CN109517304B - 一种超耐磨氟橡胶混炼胶及其制备方法 - Google Patents

一种超耐磨氟橡胶混炼胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超耐磨氟橡胶混炼胶及其制备方法，该胶混炼胶按重量份数比包括下列组分制成：高门尼氟橡胶生胶100份、硫化剂3‑5份、填料20‑50份、聚四氟乙烯5‑10份、碳纤维5‑10份、氧化锌空心四足晶须1.5‑2份及防护蜡0.5‑2份。通过本发明各配方成分和工艺所制得的氟橡胶混炼胶，相比现有的氟橡胶混炼胶具有更优异的物理机械性能，良好的加工性能以及耐冲击、耐磨性能。

Description

一种超耐磨氟橡胶混炼胶及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶技术领域，具体地说是涉及一种超耐磨氟橡胶混炼胶及其制备方法。
背景技术
氟橡胶是指主链或者侧链的碳原子上含有氟原子的一种高分子弹性体。由于聚合物链上含有氟原子，使得它具有比一般橡胶更加优异的性能，如耐高温、耐油、耐各种强酸及化学品的腐蚀，抗臭氧及各种氧化剂，抗辐射等特性。氟橡胶已广泛应用于军工航天、石油化工、机械制造、建筑工程、仪器仪表及汽车制造等领域。
氟橡胶虽然比其他橡胶具有优异的性能，但它也有不足之处。氟橡胶的耐磨性较差，氟橡胶制品在高速旋转的环境下容易出现产品开裂，损坏的现象，严重影响其使用寿命，这给氟橡胶的使用带来局限性。
发明内容
本发明提供一种超耐磨氟橡胶混炼胶，其耐磨性好，本发明还提供其制备方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种超耐磨氟橡胶混炼胶，其按重量份数比包括下列组分制成：高门尼氟橡胶生胶100份、硫化剂3-5份、填料20-50份、聚四氟乙烯5-10份、碳纤维5-10份、氧化锌空心四足晶须1.5-2份及防护蜡0.5-2份。
优选地，所述高门尼氟橡胶生胶为120门尼粘度的二元氟橡胶生胶。
优选地，所述氧化锌空心四足晶须采用采用专利号200510012467.9所述的制备方法制成。
优选地，所述填料为氧化镁、氢氧化钙、硅酸钙中的一种或几种。
优选地，所述防护蜡为石蜡、微晶蜡或聚乙烯蜡。
一种超耐磨氟橡胶混炼胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)先将填料、聚四氟乙烯、碳纤维、防护蜡在带有搅拌的密闭混料机中进行混合，得到混合均匀的粉料混合物；
(2)将高门尼氟橡胶生胶在开炼机上进行热炼，辊距4-5mm，热炼10-15min，温度控制在50-80℃；
(3)将粉料混合物、硫化剂、氧化锌空心四足晶须依次加入至开炼机的高门尼氟橡胶生胶中，进行混炼，混炼时间20-25min，温度控制在80-90℃，开炼机辊距控制在0.5-2mm；
(4)出片，包装。
优选地，所述步骤(1)的混料机转速为100r/s，混合10min。
本发明的有益效果主要体现在以下：
(1)本发明配方中通过选用高门尼氟橡胶生胶，提高胶料挺性，能加强粒径较小粉料的分散，解决因分散不好出现产品烂疤等现象，进一步提高胶料机械性能，使硫化产品在高压、高冲击、高速旋转时表现良好性能。
(2)本发明各配方用量和制备工艺相互作用，通过加入聚四氟乙烯，减少胶料磨擦系数，增加自润滑性，同时加入碳纤维，改善胶料耐磨和耐温性能，使产品在高速运动中产生热量有效传递，减少胶料因发热造成损坏，更利于耐磨，有效的改善了氟橡胶混炼胶的物理机械性能，具有更好的稳定性，使其更加广泛地适用于高速旋转电动电具等环境。另外，氧化锌空心四足晶须为空心四足状，其独特的立体空心足部可填充组分，与其它组分的抓着力更大，结合能力更强，对增强混炼胶整体的结合力和耐磨性具有很明显的提升作用。
(3)通过本发明各配方成分和工艺所制得的氟橡胶混炼胶，相比现有的氟橡胶混炼胶具有更优异的物理机械性能，良好的加工性能以及耐冲击、耐磨性能。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种超耐磨氟橡胶混炼胶，其按重量份数比包括下列组分制成：
高门尼氟橡胶生胶100份、硫化剂VC-50 5份、氧化镁6份、氢氧化钙4份、硅酸钙20份、聚四氟乙烯6份、碳纤维6份、氧化锌空心四足晶须2份及防护蜡1份。
所述高门尼氟橡胶生胶为120门尼粘度的二元氟橡胶生胶。
所述氧化锌空心四足晶须采用专利号200510012467.9所述的制备方法制成。具体可按其实施例1的制备方法制备。具体为：
精选氧化锌0.5克、炭粉1.5克、聚乙烯醇0.7克、蒸馏水0.3毫升；将氧化锌0.5克，炭粉1.5克分别置于玛瑙研钵中，用研磨棒分别研磨成细粉，然后用300目的筛网分别进行过筛，反复研磨，反复过筛，留置细粉，去除粗粉；将留置的细粉分别在60℃±3℃的烘干箱中烘干，将烘干后的细粉按组合配比进行混合，并用磁力搅拌器进行均匀搅拌，然后进行二次研磨；
将聚乙烯醇0.7克、蒸馏水0.3毫升在60℃±3℃加热状态下进行混合、搅拌成粘稠状溶液，即聚乙烯醇溶液，然后将混合、二次研磨的氧化锌、炭粉放入聚乙烯醇溶液内，搅拌均匀，成粘状物，然后将粘状物置于数个圆环形模具中，用压制机压制成数个圆环形坯状物；
压制成型的圆环形坯状物置于石英产物舟中，开启烧结炉电源，当烧结炉内的温度升至1000℃时，将石英舟及其中的坯状物一起放入烧结炉内，当温度升至1050℃时，恒温保温15分钟，然后关断烧结炉电源，打开烧结炉，取出石英产物舟及其产物，置于坩埚容器内，在洁净的空气环境中自然冷却至20℃±3℃，石英产物舟内的白色产物即为氧化锌空心四足晶须束，研磨过筛后可得到产物细粉，即氧化锌空心四足晶须。
所述填料为氧化镁、氢氧化钙、硅酸钙中的一种或几种。
所述防护蜡为石蜡、微晶蜡或聚乙烯蜡。
所述硫化剂VC-50为氟橡胶专用硫化剂,杜邦命名VC-50。
上述一种超耐磨氟橡胶混炼胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)先将填料、聚四氟乙烯、碳纤维、防护蜡在带有搅拌的密闭混料机中进行混合，混料机转速为100r/s，混合10min，得到混合均匀的粉料混合物；
(2)将高门尼氟橡胶生胶在开炼机上进行热炼，辊距4.5mm，热炼12min，温度控制在65℃；
(3)将粉料混合物、硫化剂、氧化锌空心四足晶须依次加入至开炼机的高门尼氟橡胶生胶中，进行混炼，混炼时间25min，温度控制在80℃，开炼机辊距控制在0.5mm；
(4)出片，包装。
实施例2
一种超耐磨氟橡胶混炼胶，其按重量份数比包括下列组分制成：
高门尼氟橡胶生胶100份、硫化剂VC-50 4份、氧化镁8份、氢氧化钙3份、硅酸钙25份、聚四氟乙烯10份、碳纤维8份、氧化锌空心四足晶须1.8份及防护蜡0.8份。
所述高门尼氟橡胶生胶为120门尼粘度的二元氟橡胶生胶。
所述氧化锌空心四足晶须采用采用专利号200510012467.9所述的制备方法制成。
所述填料为氧化镁、氢氧化钙、硅酸钙中的一种或几种。
所述防护蜡为石蜡、微晶蜡或聚乙烯蜡。
上述一种超耐磨氟橡胶混炼胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)先将填料、聚四氟乙烯、碳纤维、防护蜡在带有搅拌的密闭混料机中进行混合，混料机转速为100r/s，混合10min，得到混合均匀的粉料混合物；
(2)将高门尼氟橡胶生胶在开炼机上进行热炼，辊距5mm，热炼15min，温度控制在80℃；
(3)将粉料混合物、硫化剂、氧化锌空心四足晶须依次加入至开炼机的高门尼氟橡胶生胶中，进行混炼，混炼时间20min，温度控制在85℃，开炼机辊距控制在1mm；
(4)出片，包装。
实施例3
一种超耐磨氟橡胶混炼胶，其按重量份数比包括下列组分制成：
高门尼氟橡胶生胶100份、硫化剂VC-50 3份、氧化镁10份、氢氧化钙8份、硅酸钙15份、聚四氟乙烯5份、碳纤维10份、氧化锌空心四足晶须1.5份及防护蜡2份。
所述高门尼氟橡胶生胶为120门尼粘度的二元氟橡胶生胶。
所述氧化锌空心四足晶须采用采用专利号200510012467.9所述的制备方法制成。
所述填料为氧化镁、氢氧化钙、硅酸钙中的一种或几种。
所述防护蜡为石蜡、微晶蜡或聚乙烯蜡。
上述一种超耐磨氟橡胶混炼胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)先将填料、聚四氟乙烯、碳纤维、防护蜡在带有搅拌的密闭混料机中进行混合，混料机转速为100r/s，混合10min，得到混合均匀的粉料混合物；
(2)将高门尼氟橡胶生胶在开炼机上进行热炼，辊距4mm，热炼10min，温度控制在50℃；
(3)将粉料混合物、硫化剂、氧化锌空心四足晶须依次加入至开炼机的高门尼氟橡胶生胶中，进行混炼，混炼时间23min，温度控制在90℃，开炼机辊距控制在2mm；
(4)出片，包装。
实验
对比例1
对比例1和实施例1的不同之处在于，氟橡胶生胶为30门尼粘度的二元氟橡胶生胶，配方组分中不含有聚四氟乙烯、碳纤维、氧化锌空心四足晶须，制备方法中添加相应组分的步骤省略。
对比例2
对比例2和实施例1的不同之处在于，氟橡胶生胶为50门尼粘度的二元氟橡胶生胶。配方组分中不含有聚四氟乙烯、碳纤维、氧化锌空心四足晶须，制备方法中添加相应组分的步骤省略。
对比例3
对比例3和实施例1的不同之处在于，氟橡胶生胶为70门尼粘度的二元氟橡胶生胶。配方组分中不含有聚四氟乙烯、碳纤维、氧化锌空心四足晶须，制备方法中添加相应组分的步骤省略。
对比例4
对比例4和实施例1的不同之处在于，配方组分中不含有聚四氟乙烯、碳纤维、氧化锌空心四足晶须，制备方法中添加相应组分的步骤省略。
对比例1-4的配方组分见表1。
表1对比例1-4的混炼胶的配方组分表(按重量份数比计)
配方组分 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
30门尼粘度的二元氟橡胶生胶 100 0 0 0
50门尼粘度的二元氟橡胶生胶 0 100 0 0
70门尼粘度的二元氟橡胶生胶 0 0 100 0
120门尼粘度的二元氟橡胶生胶 0 0 0 100
硫化剂VC-50 5 5 5 5
氧化镁 6 6 6 6
氢氧化钙 4 4 4 4
硅酸钙 20 20 20 20
石蜡 1 1 1 1
表2对比例1-3的混炼胶的性能参数表
Figure GDA0002755140130000071
从表2的工艺性能测试结果表可以看出，对比例4产品挺性好，回弹性好。
对对比例1-4进一步做耐冲击、耐磨测试，电动工具模仿试验结果如下：
表3测试结果表
Figure GDA0002755140130000072
上表结果显示，120门尼粘度的二元氟橡胶生胶制得的对比例4产品具有更低的摩擦系数和更久的抗冲击性能。
对比例5
对比例5和实施例1的不同之处在于，配方组分中不含有碳纤维、氧化锌空心四足晶须，制备方法中添加相应组分的步骤省略。
对比例6
对比例6和实施例1的不同之处在于，配方组分中不含有聚四氟乙烯、氧化锌空心四足晶须，制备方法中添加相应组分的步骤省略。
对比例7
对比例7和实施例1的不同之处在于，配方组分中不含有氧化锌空心四足晶须，制备方法中添加相应组分的步骤省略。
表4混炼胶的性能参数表
Figure GDA0002755140130000081
通过对表4配方进行测试，进一步做耐冲击、耐磨测试，电动工具模仿试验结果如下：
表5测试结果表
Figure GDA0002755140130000082
Figure GDA0002755140130000091
上表结果显示，本发明通过氟橡胶生胶并用聚四氟乙烯、碳纤维、氧化锌空心四足晶须后的配方(实施例1)具有更低的摩擦系数和更久的抗冲击性能。
尽管发明人已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域一个熟练的技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种超耐磨氟橡胶混炼胶，其特征在于：其按重量份数比包括下列组分制成：
高门尼氟橡胶生胶100份、硫化剂3-5份、填料20-50份、聚四氟乙烯5-10份、碳纤维5-10份、氧化锌空心四足晶须1.5-2份及防护蜡0.5-2份；
所述高门尼氟橡胶生胶为120门尼粘度的二元氟橡胶生胶；
所述氧化锌空心四足晶须采用以下制备方法制成：
精选氧化锌0.5克、炭粉1.5克、聚乙烯醇0.7克、蒸馏水0.3毫升；将氧化锌0.5克，炭粉1.5克分别置于玛瑙研钵中，用研磨棒分别研磨成细粉，然后用300目的筛网分别进行过筛，反复研磨，反复过筛，留置细粉，去除粗粉；将留置的细粉分别在60℃±3℃的烘干箱中烘干，将烘干后的细粉按组合配比进行混合，并用磁力搅拌器进行均匀搅拌，然后进行二次研磨；
将聚乙烯醇0.7克、蒸馏水0.3毫升在60℃±3℃加热状态下进行混合、搅拌成粘稠状溶液，即聚乙烯醇溶液，然后将混合、二次研磨的氧化锌、炭粉放入聚乙烯醇溶液内，搅拌均匀，成粘状物，然后将粘状物置于数个圆环形模具中，用压制机压制成数个圆环形坯状物；
压制成型的圆环形坯状物置于石英产物舟中，开启烧结炉电源，当烧结炉内的温度升至1000℃时，将石英舟及其中的坯状物一起放入烧结炉内，当温度升至1050℃时，恒温保温15分钟，然后关断烧结炉电源，打开烧结炉，取出石英产物舟及其产物，置于坩埚容器内，在洁净的空气环境中自然冷却至20℃±3℃，石英产物舟内的白色产物即为氧化锌空心四足晶须束，研磨过筛后可得到产物细粉，即氧化锌空心四足晶须。
2.如权利要求1所述的一种超耐磨氟橡胶混炼胶，其特征在于：所述填料为氧化镁、氢氧化钙、硅酸钙中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种超耐磨氟橡胶混炼胶，其特征在于：所述防护蜡为石蜡、微晶蜡或聚乙烯蜡。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种超耐磨氟橡胶混炼胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)先将填料、聚四氟乙烯、碳纤维、防护蜡在带有搅拌的密闭混料机中进行混合，得到混合均匀的粉料混合物；
(2)将高门尼氟橡胶生胶在开炼机上进行热炼，辊距4-5mm，热炼10-15min，温度控制在50-80℃；
(3)将粉料混合物、硫化剂、氧化锌空心四足晶须依次加入至开炼机的高门尼氟橡胶生胶中，进行混炼，混炼时间20-25min，温度控制在80-90℃，开炼机辊距控制在0.5-2mm；
(4)出片，包装。
5.如权利要求4所述的一种超耐磨氟橡胶混炼胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的混料机转速为100r/s，混合10min。
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