CN109054262A - 耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料及其制备工艺 - Google Patents

耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料及其制备工艺，包括所述氟橡胶材料的组分(按重量份数计)包括生胶100‑150份、双酚AF1‑3份、促进剂0.1‑1份、氧化物20‑30份、炭黑10‑20份、硬脂酸1‑3份、硫磺0.1‑0.5份、树脂材料2‑5份、纤维材料0.4‑0.9份、抗老剂0.5‑0.7份、稳定剂0.2‑0.6份和催化剂1‑3份；所述生胶包括偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物；所述树脂材料包括聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂；所述纤维材料包括氨纶纤维、玻璃纤维和聚酯纤维。通过上述方式，本发明选用的原料及新的加工工艺使得制得的氟橡胶具有突出的耐高温性和抗热撕裂性，提高氟橡胶成品硫化脱模的成品率。

Description

耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料及其制备工艺
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，特别是涉及一种耐高温、抗热撕裂的氟橡胶材料。
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材料，所以氟橡胶具有优异的耐油、耐化学腐蚀、耐气候老化等特点，因此氟橡胶可以广泛应用于医疗、生活、工业等领域中。中国专利CN 103602011B公开了“一种耐油橡胶”，在氟橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶中添加炭黑、白炭黑、防老剂、石蜡、轻质碳酸钙、硬脂酸、氧化锌、氧化镁、2、2'-二硫代二苯并噻唑、古马隆和硫化剂，使其具有耐油性、气密性、耐高温性。
具体地，氟橡胶在发动机油封行业被广泛应用，但其在高温环境下的力学性能严重下降，导致氟橡胶制品在脱模时容易产生热撕裂，在高温下使用时也容易被破坏。针对氟橡胶硫化脱模容易撕裂的现象，本发明通过改变橡胶配方提高氟橡胶的耐高温性和热撕裂性能，减少废品率。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料及其制备工艺，选用的原料及新的加工工艺使得制得的氟橡胶具有突出的耐高温性和抗热撕裂性，提高氟橡胶成品硫化脱模的成品率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料，包括所述氟橡胶材料的组分(按重量份数计)包括生胶100-150份、双酚AF1-3份、促进剂0.1-1份、氧化物20-30份、炭黑10-20份、硬脂酸1-3份、硫磺0.1-0.5份、树脂材料2-5份、纤维材料0.4-0.9份、抗老剂0.5-0.7份、稳定剂0.2-0.6份和催化剂1-3份；
所述生胶包括偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物，所述偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物四者的重量份数比为1：(20-40)：1：(15-50)；所述生胶由以下步骤制得：将偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物按重量份数比依次加入搅拌机中，加入聚丙烯酸酯，在20-30℃的温度下搅拌2-3h，得到生胶；
所述树脂材料包括聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂；所述聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂三者的重量份数比为1：(2-3)：(1.5-2.5)；所述树脂材料由以下步骤制得：将聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂按重量份数比依次加入搅拌机中，在50-80℃的温度下搅拌1-1.5h，再加入水调其pH至5-6，得到树脂材料混合物；
所述纤维材料包括氨纶纤维、玻璃纤维和聚酯纤维，所述氨纶纤维、玻璃纤维和聚酯纤维三者的重量份数比为(0.1-0.7)：(0.3-0.5)：1；所述纤维材料由以下步骤制得：将氨纶纤维和玻璃纤维按重量份数比依次加入油温机中，升温至230-240℃，保温2-3h，再降温至50-60℃，待温度稳定后继续加入聚酯纤维，再次升温至150-160℃，保温3-5h，再降温至70-80℃，最后待温度稳定后加入三氟乙酸使固含量为42-48wt％，得到纤维材料混合物；
所述炭黑包括喷雾炭黑、MT炭黑和白炭黑中至少一种；
所述促进剂包括促进剂TMTD和促进剂CZ中至少一种；
所述氧化物包括氧化钙、氧化镁、氧化锌、氧化铝和氧化铅中至少一种。
本发明为了解决其技术问题所采用的进一步技术方案是：
进一步地说，所述氟橡胶材料的组分(按重量份数计)包括生胶100份、双酚AF1.2份、促进剂0.5份、氧化物25份、炭黑20份、硬脂酸1.0份、硫磺0.3份、树脂材料4份、纤维材料0.6份、抗老剂0.6份、稳定剂0.5份和催化剂2份。
进一步地说，所述炭黑的粒径为100～130nm。
进一步地说，所述氧化物的粒径为80-90μm。
进一步地说，所述稳定剂为钡锌稳定剂。
进一步地说，所述抗老剂为柠檬酸。
进一步地说，所述催化剂为氧化铋、氧化铁或氧化锑的一种。
所述的一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料的制备工艺，包括以下步骤：
S1、塑炼：将生胶按重量份数放入开炼机，温度为70-80℃，开炼机辊距为0.4-0.9mm，薄通5-7次，检测可塑度至≥0.5停止；
S2、混炼：在塑炼后的生胶中加入氧化物、双酚AF、炭黑、硬脂酸、树脂材料、纤维材料、抗老剂、稳定剂和催化剂于密炼机中密炼，密炼温度为150-160℃，密炼时间为15-30min，冷却至70-80℃；
S3、成型：在混炼后得到的混合物料中加入硫磺和促进剂于开炼机上混炼，温度70-80℃，辊距为2-3mm，打三角包5次，混炼时间为15-20min，成型下片，冷却至<35℃。
本发明的有益效果是：本发明在生胶中添加双酚AF、促进剂、氧化物、炭黑、硬脂酸、硫磺、树脂材料、纤维材料、抗老剂、稳定剂和催化剂，并通过新的加工工艺使制得的氟橡胶具有优越的耐高温、抗热撕裂性能，尤其适用于发动机油封行业：
具体为：
1、生胶选用偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物，其加热融化后，在聚丙烯酸酯的作用下粘合成胶状物，提高偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物之间的交联密度，从而提高了氟橡胶的撕裂强度；
2、聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂的混合物具有较佳的耐高温性和化学稳定性，且三者的混合物在pH为5-6时，性能最佳，其添加到生胶中能够提高氟橡胶的耐高温性；
3、氨纶纤维、玻璃纤维和聚酯纤维三者交联成一定的网状结构，能够被无限制地伸长，使氟橡胶具有较高的回弹性、断裂强度和断裂伸度；
4、本发明的原料经过塑炼、混炼、成型工艺制得氟橡胶，制备工艺经济实用，制备过程简单，成本低，容易实现规模化生产，具有实用性。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例：一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料，所述氟橡胶材料的组分(按重量份数计)包括生胶100-150份、双酚AF1-3份、促进剂0.1-1份、氧化物20-30份、炭黑10-20份、硬脂酸1-3份、硫磺0.1-0.5份、树脂材料2-5份、纤维材料0.4-0.9份、抗老剂0.5-0.7份、稳定剂0.2-0.6份和催化剂1-3份；
所述生胶包括偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物，所述偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物四者的重量份数比为1：(20-40)：1：(15-50)；所述生胶由以下步骤制得：将偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物按重量份数比依次加入搅拌机中，加入聚丙烯酸酯，在20-30℃的温度下搅拌2-3h，得到生胶；
所述树脂材料包括聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂；所述聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂三者的重量份数比为1：(2-3)：(1.5-2.5)；所述树脂材料由以下步骤制得：将聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂按重量份数比依次加入搅拌机中，在50-80℃的温度下搅拌1-1.5h，再加入水调其pH至5-6，得到树脂材料混合物；
所述纤维材料包括氨纶纤维、玻璃纤维和聚酯纤维，所述氨纶纤维、玻璃纤维和聚酯纤维三者的重量份数比为(0.1-0.7)：(0.3-0.5)：1；所述纤维材料由以下步骤制得：将氨纶纤维和玻璃纤维按重量份数比依次加入油温机中，升温至230-240℃，保温2-3h，再降温至50-60℃，待温度稳定后继续加入聚酯纤维，再次升温至150-160℃，保温3-5h，再降温至70-80℃，最后待温度稳定后加入三氟乙酸使固含量为42-48wt％，得到纤维材料混合物；
所述炭黑包括喷雾炭黑、MT炭黑和白炭黑中至少一种；
所述促进剂包括促进剂TMTD和促进剂CZ中至少一种；
所述氧化物包括氧化钙、氧化镁、氧化锌、氧化铝和氧化铅中至少一种。
所述炭黑的粒径为100～130nm。
所述氧化物的粒径为80-90μm。
所述稳定剂为钡锌稳定剂。
所述抗老剂为柠檬酸。
所述催化剂为氧化铋、氧化铁或氧化锑的一种。
所述的一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料的制备工艺，包括以下步骤：
S1、塑炼：将生胶按重量份数放入开炼机，温度为70-80℃，开炼机辊距为0.4-0.9mm，薄通5-7次，检测可塑度至≥0.5停止；
S2、混炼：在塑炼后的生胶中加入氧化物、双酚AF、炭黑、硬脂酸、树脂材料、纤维材料、抗老剂、稳定剂和催化剂于密炼机中密炼，密炼温度为150-160℃，密炼时间为15-30min，冷却至70-80℃；
S3、成型：在混炼后得到的混合物料中加入硫磺和促进剂于开炼机上混炼，温度70-80℃，辊距为2-3mm，打三角包5次，混炼时间为15-20min，成型下片，冷却至<35℃。
实施例1-实施例4各组分的重量份数如下表1所示：
表1：
对实施例1-实施例4进行耐热性能测试及抗撕裂性能测试，并与现有技术的氟橡胶进行对比，结果如表2所示：
由表2可知，本发明的实施例与对比例相比，产品的拉伸强度及断裂伸长率都明显高于对比例，因此，本发明的产品具有优越的耐高温、抗热撕裂性能。
本发明的工作原理如下：
本发明在生胶中添加双酚AF、促进剂、氧化物、炭黑、硬脂酸、硫磺、树脂材料、纤维材料、抗老剂、稳定剂和催化剂，并通过新的加工工艺使制得的氟橡胶具有优越的耐高温、抗热撕裂性能，尤其适用于发动机油封行业。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料，其特征在于：所述氟橡胶材料的组分(按重量份数计)包括生胶100-150份、双酚AF1-3份、促进剂0.1-1份、氧化物20-30份、炭黑10-20份、硬脂酸1-3份、硫磺0.1-0.5份、树脂材料2-5份、纤维材料0.4-0.9份、抗老剂0.5-0.7份、稳定剂0.2-0.6份和催化剂1-3份；
所述生胶包括偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物；所述偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物四者的重量份数比为1：(20-40)：1：(15-50)；所述生胶由以下步骤制得：将偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基醚和六氟丙烯三元共聚物按重量份数比依次加入搅拌机中，加入聚丙烯酸酯，在20-30℃的温度下搅拌2-3h，得到生胶；
所述树脂材料包括聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂；所述聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂三者的重量份数比为1：(2-3)：(1.5-2.5)；所述树脂材料由以下步骤制得：将聚乙烯树脂、ABS树脂和陶瓷树脂按重量份数比依次加入搅拌机中，在50-80℃的温度下搅拌1-1.5h，再加入水调其pH至5-6，得到树脂材料混合物；
所述纤维材料包括氨纶纤维、玻璃纤维和聚酯纤维；所述氨纶纤维、玻璃纤维和聚酯纤维三者的重量份数比为(0.1-0.7)：(0.3-0.5)：1；所述纤维材料由以下步骤制得：将氨纶纤维和玻璃纤维按重量份数比依次加入油温机中，升温至230-240℃，保温2-3h，再降温至50-60℃，待温度稳定后继续加入聚酯纤维，再次升温至150-160℃，保温3-5h，再降温至70-80℃，最后待温度稳定后加入三氟乙酸使固含量为42-48wt％，得到纤维材料混合物；
所述炭黑包括喷雾炭黑、MT炭黑和白炭黑中至少一种；
所述促进剂包括促进剂TMTD和促进剂CZ中至少一种；
所述氧化物包括氧化钙、氧化镁、氧化锌、氧化铝和氧化铅中至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料，其特征在于：所述氟橡胶材料的组分(按重量份数计)包括生胶100份、双酚AF1.2份、促进剂0.5份、氧化物25份、炭黑20份、硬脂酸1.0份、硫磺0.3份、树脂材料4份、纤维材料0.6份、抗老剂0.6份、稳定剂0.5份和催化剂2份。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料，其特征在于：所述炭黑的粒径为100～130nm。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料，其特征在于：所述氧化物的粒径为80-90μm。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料，其特征在于：所述稳定剂为钡锌稳定剂。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料，其特征在于：所述抗老剂为柠檬酸。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料，其特征在于：所述催化剂为氧化铋、氧化铁或氧化锑的一种。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温、抗热撕裂氟橡胶材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、塑炼：将生胶按重量份数放入开炼机，温度为70-80℃，开炼机辊距为0.4-0.9mm，薄通5-7次，检测可塑度至≥0.5停止；
S2、混炼：在塑炼后的生胶中加入氧化物、双酚AF、炭黑、硬脂酸、树脂材料、纤维材料、抗老剂、稳定剂和催化剂于密炼机中密炼，密炼温度为150-160℃，密炼时间为15-30min，冷却至70-80℃；
S3、成型：在混炼后得到的混合物料中加入硫磺和促进剂于开炼机上混炼，温度70-80℃，辊距为2-3mm，打三角包5次，混炼时间为15-20min，成型下片，冷却至<35℃。
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