CN105694306A - 氟橡胶、氟橡胶制品及其模压成型工艺、载具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氟橡胶，在其组分按重量份中，生胶为100份；MgO为3至10份；CaO为2.5至18份；935P为2.8至10份；T78为3.2至10份；B52为1.8至6份；氟化钙为8至18份；N99为40至100份；硫化助剂为3至6份。本发明还提供一种氟橡胶制品及其模压成型工艺、载具。

Description

氟橡胶、氟橡胶制品及其模压成型工艺、载具

技术领域

本发明涉及氟橡胶、氟橡胶制品及其模压成型工艺。

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。氟橡胶的耐高温、耐油和耐介质性能优异。但其低温性能不好，在发明人的实践中，存在一种需求，需要氟橡胶制成的隔离件在-60摄氏度左右的低温下工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氟橡胶，其有利于获得低温性能良好的氟橡胶制品。

本发明的目的还在于提供一种氟橡胶制品。

本发明的另一目的在于提供一种氟橡胶制品的模压成型工艺。

本发明的再一目的在于提供一种载具。

一种氟橡胶，其特点是，其组分按重量份中，生胶为100份；MgO为3至10份；CaO为2.5至18份；935P为2.8至10份；T78为3.2至10份；B52为1.8至6份；氟化钙为8至18份；N99为40至100份；硫化助剂为3至6份。

一种氟橡胶，其特点是，其组分按重量份中，生胶为100份，MgO为3份；CaO为2.5份；935P为2.8份；T78为3.2份；B52为1.8份；氟化钙为8份；N99为40份；硫化助剂为2.6份。

一种氟橡胶制品的模压工艺，其包括如下步骤：

按照所述的氟橡胶的组分准备原料；

采用炼胶设备对氟橡胶进行混炼；以及

对氟橡胶先进行一段模压硫化成型，制成氟橡胶制品，再对氟橡胶制品进行二段硫化。

所述的模压工艺的实施例中，在所述混炼的过程中，按照连接设备的标准容量的70％进行装填，并将所述炼胶设备的辊温调节到60摄氏度，并按照如下顺序依次加料：生胶，增塑剂，吸酸剂，补强填充剂，硫化助剂。

所述的模压工艺的实施例中，在所述一段模压硫化成型的过程中，采用平板硫化机进行硫化，设定所述平板硫化机的整定表压保持在不少于100kgf/cm²，所述平板硫化机的上板温度控制在180℃+5℃的范围，下板温度控制在180℃，在硫化过程中排气3次，在所述整定表压下使所述平板硫化机合模硫化5分钟，然后开模，再使成型胶料脱模，最后冷却成型胶料。

所述的模压工艺的实施例中，在所述二段硫化的过程中，将氟橡胶制品放置在加温系统中，在常温条件下，以1.3度/分钟的升温速度进行升温，升至100℃后，再以2.2度/分钟的升温速度升温至230℃，然后保持24小时后回冷。

一种载具用于搭载电路板，其包括第一金属板、第二金属板以及隔离层，所述隔离层由权利要求2至6中任一项所述的模压工艺制成，所述电路板被夹持在所述第一金属板和所述第二金属板之间，且所述电路板与所述第一金属板、第二金属板之间分别由所述隔离层隔开，所述第一金属板、所述第二金属板以及所述隔离层具有镂空部位，以暴露出所述电路板需要密封的部位，从而便于向所述部位施加密封材料。

所述的载具的实施例中，所述第一金属板、第二金属板的边缘具有多个镂空部位，以便于多于的密封材料从其中穿过。

一种氟橡胶制品，其由任一项所述的模压工艺制成。

所述氟橡胶制品为高温齿轮或密封圈。

根据本发明前述实施例制得的氟橡胶制品其可以耐高温260摄氏度，也可以耐低温-60摄氏度，因此应用范围广泛。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为根据本发明的一实施例的氟橡胶的硫化特性曲线图；

图2为本发明一实施例中载具的局部立体图；

图3为图2所示的载具的分解视图；

图4为图2所示载具的有关扣接机构的局部视图；

图5为图2所示载具的有关扣接机构的原理图；

图6为本发明另一实施例的载具的弹簧插头的示意图；

图7为与图6所示的弹簧插头对应的弹簧插座的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

在本发明的一实施例中，氟橡胶按照组分按重量份包括：生胶，100份；MgO(氧化镁，吸酸剂)，3份；CaO(氧化钙)，2.5份；935P(脱模剂)，2.8份；T78(加强剂，硫化作用同时也是增塑剂)，3.2份；B52(硫化剂)，1.8份；氟化钙，8份；N99(改性碳黑，补强填充剂)，40份；硫化助剂，2.6份。生胶可以是偏氟乙烯类氟橡胶或者全氟醚橡胶，其生产厂家及其产品牌号可以参照《橡胶牌号手册》(化学工业出版社2003年8月第1版，ISBN7-5025-4691-X)第11章记载的内容。

在本发明的其他实施例中，氟橡胶的组分可以按照后述重量份范围进行选择，生胶为100份；MgO为3至10份；CaO为2.5至18份；935P为2.8至10份；T78为3.2至10份；B52为1.8至6份；氟化钙为8至18份；N99为40至100份；硫化助剂为3至6份。

根据本发明的模压成型工艺，首先使用开炼机或密炼机对氟橡胶进行混炼，在混炼操作时，都先沿驱动端加入生胶，然后依据配方加入各种配合剂进行混炼。混炼加药可以采用抽胶加料，配合剂在炼胶机的辊筒中间加入。当所有配合剂吃净后，加入余胶，进行翻炼。在一实施例中，翻炼操作方法可以是将辊距调到1～1.2mm，让胶料通过辊缝，任其落入接料盘中，待胶料全部通过辊缝后，再将落盘的胶料扭转90°进行薄通。如此反复进行到规定次数。然后调大辊距(10mm左右)，让胶料包辊、下片。采用该方法的实施例的特点是胶料散热快、不易焦烧、劳动强度较低、操作安全。

在另一实施例中，翻炼操作方法可以是采用较小辊距(1～5mm)或较大辊距(2～2.5mm)，操作时先将包在前辊上的胶料横向割断，随着辊筒的旋转将左右两边胶料不断向中间折叠成一个三角包，如此反复进行到规定次数，使辊筒之间的胶料不断地由两边折向中间，再向中间分散到两边进行混合。然后放大辊距(10mm左右)，包辊、下片。该翻炼操作方法使得配合剂分散效果好，胶料质地均一。

在另一实施例中，翻炼操作方法可以是在开炼机辊筒上左右交叉地与辊筒水平线成75°斜角进行割刀,同时按15°斜角打卷，割刀和打卷8次，即左右各4次。辊距一般为7～8mm。该翻炼操作方法也可使配合剂分散较均匀，操作效率高。

在另一实施例中，翻炼操作方法可以是将包在辊筒上的胶料横向割断后使其附在前辊筒上，随着辊筒旋转，胶料呈扇形由右向左或由左向右移动，然后以胶片的一边垂直投入炼胶机使之混合。

在另一实施例中，翻炼操作方法还可以是把包在辊筒上的胶料左右割刀至尚留有一定宽度的包辊胶后，将刀锋转成90°让其继续割断胶片，使辊筒上的胶料落在接料盘中，当辊筒上方堆积胶快尽时停止割刀，使盘内胶料随辊筒上的余胶带入两辊筒间，并把胶料向左或向右移动。反复数次，使胶料混合均匀。

在另一实施例中，翻炼操作方法还可以是将辊距设置为7～9mm，从左向右斜着打卷，当辊筒上的堆积胶快吃净时，把胶卷推向右边，然后再从右向左斜着打卷，如此反复使混炼均匀，或者割断包辊胶后随辊筒旋转打卷，堆积胶快吃净时，把胶卷扭转90°角放入辊筒间，然后再打卷，如此反复直至达到混炼要求为止。

在优选的实施例中，混炼的胶料容积设置为炼胶设备的标准容量的70％或者70％附近的范围内，以使混炼分散效果达到最佳，而且保证散热效果良好，防止使混炼温度升高，进而防止容易产生焦烧现象而影响胶料质量。

在优选的实施例中，设定炼胶设备的辊距为4mm～8mm。以利于配合剂的分散，同时也防止增加生热量，使堆积胶量增多，散热困难，又不利于剪切分散效果。随着配合剂不断加入，胶料的容积增大，辊距也逐步调大，以保持辊距上方的堆积胶量适当。

在优选的实施例中，设定炼胶设备的主动辊筒转速为16-18r/min，主动、从动辊筒的速比在1：(1.1-1.2)，以使辊筒的剪切效果保持在较佳的状态，同时防止胶料生热升温过快。

辊温低，胶料的流动性差，生胶对配合剂粒子表面的湿润作用下降，不利于混合吃粉，还会使设备负荷增加，若辊温过低，胶料硬度太大，容易损坏设备；但有利于提高机械剪切和混合分散效果。辊温提高有利于降低胶料的黏度，提高流动性和对配合剂粒子表面的湿润性，加快混炼的吃粉速度。但若温度过高容易产生胶料脱辊现象和焦烧现象，难以操作，也会降低对胶料的剪切分散效果和混炼质量。故应根据生胶种类和配方特点合理确定混炼温度，并使辊温控制在包辊性最好的温度范围以内进行混炼。在优选的实施例中，还设定主动辊温为60摄氏度。炼胶设备选择为开炼机，则混炼时主从辊筒的辊温度保持5～10℃温差。

适宜的混炼时间由可以由试验确定，并在保证混炼质量的前提下尽可能缩短混炼时间，以提高生产效率和节约能耗，混炼时间为20～30min。

所以加药顺序根据混炼方法和工艺条件以及胶料配方特性合理确定，加药顺序是长期实践经验的积累和总结，根据发明人的总结，优选的加药顺序为：生胶，增塑剂，吸酸剂，补强填充剂，硫化剂。

混炼后的胶料的检查可以是通过目测镜检测配合剂的分散度状态，分析测试硫变特性、可塑度、密度、硬度以及定神应力等质量均一性状态。如果合格，则进入后继的模压工艺流程，如果不合格，则返回混炼流程调整或者胶料报废。

根据本发明的模压成型工艺，在接下来的工艺中，对胶料进行模压硫化成型，胶料在硫化前可以进行热炼，以便破坏其在停放时产生的凝胶，提高胶料的塑性和均匀程度。将胶料切成小块，用抹布浸航空汽油或苯洗去胶料上的脏物、灰尘和有关标记，在室温下晾干10-15分钟。然后在炼胶机上热炼3-5分钟，薄通数次，使胶料表面柔软、光滑，再按设定尺寸切片。经热炼的胶料在12小时内使用为宜。过时的胶料可按30％的量掺入同牌号、同批次的胶料中，重新热炼后使用。经热炼的胶料柔软、光滑，无大的褶皱、麻面和气泡等缺陷。

之后，用冲子、剪刀或预成型机等将胶料制成一定形状和尺寸的坯料，其形状与模腔相似，重量一般比最终的氟橡胶制品净重重5％-10％。

在本发明的一实施例中，为了增加橡胶与金属的附着力，模压用的金属件表面无锈、无油污、无氧化层，并经过吹砂。经吹砂处理后使得零件表面粗糙、均匀、无金属光泽，并浸入干净的汽油中备用。使用期以48小时内为宜。吹砂时，石英砂颗粒的大小和压缩空气的压力，视零件的规格及金属件的表面情况而定。

使硫化胶从模具中顺利脱模和防止模具污染可用多种方法对模具表面进行处理,除了吹砂或喷砂处理之外，还可以多采用硬质铬镀层处理方法,还可以是研磨、抛光、氮化处理、氟树脂涂层、各种镀层处理(电解镀层、非电解镀层)等方法。

在本发明的一实施例中，经过吹砂处理的模具表面还镀黄铜，以增加橡胶与金属件的结合力。镀黄铜时控制镀液的成分、pH值和温度。黄铜层无气泡、斑点和油污。镀黄铜后的零件放入航空汽油中保存待用(其保存时间应符合工艺规程规定)。

胶料的模压过程包括装料、闭模、硫化、脱模及模具清理等操作步骤。如前所述，将进行热炼过的胶料切成适当的形状和尺寸，然后装入预热至规定的温度的模具中进行硫化。胶料在受热受压下呈现塑性状态，充满模腔，经保持一定的时间后即为硫化制品。保持的时间通过硫变特性验证来确定，前述实施例的混炼后的氟橡胶具有如图1所示的硫变特性曲线，其中横坐标为时间，左纵坐标为转矩S”，右纵坐标为温度。其中测试温度为170摄氏度，最低转矩(ML)为18.07lb·in，最高转矩(MH)为42.70lb·in，焦烧时间为(ts1)在第53秒，半硫化时间为(tc50)在1分05秒，工艺正硫化时间(tc90)为2分54秒，最大加硫指数(CRmax)为0.09。

将胶料装填模具之后，设定硫化机的整定表压保持不少于100kgf/cm²，硫化机为平板硫化机，也可以使其他型式的硫化机，其上板温度设定为180℃+5℃的范围，下板温度控制在180℃，在硫化过程中排气2-3次，排除模腔内的空气及胶料中的挥发物，以避免制品发生闷气等缺陷。在整定表压下使平板硫化机合模硫化5分钟，然后开模，再使成型胶料脱模，最后冷却成型胶料。在优选的实施例中，还进行二段硫化，对于一段硫化成型的氟橡胶制品，放置在加温系统中，在常温条件下，以1.3度/分钟的升温速度进行升温，升至100℃后，再以2.2度/分钟的升温速度升温至230℃，然后保持24小时后回冷。

对于硫化时间的设定，考虑当含有硫磺的生胶加热硫化时，硫磺与生胶将发生化学反应而产生结构上的变化。结合硫磺的量与硫化时间有关。当温度一定时，游离硫磺随反应时间加长而减小，即结合硫磺的量逐渐增加。如果时间不够，便会造成制品欠硫；时间过长，则出现过硫。

在随后的步骤中，对氟橡胶制品去毛刺，其包括外观检验，外观检验的方法一般采用目视检查法。还包括尺寸检验，经硫化并去除毛边的零件停放一段时间例如6小时后，进行尺寸检验。还包括性能试验，其可以是绍尔A型硬度试验或耐油溶胀试验或橡胶金属结合强度的试验。

根据本发明前述实施例制得的氟橡胶制品其可以耐高温260摄氏度，也可以耐低温-60摄氏度。

图2、图3示出了一种载具，其用于搭载电路板，例如手机主板，其包括第一金属板1、第二金属板2以及隔离层3，隔离层3为前述实施例的模压工艺制成的氟橡胶制品。电路板在图中没有被示出，其被夹持在第一金属板1和第二金属板2之间，且电路板与第一金属板1之间分别由隔离层3隔开，第一金属板1具有多个镂空窗口101、102，其中在纵向上的镂空窗口101、102为同一个单元，然后在第一金属板的横向上重复布置这样的单元，相邻单元呈旋转180度对称，在图中仅示出了两个相邻单元，其更多的单元被隐藏，具体的单元数量可以根据实际的设计要求来确定。第一金属板1、第二金属板2可以是铝材或者铝合金或者其他金属材料。同样地，隔离层3也具有多个镂空窗口201、202，在纵向上的镂空窗口201、202为同一个单元，横向上相邻的两个单元呈180度旋转对称。第二金属板2与第一金属板1一样在横向上重复布置多个单元，每个单元包括一个镂空窗口300，相邻两个单元呈180度旋转对称。如图2所示，第一金属板1、第二金属板2以及隔离层3对齐后，镂空窗口201、101、300分别对齐，镂空窗口202、102、300也分别对齐，电路板背侧基本上全部暴露，电路板正面侧的电气元件例如图像处理器或CPU暴露，其余的部分被隔离层3遮挡，在一种工艺中，这种载具结构将有利于形成密封层，密封层附着在电路板的被暴露的部分，从而达成设定的目的，例如对被暴露部分的电气元件或者其接脚进行密封。由于根据本发明的氟橡胶制品其可以耐高温260摄氏度，也可以耐低温-60摄氏度，因此隔离层3能胜任各种工艺的要求，例如将载具在-60摄氏度冷却，然后再通过强碱或强酸溶液进行清洗。

第一金属板1和第二金属板2的周边还具有多个镂空孔105、305，这些镂空孔105、305有利于多余的材料从其中穿过，避免在不期望的区域形成密封层。

图4进一步示出了载具的细节，如图4所示，扣件30将第一金属板1和第二金属板2扣接。如图5所示，扣件30具有压臂33、基端34，压臂33自基端34径向延伸，基端34具有接孔340，销轴31大致为螺栓结构，其穿过接孔340连接第二金属板2，容许扣件30以销轴31为中心转动，弹簧32容置于接孔340中，以销轴31为支撑基础施加弹性力在基端34上，这样在容许扣件30转动的同时，又能将扣件30压在第一金属板1上，压臂33与第二金属板2之间具有间隙，该间隙略小于第一金属板1的扣接部100的厚度，这样，将处于自由状态的扣件30转动进入扣接状态时，压臂33会被第一金属板1的扣接部100克服弹簧力的情况下的略微顶起，反之压臂33就压在扣接部100上。通过转动扣接部100来达成载具的组装或者拆装，简单易行，能快速操作。

图6和图7示出了本发明的另一实施例，该实施例与前述实施例的不同之处在于第一金属板1、第二金属板2之间的固定连接功能以及定位功能的实现方式不同，对于相同之处，不赘述。

第一金属板1、第二金属板2的周边设置的多个如图6和图7所示的对接结构，对接结构包括图7所示的弹簧插座36和图7所示的弹簧插头35，弹簧插座36具有接收弹簧插头35插入的接纳腔363，还具有用于进入接纳腔363的缝隙362，以供弹簧插头35插入，缝隙362的宽度小于弹簧插头35的厚度，弹簧插头35在厚度方向能弹性变形；弹簧插座36设置于第一金属板1和第二金属板2的一方，弹簧插头35设置于第一金属板1和第二金属板2的另一方，即弹簧插头35、弹簧插座36设置于第一金属板1、第二金属板2中的不同一方就可以。

如图6所示，为了减小插入的摩擦力，缝隙362由间隔开的两辊子361限定。在其他的实施例中，也可以是由圆弧面来限定。辊子361装设在辊子架364上，两辊子架364共同限定出接纳腔363，两辊子架364可以分体或一体的，通过紧固件或者焊接或粘结在第一金属板1或第二金属板2上。

如图6所示，弹簧插头35为弹簧片体，具有插舌351以及在插舌351的两侧呈平面状延展的基部352，插舌351在基部352的一侧凸出为折弯的片体，可以理解，在投影线平行于弹簧插头的宽度方向的正投影视图中，也即在图6所示状态下的主视图中，插舌351呈渐扩然后渐缩的形状，同时结合图7，插舌351最大厚度的地方大于两辊子361限定的缝隙362，辊子361会压迫插舌351，插舌351发生弹性变形挤入到接纳腔363中，一旦进入到接纳腔363，需要在设定的力的作用下，才能拔出弹簧插头35，因此能将第一金属板1、第二金属板2牢固连接，并且弹簧插头35和弹簧插座36还共同起到类似插销、插孔的定位组件的定位作用。在组装载具时，仅需要将第一金属板1、第二金属板2对齐，然后施加一个压力，二者就组装好了，无论是人力组装，还是机械手组装，都非常简单、快速。

根据本发明的模压工艺还可以制作其他方面的氟橡胶制品，例如高温齿轮，密封圈，密封垫，防护衣，胶布，胶带，胶管、薄膜和浸渍制品等等。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.氟橡胶，其特征在于，其组分按重量份中，生胶为100份；MgO为3至10份；CaO为2.5至18份；935P为2.8至10份；T78为3.2至10份；B52为1.8至6份；氟化钙为8至18份；N99为40至100份；硫化助剂为3至6份。

2.氟橡胶，其特征在于，其组分按重量份中，生胶为100份，MgO为3份；CaO为2.5份；935P为2.8份；T78为3.2份；B52为1.8份；氟化钙为8份；N99为40份；硫化助剂为2.6份。

3.一种氟橡胶制品的模压工艺，其特征在于，包括如下步骤：

按照如权利要求1所述的氟橡胶的组分准备原料；

采用炼胶设备对氟橡胶进行混炼；以及

对氟橡胶先进行一段模压硫化成型，制成氟橡胶制品，再对氟橡胶制品进行二段硫化。

4.如权利要求3所述的模压工艺，其特征在于，在所述混炼的过程中，按照连接设备的标准容量的70％进行装填，并将所述炼胶设备的辊温调节到60摄氏度，并按照如下顺序依次加料：

生胶，增塑剂，吸酸剂，补强填充剂，硫化助剂。

5.如权利要求3所述的模压工艺，其特征在于，在所述一段模压硫化成型的过程中，采用平板硫化机进行硫化，设定所述平板硫化机的整定表压保持在不少于100kgf/cm²，所述平板硫化机的上板温度控制在180℃+5℃的范围，下板温度控制在180℃，在硫化过程中排气2-3次，在所述整定表压下使所述平板硫化机合模硫化5分钟，然后开模，再使成型胶料脱模，最后冷却成型胶料。

6.如权利要求3所述的模压工艺，其特征在于，在所述二段硫化的过程中，将氟橡胶制品放置在加温系统中，在常温条件下，以1.3度/分钟的升温速度进行升温，升至100℃后，再以2.2度/分钟的升温速度升温至230℃，然后保持24小时后回冷。

7.一种载具，用于搭载电路板，其特征在于，包括第一金属板、第二金属板以及隔离层，所述隔离层由权利要求2至6中任一项所述的模压工艺制成，所述电路板被夹持在所述第一金属板和所述第二金属板之间，且所述电路板与所述第一金属板、第二金属板之间分别由所述隔离层隔开，所述第一金属板、所述第二金属板以及所述隔离层具有镂空部位，以暴露出所述电路板需要密封的部位，从而便于向所述部位施加密封材料。

8.如权利要求7所述的载具，其特征在于，所述第一金属板、第二金属板的边缘具有多个镂空部位，以便于多于的密封材料从其中穿过。

9.一种氟橡胶制品，其特征在于，由权利要求2至5中任一项所述的模压工艺制成。

10.如权利要求8所述的氟橡胶制品，其特征在于，所述氟橡胶制品为高温齿轮或密封圈。