CN105367956A - 一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其原料包括：氟橡胶2601、氟橡胶2605、氯醚橡胶、双酚AF、苄基三苯基氯化磷、轻质氧化镁、促进剂NA-22、氢氧化钙、氢氧化铈、硫酸钡、纳米银、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、聚四氟乙烯、石墨、二硫化钼、棕榈蜡、防老剂MC、防老剂MB、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、聚磷腈。本发明提出的抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其抗菌性好，耐热性和耐老化性能优异，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及氟橡胶技术领域，尤其涉及一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料。
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，其具有优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性能，目前已被广泛应用于汽车、机械、航空、航天、化工等领域。随着社会的发展，对橡胶制品提出了更高的要求，传统的氟橡胶材料已不能完全满足迅速发展的使用要求。例如，现有的氟橡胶材料其抗菌性和耐老化性仍不是很理想，为了提高氟橡胶的抗菌性和耐老化性，需要对氟橡胶材料进行改性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其抗菌性好，耐热性和耐老化性能优异，使用寿命长。
本发明提出的一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260150-70份、氟橡胶260530-50份、氯醚橡胶20-50份、双酚AF0.5-2份、苄基三苯基氯化磷0.5-1.5份、轻质氧化镁2-3.5份、促进剂NA-220.3-1份、氢氧化钙5-8份、氢氧化铈2-10份、硫酸钡3-10份、纳米银5-15份、纳米氧化锌2-5份、纳米二氧化钛5-10份、聚四氟乙烯1-5份、石墨2-5份、二硫化钼2-8份、棕榈蜡3-8份、防老剂MC0.5-1份、防老剂MB0.5-1.5份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷3-8份、八甲基环四硅氧烷2-5份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1-2份、聚磷腈3-10份。
优选地，其原料中，氟橡胶2601、氟橡胶2605、氯醚橡胶的重量比为58-68：35-46：28-46。
优选地，其原料中，双酚AF、苄基三苯基氯化磷、轻质氧化镁、促进剂NA-22的重量比为1-1.7：0.8-1.3：2.5-3.2：0.5-1。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260162-65份、氟橡胶260540-45份、氯醚橡胶35-40份、双酚AF1.2-1.5份、苄基三苯基氯化磷1-1.3份、轻质氧化镁2.7-3.1份、促进剂NA-220.6-0.9份、氢氧化钙6.3-7份、氢氧化铈5.5-8份、硫酸钡5.6-6.5份、纳米银8-12份、纳米氧化锌3.5-4份、纳米二氧化钛6.8-7.5份、聚四氟乙烯2.6-3.5份、石墨3.5-4份、二硫化钼5-6份、棕榈蜡4.8-5.6份、防老剂MC0.7-1份、防老剂MB0.9-1.2份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷5.8-6.5份、八甲基环四硅氧烷3.2-3.8份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1.3-1.7份、聚磷腈5.8-6.5份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260163份、氟橡胶260542份、氯醚橡胶38份、双酚AF1.4份、苄基三苯基氯化磷1.2份、轻质氧化镁3份、促进剂NA-220.8份、氢氧化钙6.5份、氢氧化铈6份、硫酸钡6.2份、纳米银10份、纳米氧化锌3.8份、纳米二氧化钛7份、聚四氟乙烯3.2份、石墨3.8份、二硫化钼5.5份、棕榈蜡5份、防老剂MC0.85份、防老剂MB1份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷6份、八甲基环四硅氧烷3.5份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1.5份、聚磷腈6份。
优选地，所述纳米银为改性纳米银；所述改性纳米银按照以下工艺进行制备：按重量份将2-10份乙烯基三乙氧基硅烷分散在30-50份水中，然后加入10-30份甲基丙烯酸六氟丁酯,在氮气保护下升温至60-65℃，然后加入1-2份过硫酸铵，搅拌反应3-6h得到物料A；按重量份将15-30份物料A搅拌30-50min，然后加入0.2-1份(3-巯丙基)-三甲氧基硅烷，搅拌反应5-10h，然后经离心、洗涤、干燥得到物料B；按重量份将0.5-1份物料B加入100-200份水中，然后加入100-200份浓度为0.03-0.05mol/L的银氨溶液，避光条件下搅拌5-10h，然后加入100-200份无水乙醇，在室温下搅拌35-60min，然后加入35-40份浓度为0.01-0.02mol/L的氢氧化钠溶液，在避光条件下搅拌12-15h，搅拌结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性纳米银。
优选地，所述纳米银为改性纳米银；所述改性纳米银按照以下工艺进行制备：按重量份将8份乙烯基三乙氧基硅烷分散在40份水中，然后加入20份甲基丙烯酸六氟丁酯,在氮气保护下升温至63℃，然后加入1.6份过硫酸铵，搅拌反应5h得到物料A；按重量份将20份物料A搅拌40min，然后加入0.6份(3-巯丙基)-三甲氧基硅烷，搅拌反应8.5h，然后经离心、洗涤、干燥得到物料B；按重量份将0.75份物料B加入150份水中，然后加入150份浓度为0.04mol/L的银氨溶液，避光条件下搅拌8.5h，然后加入150份无水乙醇，在室温下搅拌50min，然后加入38份浓度为0.015mol/L的氢氧化钠溶液，在避光条件下搅拌13.5h，搅拌结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性纳米银；在改性纳米银的制备过程中，首先选择了乙烯基三乙氧基硅烷与甲基丙烯酸六氟丁酯进行反应，在过硫酸铵的引发下，使两者发生聚合，加入(3-巯丙基)-三甲氧基硅烷后，在聚合物中引入了巯基，然后以巯基修饰的聚合物为载体，乙醇为还原剂，在氢氧化钠的碱性条件下原位还原得到了纳米银，通过巯基的调控作用，纳米银在体系中尺寸均一且比表面积大，加入体系中后，在体系中分散均匀，与纳米氧化锌、纳米二氧化钛配合提高复合材料抗菌性，同时由于改性纳米银中引入了乙烯基三乙氧基硅烷与甲基丙烯酸六氟丁酯，提高了复合材料的耐热性和耐老化性。
优选地，所述聚磷腈为聚烷氧基磷腈、聚芳氧基磷腈、聚氟代芳氧基磷腈中的一种或者多种的混合物。
本发明中，选择了氟橡胶2601和氟橡胶2605进行并用，通过调节氟橡胶2601与氟橡胶2605的比例，使并用后相对分子质量分布加宽，起到一定的内增塑作用，在制备的过程中，使胶料更容易挤出，在保持氟橡胶优异的耐热性、耐老化性的前提下，改善了复合材料的加工性能；同时并用了氯醚橡胶，并调节了氯醚橡胶与氟橡胶2601、氟橡胶2605的比例，进一步改善了复合材料的加工性能；选用了双酚AF、苄基三苯基氯化磷、轻质氧化镁、促进剂NA-22配合作为体系的硫化剂，在硫化的过程中，在体系中形成了各自独立的交联体系，具有硫化速度快，硫化程度高、安全性好的特点，提高了复合材料的拉伸强度和撕裂强度，同时赋予复合材料更加优异的耐高温性和耐老化性；氢氧化钙加入体系中对硫化过程具有协同作用，进一步改善了体系的硫化性能，提高了体系的强度，但是同时也会在体系中带来更多的不饱和基团，从而会降低体系的稳定性和压缩永久变形性，加入的氢氧化铈和防老剂MC、防老剂MB具有配合作用，改善了因氢氧化钙的加入引起的稳定性降低的缺陷，加入的硫酸钡在体系中与氢氧化钙也具有配合作用，加入后改善了因氢氧化钙的加入引起的压缩永久变形差的缺陷，同时提高了复合材料的耐腐蚀性；纳米银、纳米氧化锌和纳米二氧化钛加入体系中，在体系中分散均匀，赋予复合材料优异的抗菌性，同时改善了复合材料的强度和耐老化性能；聚四氟乙烯、石墨、二硫化钼配合加入体系中，一方面与棕榈蜡配合，具有润滑的作用，改善了复合材料的加工性能，另一方面，改善了复合材料的强度和耐磨性；N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷与八甲基环四硅氧烷配合加入体系中，改善了体系的相容性，同时提高了复合材料的耐热性和抗冲击性，在橡胶硫化的过程中，与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵配合后，具有抗菌的作用，与纳米银、纳米氧化锌、纳米二氧化钛具有协同作用，进一步提高了复合材料的抗菌性；聚磷腈加入体系中，在体系中分散性好，提高了复合材料的阻燃性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260170份、氟橡胶260530份、氯醚橡胶50份、双酚AF2份、苄基三苯基氯化磷1.5份、轻质氧化镁2份、促进剂NA-221份、氢氧化钙8份、氢氧化铈10份、硫酸钡3份、纳米银15份、纳米氧化锌2份、纳米二氧化钛10份、聚四氟乙烯1份、石墨5份、二硫化钼2份、棕榈蜡8份、防老剂MC1份、防老剂MB1.5份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷3份、八甲基环四硅氧烷5份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1份、聚磷腈10份。
实施例2
本发明提出的一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260150份、氟橡胶260550份、氯醚橡胶20份、双酚AF0.5份、苄基三苯基氯化磷0.5份、轻质氧化镁3.5份、促进剂NA-220.3份、氢氧化钙5份、氢氧化铈2份、硫酸钡10份、纳米银5份、纳米氧化锌5份、纳米二氧化钛5份、聚四氟乙烯5份、石墨2份、二硫化钼8份、棕榈蜡3份、防老剂MC0.5份、防老剂MB0.5份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷8份、八甲基环四硅氧烷2份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵2份、聚烷氧基磷腈3份。
实施例3
本发明提出的一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260162份、氟橡胶260545份、氯醚橡胶35份、双酚AF1.5份、苄基三苯基氯化磷1份、轻质氧化镁3.1份、促进剂NA-220.6份、氢氧化钙7份、氢氧化铈5.5份、硫酸钡6.5份、纳米银8份、纳米氧化锌4份、纳米二氧化钛6.8份、聚四氟乙烯3.5份、石墨3.5份、二硫化钼6份、棕榈蜡4.8份、防老剂MC1份、防老剂MB0.9份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷6.5份、八甲基环四硅氧烷3.2份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1.7份、聚芳氧基磷腈3份、聚氟代芳氧基磷腈2.8份；
其中，所述纳米银为改性纳米银；所述改性纳米银按照以下工艺进行制备：按重量份将2份乙烯基三乙氧基硅烷分散在50份水中，然后加入10份甲基丙烯酸六氟丁酯,在氮气保护下升温至65℃，然后加入1份过硫酸铵，搅拌反应6h得到物料A；按重量份将15份物料A搅拌50min，然后加入0.2份(3-巯丙基)-三甲氧基硅烷，搅拌反应10h，然后经离心、洗涤、干燥得到物料B；按重量份将0.5份物料B加入200份水中，然后加入100份浓度为0.05mol/L的银氨溶液，避光条件下搅拌5h，然后加入200份无水乙醇，在室温下搅拌35min，然后加入40份浓度为0.01mol/L的氢氧化钠溶液，在避光条件下搅拌12h，搅拌结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性纳米银。
实施例4
本发明提出的一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260165份、氟橡胶260540份、氯醚橡胶40份、双酚AF1.2份、苄基三苯基氯化磷1.3份、轻质氧化镁2.7份、促进剂NA-220.9份、氢氧化钙6.3份、氢氧化铈8份、硫酸钡5.6份、纳米银12份、纳米氧化锌3.5份、纳米二氧化钛7.5份、聚四氟乙烯2.6份、石墨4份、二硫化钼5份、棕榈蜡5.6份、防老剂MC0.7份、防老剂MB1.2份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷5.8份、八甲基环四硅氧烷3.8份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1.3份、聚烷氧基磷腈2份、聚芳氧基磷腈3份、聚氟代芳氧基磷腈1.5份；
其中，所述纳米银为改性纳米银；所述改性纳米银按照以下工艺进行制备：按重量份将10份乙烯基三乙氧基硅烷分散在30份水中，然后加入30份甲基丙烯酸六氟丁酯,在氮气保护下升温至60℃，然后加入2份过硫酸铵，搅拌反应3h得到物料A；按重量份将30份物料A搅拌30min，然后加入1份(3-巯丙基)-三甲氧基硅烷，搅拌反应5h，然后经离心、洗涤、干燥得到物料B；按重量份将1份物料B加入100份水中，然后加入200份浓度为0.03mol/L的银氨溶液，避光条件下搅拌10h，然后加入100份无水乙醇，在室温下搅拌60min，然后加入35份浓度为0.02mol/L的氢氧化钠溶液，在避光条件下搅拌15h，搅拌结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性纳米银。
实施例5
本发明提出的一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260163份、氟橡胶260542份、氯醚橡胶38份、双酚AF1.4份、苄基三苯基氯化磷1.2份、轻质氧化镁3份、促进剂NA-220.8份、氢氧化钙6.5份、氢氧化铈6份、硫酸钡6.2份、纳米银10份、纳米氧化锌3.8份、纳米二氧化钛7份、聚四氟乙烯3.2份、石墨3.8份、二硫化钼5.5份、棕榈蜡5份、防老剂MC0.85份、防老剂MB1份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷6份、八甲基环四硅氧烷3.5份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1.5份、聚磷腈6份；
其中，所述纳米银为改性纳米银；所述改性纳米银按照以下工艺进行制备：按重量份将8份乙烯基三乙氧基硅烷分散在40份水中，然后加入20份甲基丙烯酸六氟丁酯,在氮气保护下升温至63℃，然后加入1.6份过硫酸铵，搅拌反应5h得到物料A；按重量份将20份物料A搅拌40min，然后加入0.6份(3-巯丙基)-三甲氧基硅烷，搅拌反应8.5h，然后经离心、洗涤、干燥得到物料B；按重量份将0.75份物料B加入150份水中，然后加入150份浓度为0.04mol/L的银氨溶液，避光条件下搅拌8.5h，然后加入150份无水乙醇，在室温下搅拌50min，然后加入38份浓度为0.015mol/L的氢氧化钠溶液，在避光条件下搅拌13.5h，搅拌结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性纳米银。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260150-70份、氟橡胶260530-50份、氯醚橡胶20-50份、双酚AF0.5-2份、苄基三苯基氯化磷0.5-1.5份、轻质氧化镁2-3.5份、促进剂NA-220.3-1份、氢氧化钙5-8份、氢氧化铈2-10份、硫酸钡3-10份、纳米银5-15份、纳米氧化锌2-5份、纳米二氧化钛5-10份、聚四氟乙烯1-5份、石墨2-5份、二硫化钼2-8份、棕榈蜡3-8份、防老剂MC0.5-1份、防老剂MB0.5-1.5份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷3-8份、八甲基环四硅氧烷2-5份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1-2份、聚磷腈3-10份。
2.根据权利要求1所述抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其特征在于，其原料中，氟橡胶2601、氟橡胶2605、氯醚橡胶的重量比为58-68：35-46：28-46。
3.根据权利要求1或2所述抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其特征在于，其原料中，双酚AF、苄基三苯基氯化磷、轻质氧化镁、促进剂NA-22的重量比为1-1.7：0.8-1.3：2.5-3.2：0.5-1。
4.根据权利要求1-3中任一项所述抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260162-65份、氟橡胶260540-45份、氯醚橡胶35-40份、双酚AF1.2-1.5份、苄基三苯基氯化磷1-1.3份、轻质氧化镁2.7-3.1份、促进剂NA-220.6-0.9份、氢氧化钙6.3-7份、氢氧化铈5.5-8份、硫酸钡5.6-6.5份、纳米银8-12份、纳米氧化锌3.5-4份、纳米二氧化钛6.8-7.5份、聚四氟乙烯2.6-3.5份、石墨3.5-4份、二硫化钼5-6份、棕榈蜡4.8-5.6份、防老剂MC0.7-1份、防老剂MB0.9-1.2份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷5.8-6.5份、八甲基环四硅氧烷3.2-3.8份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1.3-1.7份、聚磷腈5.8-6.5份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：氟橡胶260163份、氟橡胶260542份、氯醚橡胶38份、双酚AF1.4份、苄基三苯基氯化磷1.2份、轻质氧化镁3份、促进剂NA-220.8份、氢氧化钙6.5份、氢氧化铈6份、硫酸钡6.2份、纳米银10份、纳米氧化锌3.8份、纳米二氧化钛7份、聚四氟乙烯3.2份、石墨3.8份、二硫化钼5.5份、棕榈蜡5份、防老剂MC0.85份、防老剂MB1份、N，N-二乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷6份、八甲基环四硅氧烷3.5份、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵1.5份、聚磷腈6份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其特征在于，所述纳米银为改性纳米银；所述改性纳米银按照以下工艺进行制备：按重量份将2-10份乙烯基三乙氧基硅烷分散在30-50份水中，然后加入10-30份甲基丙烯酸六氟丁酯,在氮气保护下升温至60-65℃，然后加入1-2份过硫酸铵，搅拌反应3-6h得到物料A；按重量份将15-30份物料A搅拌30-50min，然后加入0.2-1份(3-巯丙基)-三甲氧基硅烷，搅拌反应5-10h，然后经离心、洗涤、干燥得到物料B；按重量份将0.5-1份物料B加入100-200份水中，然后加入100-200份浓度为0.03-0.05mol/L的银氨溶液，避光条件下搅拌5-10h，然后加入100-200份无水乙醇，在室温下搅拌35-60min，然后加入35-40份浓度为0.01-0.02mol/L的氢氧化钠溶液，在避光条件下搅拌12-15h，搅拌结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性纳米银。
7.根据权利要求1-6中任一项所述抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其特征在于，所述纳米银为改性纳米银；所述改性纳米银按照以下工艺进行制备：按重量份将8份乙烯基三乙氧基硅烷分散在40份水中，然后加入20份甲基丙烯酸六氟丁酯,在氮气保护下升温至63℃，然后加入1.6份过硫酸铵，搅拌反应5h得到物料A；按重量份将20份物料A搅拌40min，然后加入0.6份(3-巯丙基)-三甲氧基硅烷，搅拌反应8.5h，然后经离心、洗涤、干燥得到物料B；按重量份将0.75份物料B加入150份水中，然后加入150份浓度为0.04mol/L的银氨溶液，避光条件下搅拌8.5h，然后加入150份无水乙醇，在室温下搅拌50min，然后加入38份浓度为0.015mol/L的氢氧化钠溶液，在避光条件下搅拌13.5h，搅拌结束后经离心、洗涤、干燥得到所述改性纳米银。
8.根据权利要求1-7中任一项所述抗菌耐老化改性氟橡胶复合材料，其特征在于，所述聚磷腈为聚烷氧基磷腈、聚芳氧基磷腈、聚氟代芳氧基磷腈中的一种或者多种的混合物。
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2015
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