CN108546412A - 一种橡胶密封材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种橡胶密封材料的制备方法，属于密封材料领域。本发明以四氟乙烯单体为原料，加入引发剂过氧化氢、分散剂全氟辛酸铵等通过聚合反应得到含氟高分子微粉，生成部分氢被氟取代的链烷烃聚合物，添加埃洛石纳米管、玻璃纤维，两者之间可以形成微纳米尺寸级配，并且埃洛石纳米管由于氢键作用会吸附在玻璃纤维表面，增加表面粗糙度，改善复合填料在聚合物基体中的分散效果，对链烷烃聚合物与玻璃纤维进行填充，形成致密的网络结构。本发明解决了目前密封材料受到密度和强度上的限制，导致耐压性较差，气密性不高的问题。

Description

一种橡胶密封材料的制备方法

技术领域

本发明属于密封材料领域，具体涉及一种橡胶密封材料的制备方法。

背景技术

密封材料就是指能承受接缝位移以达到气密、水密目的，而嵌入装置、建筑等接缝中的材料。密封材料几乎涉及到所有的工业和民用领域，在国防、化工、煤炭、石油、冶金、交通运输、机械制造工业以及航空航天等方面的有着重要的作用。密封材料以其形态分为流体密封材料、非流体密封材料、动密封和静密封四大类，包括泵用密封、液压密封、法兰密封、设备密封、结合面密封以及辅助密封等等，在使用时可以配制成液状或膏状，涂敷在两部件的接触面之间，在一定的条件下固化或呈不干性腻子起密封作用；也可以加工成各种形状的实心或空心圆环安装在两部件的接触面之间起密封作用。在风压和热压的作用下，气密性是保证建筑外窗保温性能稳定的重要控制性指标，外窗的气密性能直接关系到外窗的冷风渗透热损失，气密性能等级越高，热损失越小。

早期的密封材料，主要是织物、矿物纤维或毛毡等。随着工业技术的发展，为了满足液压、气动密封日益复杂、多样的要求，密封材料也有了迅速的发展。目前，

橡胶密封材料在泄漏和密封这一对矛盾中扮演十分重要的角色。在人类征服自然的过程中解决泄漏和密封问题。一直推动技术进步、防止和减少环境污染的重要途径。橡胶密封材料是密封技术中广泛应用的一类橡胶制品。因为橡胶具有宝贵的弹性的高分子材料，较宽的温度范围，在不同介质中给予较小的应力就会产生较大的变形，这种变形可以提供接触压力，补偿泄漏间隙，达到密封的目的。但是因受到密度和强度上的限制，导致耐压性较差，气密性不高。因此，生产出一种气密性更强的橡胶密封材料具有很大的市场需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前密封材料受到密度和强度上的限制，导致耐压性较差，气密性不高的问题，提供一种橡胶密封材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种橡胶密封材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）按质量份数计，取40~50份四氟乙烯、12~15份双氧水、3~6份全氟辛酸铵、5~8份十六烷、2~4份碳酸氢钠，通入氮气保护，于50~60℃搅拌混合，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入氯仿，升温至90~110℃搅拌混合，减压蒸馏，真空干燥，得干燥物；

（2）取埃洛石纳米管按质量比1：25加入无水乙醇，于30~50℃搅拌混合，再于50W超声分散，过滤，取滤渣粉碎过筛，收集过筛颗粒，取干燥物按质量比10：3：2加入玻璃纤维、过筛颗粒物，搅拌混合，得混合物，备用；

（3）取衣康酸二丁酯、异戊二烯、4-乙烯基吡啶按质量比3：2：5混合，得混合物A，按质量份数计，取7~12份油酸钾、2~6份歧化松香酸钾、1~5份磷酸钾、0.8~1.5份氯化钾、0.5~0.9份EDTA亚铁盐、1~3份甲醛次硫酸氢钠、30~50份混合物A、200~300份去离子水，通入氮气保护，于20~25℃搅拌混合，得搅拌混合物A；

（4）取搅拌混合物A按质量比100：3加入叔丁基过氧化氢，搅拌反应，得反应物，取反应物按质量比50：3加入羟胺，于20~30℃搅拌混合，得混合物B，取混合物B按质量比1：10加入无水乙醇，静置，取沉淀干燥，得干燥物A；

（5）取钠基蒙脱土按质量比1：5：20加入步骤（2）备用的混合物、去离子水，搅拌混合，再加入步骤（2）备用的混合物质量5~10倍的干燥物A，搅拌混合，得搅拌混合物B，取搅拌混合物B按质量比1：2：5加入盐酸、无水乙醇混合，旋转蒸发，干燥，得干燥物B，将干燥物B按质量比3：2加入硅橡胶混炼，模压硫化，得橡胶密封材料。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明以四氟乙烯单体为原料，加入引发剂过氧化氢、分散剂全氟辛酸铵等通过聚合反应得到含氟高分子微粉，生成部分氢被氟取代的链烷烃聚合物，其碳氟键是所有共价单键中键能最大的化学键，氟原子拥有极强的电负性，氟原子核对其核外电子和成键电子云的作用力较强，所以氟原子的极化率很低，它的电子云屏蔽作用较强，由于氟原子间的排斥力较强，分子链上的氟原子沿着碳链呈螺旋状分布，恰好能将相邻碳原子之间的空隙填满，在氟原子的保护下，其具有优异的耐温、耐磨、耐老化等方面的性能，添加埃洛石纳米管、玻璃纤维，两者之间可以形成微纳米尺寸级配，并且埃洛石纳米管由于氢键作用会吸附在玻璃纤维表面，增加表面粗糙度，改善复合填料在聚合物基体中的分散效果，对链烷烃聚合物与玻璃纤维进行填充，形成致密的网络结构，将其添加至橡胶混炼基料中，使得密封材料的力学性能增强，从而提高了耐压性能，致密性提高，增强了气密性；

（2）本发明以异戊二烯作为衣康酸二丁酯的共聚单体，从而制备生物基橡胶体， 利用4-乙烯基吡啶中的吡啶基团上的N原子上的一对孤队电子，吸附质子而带正电荷，将其对橡胶基体进行改性而显正电荷，而钠基蒙脱土呈负电荷，橡胶基体于添加的蒙脱土等一些填料的接触界面作用会因为形成离子键结合而大大提高，同时4-乙烯基吡啶的引入替代了一部分的衣康酸二丁酯，越来越多的钠基蒙脱土片层从堆积的钠基蒙脱土中剥离出来，提供的有效交联点的数量增加，交联密度提高，另一方面，随着4-乙烯基吡啶含量的增加，逐渐均匀的钠基蒙脱土的分散使溶剂分子的扩散受阻，同时逐渐增强的钠基蒙脱土与橡胶基料之间的相互作用降低了复合材料的自由体积，增加了气体扩散路径的曲折度从而在一定程度上阻碍小分子在橡胶基体中的扩散，使得阻隔气体的性能得到提高。

具体实施方式

一种橡胶密封材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按质量份数计，取40~50份四氟乙烯、12~15份质量分数为30%的双氧水、3~6份全氟辛酸铵、5~8份十六烷、2~4份碳酸氢钠，通入氮气保护，于50~60℃搅拌混合1~3h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入氯仿，升温至90~110℃搅拌混合3~5h，减压蒸馏，真空干燥，得干燥物；

（2）取埃洛石纳米管按质量比1：25加入无水乙醇，于30~50℃搅拌混合50~60min，再于50W超声分散30~40min，过滤，取滤渣粉碎过150μm筛，收集过筛颗粒，取干燥物按质量比10：3：2加入玻璃纤维、过筛颗粒物，于8000r/min搅拌混合5~10min，得混合物，备用；

（3）取衣康酸二丁酯、异戊二烯、4-乙烯基吡啶按质量比3：2：5混合，得混合物A，按质量份数计，取7~12份油酸钾、2~6份歧化松香酸钾、1~5份磷酸钾、0.8~1.5份氯化钾、0.5~0.9份EDTA亚铁盐、1~3份甲醛次硫酸氢钠、30~50份混合物A、200~300份去离子水，通入氮气保护，于20~25℃搅拌混合1~3h，得搅拌混合物A；

（4）取搅拌混合物A按质量比100：3加入叔丁基过氧化氢，搅拌反应18~20h，得反应物，取反应物按质量比50：3加入羟胺，于20~30℃搅拌混合30~50min，得混合物B，取混合物B按质量比1：10加入无水乙醇，静置10~12h，取沉淀干燥，得干燥物A；

（5）取钠基蒙脱土按质量比1：5：20加入步骤（2）备用的混合物、去离子水，于800rpm搅拌混合6~8h，再加入步骤（2）备用的混合物质量5~10倍的干燥物A，搅拌混合20~30min，得搅拌混合物B，取搅拌混合物B按质量比1：2：5加入浓度为0.1mol/L的盐酸、无水乙醇混合，旋转蒸发，干燥，得干燥物B，将干燥物B按质量比3：2加入硅橡胶混炼，再于15MPa、150℃进行模压硫化，得橡胶密封材料。

实施例1

一种橡胶密封材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按质量份数计，取40份四氟乙烯、12份质量分数为30%的双氧水、3份全氟辛酸铵、5份十六烷、2份碳酸氢钠，通入氮气保护，于50℃搅拌混合1h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入氯仿，升温至90℃搅拌混合3h，减压蒸馏，真空干燥，得干燥物；

（2）取埃洛石纳米管按质量比1：25加入无水乙醇，于30℃搅拌混合50min，再于50W超声分散30min，过滤，取滤渣粉碎过150μm筛，收集过筛颗粒，取干燥物按质量比10：3：2加入玻璃纤维、过筛颗粒物，于8000r/min搅拌混合5min，得混合物，备用；

（3）取衣康酸二丁酯、异戊二烯、4-乙烯基吡啶按质量比3：2：5混合，得混合物A，按质量份数计，取7份油酸钾、2份歧化松香酸钾、1份磷酸钾、0.8份氯化钾、0.5份EDTA亚铁盐、1份甲醛次硫酸氢钠、30份混合物A、200份去离子水，通入氮气保护，于20℃搅拌混合1h，得搅拌混合物A；

（4）取搅拌混合物A按质量比100：3加入叔丁基过氧化氢，搅拌反应18h，得反应物，取反应物按质量比50：3加入羟胺，于20℃搅拌混合30min，得混合物B，取混合物B按质量比1：10加入无水乙醇，静置10h，取沉淀干燥，得干燥物A；

（5）取钠基蒙脱土按质量比1：5：20加入步骤（2）备用的混合物、去离子水，于800rpm搅拌混合6h，再加入步骤（2）备用的混合物质量5倍的干燥物A，搅拌混合20min，得搅拌混合物B，取搅拌混合物B按质量比1：2：5加入浓度为0.1mol/L的盐酸、无水乙醇混合，旋转蒸发，干燥，得干燥物B，将干燥物B按质量比3：2加入硅橡胶混炼，再于15MPa、150℃进行模压硫化，得橡胶密封材料。

实施例2

一种橡胶密封材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按质量份数计，取50份四氟乙烯、15份质量分数为30%的双氧水、6份全氟辛酸铵、8份十六烷、4份碳酸氢钠，通入氮气保护，于60℃搅拌混合3h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入氯仿，升温至110℃搅拌混合5h，减压蒸馏，真空干燥，得干燥物；

（2）取埃洛石纳米管按质量比1：25加入无水乙醇，于50℃搅拌混合60min，再于50W超声分散40min，过滤，取滤渣粉碎过150μm筛，收集过筛颗粒，取干燥物按质量比10：3：2加入玻璃纤维、过筛颗粒物，于8000r/min搅拌混合10min，得混合物，备用；

（3）取衣康酸二丁酯、异戊二烯、4-乙烯基吡啶按质量比3：2：5混合，得混合物A，按质量份数计，取12份油酸钾、6份歧化松香酸钾、5份磷酸钾、1.5份氯化钾、0.9份EDTA亚铁盐、3份甲醛次硫酸氢钠、50份混合物A、300份去离子水，通入氮气保护，于25℃搅拌混合3h，得搅拌混合物A；

（4）取搅拌混合物A按质量比100：3加入叔丁基过氧化氢，搅拌反应20h，得反应物，取反应物按质量比50：3加入羟胺，于30℃搅拌混合50min，得混合物B，取混合物B按质量比1：10加入无水乙醇，静置12h，取沉淀干燥，得干燥物A；

（5）取钠基蒙脱土按质量比1：5：20加入步骤（2）备用的混合物、去离子水，于800rpm搅拌混合8h，再加入步骤（2）备用的混合物质量10倍的干燥物A，搅拌混合30min，得搅拌混合物B，取搅拌混合物B按质量比1：2：5加入浓度为0.1mol/L的盐酸、无水乙醇混合，旋转蒸发，干燥，得干燥物B，将干燥物B按质量比3：2加入硅橡胶混炼，再于15MPa、150℃进行模压硫化，得橡胶密封材料。

实施例3

一种橡胶密封材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按质量份数计，取45份四氟乙烯、13份质量分数为30%的双氧水、4份全氟辛酸铵、7份十六烷、3份碳酸氢钠，通入氮气保护，于55℃搅拌混合2h，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入氯仿，升温至100℃搅拌混合4h，减压蒸馏，真空干燥，得干燥物；

（2）取埃洛石纳米管按质量比1：25加入无水乙醇，于40℃搅拌混合55min，再于50W超声分散35min，过滤，取滤渣粉碎过150μm筛，收集过筛颗粒，取干燥物按质量比10：3：2加入玻璃纤维、过筛颗粒物，于8000r/min搅拌混合7min，得混合物，备用；

（3）取衣康酸二丁酯、异戊二烯、4-乙烯基吡啶按质量比3：2：5混合，得混合物A，按质量份数计，取10份油酸钾、4份歧化松香酸钾、3份磷酸钾、1.3份氯化钾、0.8份EDTA亚铁盐、2份甲醛次硫酸氢钠、40份混合物A、250份去离子水，通入氮气保护，于23℃搅拌混合2h，得搅拌混合物A；

（4）取搅拌混合物A按质量比100：3加入叔丁基过氧化氢，搅拌反应19h，得反应物，取反应物按质量比50：3加入羟胺，于25℃搅拌混合40min，得混合物B，取混合物B按质量比1：10加入无水乙醇，静置11h，取沉淀干燥，得干燥物A；

（5）取钠基蒙脱土按质量比1：5：20加入步骤（2）备用的混合物、去离子水，于800rpm搅拌混合7h，再加入步骤（2）备用的混合物质量7倍的干燥物A，搅拌混合25min，得搅拌混合物B，取搅拌混合物B按质量比1：2：5加入浓度为0.1mol/L的盐酸、无水乙醇混合，旋转蒸发，干燥，得干燥物B，将干燥物B按质量比3：2加入硅橡胶混炼，再于15MPa、150℃进行模压硫化，得橡胶密封材料。

对比例：无锡市某公司生产的橡胶密封材料。

将上述实施例所制备得到的橡胶密封材料与对比例的橡胶密封材料进行性能检测，测试参考GB/T13022-1991ASTMD882；GB/T19789-2005；ASTMD3985。测试结果如表1所示。

表1：

综合上述，本发明的产品提供了明显更好的综合性能，值得大力推广使用。

Claims (1)

1.一种橡胶密封材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）按质量份数计，取40~50份四氟乙烯、12~15份双氧水、3~6份全氟辛酸铵、5~8份十六烷、2~4份碳酸氢钠，通入氮气保护，于50~60℃搅拌混合，得搅拌混合物，取搅拌混合物按质量比1：5加入氯仿，升温至90~110℃搅拌混合，减压蒸馏，真空干燥，得干燥物；

（2）取埃洛石纳米管按质量比1：25加入无水乙醇，于30~50℃搅拌混合，再于50W超声分散，过滤，取滤渣粉碎过筛，收集过筛颗粒，取干燥物按质量比10：3：2加入玻璃纤维、过筛颗粒物，搅拌混合，得混合物，备用；

（3）取衣康酸二丁酯、异戊二烯、4-乙烯基吡啶按质量比3：2：5混合，得混合物A，按质量份数计，取7~12份油酸钾、2~6份歧化松香酸钾、1~5份磷酸钾、0.8~1.5份氯化钾、0.5~0.9份EDTA亚铁盐、1~3份甲醛次硫酸氢钠、30~50份混合物A、200~300份去离子水，通入氮气保护，于20~25℃搅拌混合，得搅拌混合物A；

（4）取搅拌混合物A按质量比100：3加入叔丁基过氧化氢，搅拌反应，得反应物，取反应物按质量比50：3加入羟胺，于20~30℃搅拌混合，得混合物B，取混合物B按质量比1：10加入无水乙醇，静置，取沉淀干燥，得干燥物A；

（5）取钠基蒙脱土按质量比1：5：20加入步骤（2）备用的混合物、去离子水，搅拌混合，再加入步骤（2）备用的混合物质量5~10倍的干燥物A，搅拌混合，得搅拌混合物B，取搅拌混合物B按质量比1：2：5加入盐酸、无水乙醇混合，旋转蒸发，干燥，得干燥物B，将干燥物B按质量比3：2加入硅橡胶混炼，模压硫化，得橡胶密封材料。