CN105820482A - 一种四丙氟橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于特种功能性橡胶材料及其生产技术领域，涉及一种四丙氟橡胶材料及其制备方法。它是由四丙氟橡胶共聚物、活性剂、炭黑、煤粉、助交联剂和过氧化物交联剂混合而成。按配比称取上述组分在两辊炼胶机或捏合机上混炼均匀，制成母胶；然后按配比称取母胶、助交联剂和过氧化物交联剂，在两辊炼胶机上混炼均匀制成四丙氟橡胶胶料；然后将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度165℃～175℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化即可。本发明所制备的四丙氟橡胶具有低压缩永久变形，低密度，工艺性能好，制备方法简单，成本较低，经济性好的特点。

Description

一种四丙氟橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于特种功能性橡胶材料及其生产技术领域，涉及一种四丙氟橡胶材料及其制备方法。
背景技术
四丙氟橡胶具有优异的耐热性、耐酸碱性、电器绝缘性、耐溶剂性、耐蒸汽性等特点，可广泛应用于航空航天、武器装备、重型机械、汽车等动力装置的密封和化工机械管道耐腐蚀介质的密封和防腐等方面。由于四丙氟橡胶与普通氟橡胶相比，其长期耐酸碱性和电绝缘性显著改善，四丙氟橡胶的应用领域逐步扩大，在四丙氟橡胶中通常加入N330炭黑、N550碳黑或MT炭黑，试验证明，在220℃下经100h热空气老化后，采用N550炭黑、MT炭黑作为填料生产的四丙氟橡胶压缩永久变形约为40％，无法满足长期高温高压的密封要求。
发明内容
本发明的目的是针对四丙氟橡胶压缩永久变形差，无法满足长期高温高压的密封要求而研制的一种四丙氟橡胶材料及其制备方法。
本发明的技术解决方案是：
该种四丙氟橡胶材料是以四丙氟橡胶共聚物加入活性剂、炭黑、煤粉、助交联剂和过氧化物交联剂混合而成，其化学成分按质量份数比为：
所述的活性剂为硬脂酸纳。
所述的炭黑为MT炭黑。
所述的煤粉粒径应在2500目以上。
所述的助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。
所述的过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯或双叔丁过氧异丙基苯。
该种四丙氟橡胶材料化学成分按质量份数比为：
制备四丙氟橡胶材料的方法是，将四丙氟橡胶材料的各化学成分按配比进行混炼、捏合，制成四丙氟橡胶胶料，将该胶料在10MPa～20MPa压力下，165℃～175℃之间完成一段硫化，脱模后于230℃的温度下进行二段硫化制得四丙氟橡胶材料。
所述的混炼、捏合过程是：按配比称取四丙氟橡胶聚合物、活性剂、炭黑、煤粉，在两辊炼胶机或捏合机上混炼均匀，制成母胶，然后将母胶、按配比称取的助交联剂和过氧化物交联剂，在两辊炼胶机上混炼均匀制成四丙氟橡胶胶料。
所述的四丙氟橡胶胶料的硫化成型过程是将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上在15MPa压力下，170℃温度下进行一段硫化，然后，将一段硫化后的制品在230℃的电热鼓风干燥箱中进行二段硫化。
成型的橡胶材料可根据需要制成圆柱型、方条型、三角型、O型圈以及其它结构复杂的制品。
本发明具有的优点和有益效果：
本发明通过在四丙氟橡胶中加入按一定比例混合的炭黑和煤粉混合物，使其均匀的分散在四丙氟橡胶基体中，制备出低压缩永久变形四丙氟橡胶材料，在保持原有材料的物理机械性能的基础上，按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能，该材料经热硫化成型后硬度在70度～80度之间，拉伸强度≥15MPa，在220℃下经100h热空气老化后压缩永久变形约为25％，比单纯使用炭黑填充的四丙氟橡胶压缩永久变形改善约30％，且制备方法简单，成本较低，经济性好。
本发明技术方案的主要特点是：
1、选择添加一定比例的炭黑和煤粉作为填充剂来提高四丙氟橡胶的压缩永久变形性能；
2、该四丙氟橡胶材料在提高了压缩永久变形性能的同时，仍能保持原有材料的物理机械性能；
3、控制各组分的配比降低了四丙氟橡胶的压缩永久变形，提高了四丙氟橡胶长期高温高压的密封要求，采用本发明生产的四丙氟橡胶的压缩永久变形改善30％。
本发明是将炭黑和煤粉按一定比例混合后加入到四丙氟橡胶中，可显著降低四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案进一步地详述：
本发明是在四丙氟橡胶共聚物中，加入活性剂、炭黑、煤粉、助交联剂和过氧化物交联剂混合而成。
所述的四丙氟橡胶共聚物的优选结构式如下：
所述的活性剂优选硬脂酸纳。
所述的炭黑优选MT炭黑
所述的煤粉优选要求粒径在2500目以上。
所述的助交联剂优选三烯丙基异三聚氰酸酯。
所述的过氧化物交联剂优选双叔丁过氧异丙基苯。
该种四丙氟橡胶材料化学成分按质量份数比为：
适用于制备上述四丙氟橡胶材料的方法是，将四丙氟橡胶材料的各化学成分按配比进行混炼、捏合，制成四丙氟橡胶胶料，将该胶料在10MPa～20MPa压力下，165℃～175℃之间完成一段硫化，脱模后于230℃的温度下进行二段硫化制得的低压缩永久变形四丙氟橡胶材料。
上述方法中，优选的混炼、捏合过程是：按配比称取四丙氟橡胶共聚物、活性剂、炭黑、煤粉，在两辊炼胶机或捏合机上混炼均匀，制成母胶，然后将母胶、按配比称取的助交联剂和过氧化物交联剂，在两辊炼胶机上混炼均匀制成四丙氟橡胶胶料。
上述方法中，优选的胶料的硫化成型过程是：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化即可。
成型的橡胶材料可根据需要制成圆柱型、方条型、三角型、O型圈以及其它结构复杂的制品。
实施例一：
(1)胶料的制备：
配方组成：AFLAS100S100份，硬脂酸纳1份，MT炭黑30份，煤粉15份，三烯丙基异三聚氰酸酯5份，双叔丁过氧异丙基苯1.5份。
按配比称取上述原材料，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片待用。
(2)四丙氟橡胶的硫化成型：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度170℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化；
(3)测试：按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
实施例二：
(1)胶料的制备：
配方组成：AFLAS100S100份，硬脂酸钙1份，N550炭黑15份，煤粉30份，三烯丙基异三聚氰酸酯5份，双叔丁过氧异丙基苯1.5份。
按配比称取上述原材料，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片待用。
(2)四丙氟橡胶的硫化成型：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度170℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化；
(3)测试：按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
实施例三：
(1)胶料的制备：
配方组成：AFLAS100S100份，硬脂酸纳1份，MT炭黑30份，煤粉15份，三烯丙基异三聚氰酸酯5份，过氧化二异丙苯2份。
按配比称取上述原材料，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片待用。
(2)四丙氟橡胶的硫化成型：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度170℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化；
(3)测试：按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
实施例四：
(1)胶料的制备：
配方组成：AFLAS100S100份，硬脂酸钙1份，N550炭黑20份，煤粉18份，三烯丙基异三聚氰酸酯5份，过氧化二异丙苯2份。
按配比称取上述原材料，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片待用。
(2)四丙氟橡胶的硫化成型：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度170℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化；
(3)测试：按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
实施例五：
(1)胶料的制备：
配方组成：AFLAS100S100份，硬脂酸纳1份，MT炭黑30份，煤粉15份，三烯丙基异三聚氰酸酯5份，双叔丁过氧异丙基苯2份。
按配比称取上述原材料，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片待用。
(2)四丙氟橡胶的硫化成型：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度170℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化；
(3)测试：按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
实施例六：
(1)胶料的制备：
配方组成：AFLAS100S100份，硬脂酸钙1份，N550炭黑30份，煤粉15份，三烯丙基异三聚氰酸酯9份，双叔丁过氧异丙基苯1份。
按配比称取上述原材料，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片待用。
(2)四丙氟橡胶的硫化成型：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度170℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化；
(3)测试：按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
实施例七：
(1)胶料的制备：
配方组成：AFLAS100S100份，硬脂酸纳1份，N550炭黑30份，煤粉15份，三烯丙基异三聚氰酸酯9份，过氧化二异丙苯2份。
按配比称取上述原材料，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片待用。
(2)四丙氟橡胶的硫化成型：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度170℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化；
(3)测试：按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
实施例八：
(1)胶料的制备：
配方组成：AFLAS100S100份，硬脂酸纳1份，MT炭黑30份，煤粉15份，三烯丙基异三聚氰酸酯9份，双叔丁过氧异丙基苯1.5份。
按配比称取上述原材料，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片待用。
(2)四丙氟橡胶的硫化成型：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度170℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化；
(3)测试：按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
对比例一：
(1)胶料的制备：
配方组成：AFLAS100S100份，硬脂酸纳1份，MT炭黑45份，三烯丙基异三聚氰酸酯5份，双叔丁过氧异丙基苯1.5份。
按配比称取上述原材料，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片待用。
(2)四丙氟橡胶的硫化成型：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度170℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化；
(3)测试：按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
对比例二：
(1)胶料的制备：
配方组成：AFLAS100S100份，硬脂酸纳1份，N550炭黑45份，三烯丙基异三聚氰酸酯5份，双叔丁过氧异丙基苯1.5份。
按配比称取上述原材料，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片待用。
(2)四丙氟橡胶的硫化成型：将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化温度170℃；然后将一段硫化后的制品在电热鼓风干燥箱中进行二段硫化；
(3)测试：按GB/T528和GB/T531测试四丙氟橡胶的物理机械性能，按GB/T533测试四丙氟橡胶的密度，按GB/T7759测试四丙氟橡胶的压缩永久变形性能。
上述实施例的性能如下表所示
由上述实施例和对比例可以看出，经过本专利的相互配合，添加了炭黑和煤粉的四丙氟橡胶材料在220℃下经100h热空气老化后的压缩永久变形显著改善，且橡胶材料的密度减小，同时还保持了原有材料的物理机械力学性能。
采用本发明技术方案制备的四丙氟橡胶材料具有以下优点：
(1)该材料具有优异的压缩永久变形性能，在220℃下经100h热空气老化后压缩永久变形约为25％，比单纯使用炭黑填充的四丙氟橡胶压缩永久变形改善约30％；
(2)该材料相比单纯使用炭黑填充的四丙氟橡胶密度低，并保持了原有材料的物理机械性能；
(3)该材料制备方法简单，成本较低，具有经济性。

Claims (10)

1.一种四丙氟橡胶材料，其特征在于：该种四丙氟橡胶材料是以四丙氟橡胶共聚物加入活性剂、炭黑、煤粉、助交联剂和过氧化物交联剂混合而成，煤粉的粒径在2500目以上，其化学成分按质量份数比为：
2.根据权利要求1所述的四丙氟橡胶材料，其特征在于：所述的活性剂为硬脂酸纳。
3.根据权利要求1所述的四丙氟橡胶材料，其特征在于：所述的炭黑为MT炭黑。
4.根据权利要求1所述的四丙氟橡胶材料，其特征在于：所述的助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的四丙氟橡胶材料，其特征在于：所述的过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯或双叔丁过氧异丙基苯。
6.根据权利要求1所述的四丙氟橡胶材料，其特征在于：该种四丙氟橡胶材料化学成分按质量份数比为：
7.一种用于权利要求1所述四丙氟橡胶材料的制备方法，其特征在于：将四丙氟橡胶材料的各化学成分按配比进行混炼、捏合，制成四丙氟橡胶胶料，将该胶料在10MPa～20MPa压力下，165℃～175℃之间完成一段硫化，脱模后于230℃的温度下进行二段硫化制得四丙氟橡胶材料。
8.根据权利要求7所述的四丙氟橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述的混炼、捏合过程是：按配比称取四丙氟橡胶聚合物、活性剂、炭黑、煤粉，在两辊炼胶机或捏合机上混炼均匀，制成母胶，然后将母胶、按配比称取的助交联剂和过氧化物交联剂，在两辊炼胶机上混炼均匀，出片制成四丙氟橡胶胶料。
9.根据权利要求7所述的四丙氟橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述的四丙氟橡胶胶料的硫化成型过程是将四丙氟橡胶胶料放入模腔中，在平板硫化机上在15MPa压力下，170℃下进行一段硫化，然后，将一段硫化后的制品在230℃的电热鼓风干燥箱中进行二段硫化。
10.根据权利要求7所述的四丙氟橡胶材料的制备方法，其特征在于：成型的四丙氟橡胶材料可根据需要制成圆柱型、方条型、三角型、O型圈以及其它结构复杂的制品。
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