚AF 混炼制成的技术方案，通过在原料中加入硅藻土、硅灰石提高氟橡胶的耐低温性，再加入碳纤维改善氟橡胶的稳定性，使采用本发明的改性氟橡胶混炼胶制成的密封件在低温状态下也能保持良好的密封性能，经测试，采用本发明的改性氟橡胶混炼胶制成的密封圈在-200℃的液氮输送管道上使用，可以保持正常密封至少6小时，并且本发明的改性氟橡胶混炼胶制成的密封圈还可以在250℃高温下长期使用。本发明中：硅藻土的化学成分主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等和有机质。硅灰石的化学分子式为CaSiO3，结构式为Ca3[Si3O9]，理论化学成分：CaO 48.25%、SiO2 51.75%。加入硅藻土与硅灰石，其原理是在氟橡胶中加入硅原子，打破氟橡胶C-C的主链原子结构，使其分子结构中加入Si-0键，通过Si-O键形成有机硅化合物，基本结构单元是由硅－氧链节构成的，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。因此，硅藻土和硅灰石的结构中既含有 “有机基团”，又含有“无机结构”，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身。与其他高分子材料相比最突出性能是以硅－氧（Si－O）键为主链结构的，C－C键的键能为82.6千卡/克分子，Si－O键的键能在有机硅中为 121千卡/克分子，所以加入硅藻土和硅灰石的氟橡胶产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解。不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六连连形的环，伸展成片层结构也就形成了稳定的C-C键，氟橡胶是在主链和侧链碳原子上含有氟原子的合成弹性体，加入碳纤维的氟橡胶密度低、比性能高、无蠕变，非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。 
本发明选用新型补强剂硅灰石、硅藻土499均为白色，可以通过选用不同着色剂对混炼胶颜色进行更改。此外，加入分散剂RL-28以保证混炼胶的均匀性与流动性；选用促进剂BPP及硫化剂双酚AF，可有效提高硫化效果。 
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述，实例中的份数均为重量份数。 
实施例1 
    一种低温管道密封件用的氟橡胶混炼胶，所述低温管道密封件用的氟橡胶混炼胶由以下重量份的原料混炼制成：
    三元聚合氟橡胶2462       100份；
    氧化镁150                  5份；
    氢氧化钙                    6份；
    硅灰石                     25份；
    硅藻土499                  15份；
    氧化铁红                    3份；
    粘基碳纤维                 15份；
    RL-28                       3份；
    促进剂BPP                 0.6份；
    双酚AF                     2份。
实施例2 
    一种低温管道密封件用的氟橡胶混炼胶，所述低温管道密封件用的氟橡胶混炼胶由以下重量份的原料混炼制成：
三元聚合氟橡胶2462        100  份；
氧化镁150        3  份；
氢氧化钙         5   份；
硅灰石          20  份；
硅藻土499       20  份；
氧化铁红           1   份；
粘基碳纤维      20  份；
RL-28            1   份；
促进剂BPP     0.8  份；
双酚AF         1.5  份。
实施例3 
    一种低温管道密封件用的氟橡胶混炼胶，所述低温管道密封件用的氟橡胶混炼胶由以下重量份的原料混炼制成：
    三元聚合氟橡胶2462        100  份；
    氧化镁150        4  份；
    氢氧化钙         6   份；
    硅灰石          30  份；
    硅藻土499       15  份；
    氧化铁红           5   份；
    粘基碳纤维      17  份；
    RL-28            2   份；
    促进剂BPP     0.4  份；
    双酚AF         1.5  份。
本发明的低温管道密封件用的氟橡胶混炼胶是按以下步骤制备的： 
    1）将三元聚合氟橡胶2462放入开炼机中进行薄通5分钟；
    2）依次加入氧化镁150、氢氧化钙；
    3）依次加入硅灰石、硅藻土499、着色剂、粘基碳纤维，RL-28进行打包处理，直至混炼均匀；
    4）加入促进剂BPP及硫化机双酚AF，打包3次至促进剂以及硫化剂均匀分散在氟橡胶中；
    5）将前步混炼均匀的氟橡胶下片，浸泡在常温的水中进行冷却，然后停放24小时后，得本发明的耐低温改性氟橡胶混炼胶。
表1为本发明的低温管道密封件用的氟橡胶混炼胶的检测结果。 
表1
橡胶物理性能试验报告

Claims (4)

1.一种耐低温改性氟橡胶混炼胶，其特征是：所述耐低温改性氟橡胶混炼胶由以下重量份的原料混炼制成：
三元聚合氟橡胶2462   100  份；
氧化镁150           3～5  份；
氢氧化钙            5～6   份；
硅灰石             20～30  份；
硅藻土499       15～20  份；
着色剂               1～5   份；
粘基碳纤维      15～20  份；
RL-28                1～3   份；
促进剂BPP    0.4～0.8  份；
双酚AF            1.5～2  份。
2.根据权利要求1所述的耐低温改性氟橡胶混炼胶，其特征是：所述耐低温改性氟橡胶混炼胶，由以下重量份的原料混炼制成：
三元聚合氟橡胶2462  100  份；
氧化镁150             5  份；
氢氧化钙              6   份；
硅灰石                 25  份；
硅藻土499            15  份；
着色剂                  3   份；
粘基碳纤维           15  份；
RL-28                   3   份；
促进剂BPP          0.6  份；
双酚AF                 2  份。
3.根据权利要求1或2所述的耐低温改性氟橡胶混炼胶，其特征是：所述着色剂为氧化铁红。
4.一种生产权利要求1所述耐低温改性氟橡胶混炼胶的方法，所述耐低温改性氟橡胶混炼胶是按以下步骤生产的：
1）将三元聚合氟橡胶2462放入开炼机中进行薄通5分钟；
2）依次加入氧化镁150、氢氧化钙；
3）依次加入硅灰石、硅藻土499、着色剂、粘基碳纤维，RL-28进行打包处理，直至混炼均匀；
4）加入促进剂BPP及硫化机双酚AF，打包3次至促进剂以及硫化剂均匀分散在氟橡胶中；
5）将前步混炼均匀的氟橡胶下片，浸泡在常温的水中进行冷却，然后停放24小时后，得本发明的耐低温改性氟橡胶混炼胶。
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