CN110734586B - 一种改性氟化石墨烯制备含氟丁腈橡胶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改性氟化石墨烯制备含氟丁腈橡胶的方法,包含:(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入乙醇、氟化石墨烯,冰水混合物中超声8~12h,在氟化石墨烯分散液中滴加离子液体,冰水混合物中下搅拌6~10h,得到离子液体改性氟化石墨烯乳液。(2)胶乳凝聚:在烧杯中加入丁腈胶乳、离子液体改性氟化石墨烯乳液(1),超声分散30min~1h,将丁腈胶乳与离子液体改性氟化石墨烯混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在0~15℃温度下,边加入凝聚剂边加入软水,在50~70℃搅拌2~5h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种离子液体改性氟化石墨烯制备含氟乳聚丁苯橡胶的方法,具体是一种利用乳液法制备含氟乳聚丁苯橡胶的方法。
背景技术
氟化石墨烯是石墨烯部分氟化或者全部氟化的结果,它保留了部分石墨烯的Sp2结构和自身的Sp3结构。氟化石墨烯是一种二维平面结构,其中碳原子和氟原子是以共价键的形式结合的。氟化石墨烯具有表面能低、疏水性强及带隙宽等优异的物理化学性能,还具有优异的耐高温性,化学稳定性等。离子液体是指由有机阳离子与有机或无机阴离子组成的熔点低于100℃的盐。它具有几乎为零的蒸汽压、良好的热稳定性、极大的电化学窗口以及结构可设计性,在各个领域已引起广泛的关注。在橡胶工业中,离子液体可用于橡胶加氢反应中的绿色溶剂,可用作橡胶硫化的促进剂,还可以用于无机填料的表面改性等。
CN104893042A公开了一种含离子液体改性氧化石墨烯的橡胶硫化胶及其制备方法,所述橡胶硫化胶以质量份计,包含橡胶100份,离子液体改性氧化石墨烯2-6份,氧化锌2-10份,硬脂酸1-5份,硫化促进剂1-3份,防老剂2-5份,硫化剂1-4份。本发明制备步骤简单方便,适合大规模应用;制备得到的橡胶硫化胶兼具优异力学、导热和耐溶剂等性能。
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CN103102514A公开了一种离子液体改性的含氧化石墨烯的天然橡胶硫化胶,利用离子液体通过固体研磨法改性得到氧化石墨烯,再将改性的氧化石墨烯与天然橡胶在开炼机或密炼机上进行机械混炼,同时加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂、硫化剂、炭黑等配方,得到含离子液体改性的氧化石墨烯的天然橡胶混炼胶,再通过硫化加工,即可得到本发明的含离子液体改性的氧化石墨烯/天然橡胶硫化胶。本发明利用离子液体通过固体研磨的方法来制备改性的氧化石墨烯。利用离子液体改性的氧化石墨烯和炭黑的协同作用,可以同时提高硫化胶的导热系数和力学性能。本发明提供了一种新型工艺简单、性能优异的改性氧化石墨烯/天然橡胶硫化胶的制备方法。
CN103102514B公开了一种离子液体改性的含氧化石墨烯的天然橡胶硫化胶,利用离子液体通过固体研磨法改性得到氧化石墨烯,再将改性的氧化石墨烯与天然橡胶在开炼机或密炼机上进行机械混炼,同时加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂、硫化剂、炭黑等配方,得到含离子液体改性的氧化石墨烯的天然橡胶混炼胶,再通过硫化加工,即可得到本发明的含离子液体改性的氧化石墨烯/天然橡胶硫化胶。本发明利用离子液体通过固体研磨的方法来制备改性的氧化石墨烯。利用离子液体改性的氧化石墨烯和炭黑的协同作用,可以同时提高硫化胶的导热系数和力学性能。本发明提供了一种新型工艺简单、性能优异的改性氧化石墨烯/天然橡胶硫化胶的制备方法。
US2014316028(A1)、WO2013097605(A1)公开了一种制备完全剥离的石墨烯/橡胶纳米复合材料的方法。其工艺是将乳液经絮凝过程,或喷雾干燥复合乳液,保持氧化石墨烯/橡胶复合乳液在液体状态下的形态,实现了高度分散和高度分层形态分散在纳米尺度。同时,一种物质能够产生离子键或化学氧化石墨烯的表面官能团键加入到氧化石墨烯/水溶胶,作为表面活性剂,从而增加了氧化石墨烯和橡胶之间的界面粘结。复合材料进行后续的配方和硫化制备硫化胶与动态性能,如抗拉强度高,应力在一定的伸长率、撕裂强度等,并能显著提高其耐磨性和硫化胶的空气阻隔性能,实现简单,成本低,节能,易工业化,具有广泛的适用性,和良好的经济效益和社会效益。
WO2015065539(A3)、WO2015065539(A2)公开了一种用离子液体十六烷基三甲基溴化铵改性的氧化石墨烯(S-Go)与弹性体苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)纳米复合材料/羧甲基纤维素粘合剂用于电池添加剂。
发明内容
本发明目的在于提供一种离子液体改性氟化石墨烯制备含氟丁腈橡胶的方法,制得的丁腈橡胶具有优异的耐油性能和力学性能。
为此,本发明提供一种离子液体改性氟化石墨烯制备含氟丁腈橡胶的方法,包含以下步骤:
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入600~1000质量份的乙醇,加入100质量份氟化石墨烯,在冰水混合物中超声8~12h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1200~1500质量份离子液体,在冰水混合物中搅拌6~10h,得到离子液体改性氟化石墨烯乳液。
(2)胶乳凝聚:将100质量份丁腈胶乳加入烧杯中,加入5~20质量份离子液体改性氟化石墨烯乳液(由步骤(1)制得),超声分散30min~1h,将丁腈胶乳与离子液体改性氟化石墨烯的混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在0~15℃凝聚温度下,边加入3~15质量份凝聚剂边加入20~100质量份软水,在50~70℃搅拌2~5h后进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
本发明所述的离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备中离子液体为咪唑盐,如选自1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)、1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐其中的一种或几种。
本发明所述的乙醇为无水乙醇,纯度为99.5%。
本发明所述的离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备中氟化石墨烯为层数少于20层的氟化石墨烯,氟化石墨烯与离子液体的质量比为1:12~1:15。
本发明所述的胶乳凝聚中凝聚剂为饱和NaCl水溶液,用量为3~15质量份。
本发明所述的方法,其中,所述丁腈胶乳中丙烯腈质量百分含量为25%~33%。
本发明所述的方法,其中,所述氟化石墨烯与所述离子液体的质量比为1:12~1:15。
本发明所述的方法,步骤(1)中,所述搅拌时间为6~10h。
本发明所述的方法,其中,所述乙醇为无水乙醇,纯度为99.5%。
本发明所得聚合物性能:
结合丙烯腈含量(质量)28%~35%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃40~80,拉伸强度≥11.0MPa,扯断伸长率≥220,300%定伸应力≥15.0MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率≥7.5%,压缩永久变形≥20%。
本发明所述的离子液体改性氟化石墨烯制备含氟丁腈橡胶的方法,咪唑盐类离子液体改性氟化石墨烯,利用咪唑盐类离子液体和氟化石墨烯间π-π键之间的相互作用,对氟化石墨烯表面进行改性而不破坏表面结构;氟原子的引入,氟原子与碳原子组成的C-F键能很高,不易受到化学品的侵蚀,加入到丁腈橡胶中,赋予丁腈橡胶较好的耐油性;氟原子的存在,在其强电子效应和对C-C键的屏蔽保护作用下,使C-C键的键长缩短,键能增加,提高了橡胶的耐腐蚀性和刚性。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例,下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件。
所需药品均为市售工业品;
丁腈胶乳是丁二烯与丙烯腈乳液聚合制得的胶乳,丙烯腈质量百分含量为25%~33%。
软水指的是不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水,通常把水中钙、镁离子的含量用“硬度”这个指标来表示。硬度1度相当于每升水中含有10毫克氧化钙,低于8度的水称为软水。
测试方法及其标准:
门尼黏度:GB/T 1232.1-2000;
300%定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率:GB/T528-2009;
耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h)。
实施例1
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入1000质量份的乙醇,加入100质量份氟化石墨烯,冰水混合物中超声10h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1200质量份1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐,冰水混合物中下搅拌10h,得到1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性氟化石墨烯乳液。
(2)胶乳凝聚:将100质量份丁腈胶乳加入烧杯中,加入5质量份1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性氟化石墨烯乳液(1),超声分散30min,将丁腈胶乳与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性氟化石墨烯混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在0℃凝聚温度下,边加入5质量份饱和NaCl水溶液边加入50质量份软水,在60℃搅拌3h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)29%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃45,拉伸强度12.8MPa,扯断伸长率256,300%定伸应力15.5MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率8.0%,压缩永久变形21%。
对比例1
实验条件同实施例1,只是氟化石墨烯未用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性,直接在(2)中加入。按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)26%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃40,拉伸强度11.0MPa,扯断伸长率212,300%定伸应力13.6MPa,耐油性能(ASTM1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率6.5%,压缩永久变形18%。
实施例2
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入600质量份的乙醇,加入100质量份氟化石墨烯,冰水混合物中超声8h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1500质量份1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐),冰水混合物中下搅拌10h,得到1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯乳液。
(2)胶乳凝聚:将100质量份丁腈胶乳加入烧杯中,加入10质量份1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯乳液(1),超声分散1h,将丁腈胶乳与1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在5℃凝聚温度下,边加入5质量份饱和NaCl水溶液边加入100质量份软水,在70℃搅拌5h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)32%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃65,拉伸强度12.3MPa,扯断伸长率228,300%定伸应力15.2MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率8.1%,压缩永久变形22%。
对比例2
实验条件同实施例2,只是氟化石墨烯未用1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性,直接在(2)中加入。按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)27%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃42,拉伸强度10.5MPa,扯断伸长率196,300%定伸应力13.4MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率7.0%,压缩永久变形18.3%。
实施例3
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入1000质量份的乙醇,加入100质量份氟化石墨烯,冰水混合物中超声10h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1200质量份1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐,冰水混合物中下搅拌10h,得到1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐改性氟化石墨烯乳液。
(2)胶乳凝聚:将100质量份丁腈胶乳加入烧杯中,加入5质量份1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐改性氟化石墨烯乳液(1),超声分散30min,将丁腈胶乳与1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐改性氟化石墨烯混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在0℃凝聚温度下,边加入5质量份饱和NaCl水溶液边加入50质量份软水,在60℃搅拌3h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)31%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃48,拉伸强度13.5MPa,扯断伸长率260,300%定伸应力15.8MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率8.0%,压缩永久变形20%。
对比例3
实验条件同实施例3,只是氟化石墨烯未用1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐改性,直接在(2)中加入。按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)26%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃42,拉伸强度11.5MPa,扯断伸长率210,300%定伸应力13.0MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T1690,100℃×70h):体积变化率6.5%,压缩永久变形18%。
实施例4
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入700质量份的乙醇,加入100质量份氟化石墨烯,冰水混合物中超声8~12h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1500质量份1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐,冰水混合物中下搅拌8h,得到1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐改性氟化石墨烯乳液。
(2)胶乳凝聚:将100质量份丁腈胶乳加入烧杯中,加入5质量份1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐改性氟化石墨烯乳液(1),超声分散40min,将丁腈胶乳与1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐改性氟化石墨烯混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在10℃凝聚温度下,边加入15质量份饱和NaCl水溶液边加入50质量份软水,在60℃搅拌3h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)34%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃75,拉伸强度15.1MPa,扯断伸长率257,300%定伸应力17.3MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率8.6%,压缩永久变形22.8%。
对比例4
实验条件同实施例4,只是未加入氟化石墨烯,直接在(2)中加入1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐。按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)27%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃54,拉伸强度13.6MPa,扯断伸长率201,300%定伸应力15.2MPa,耐油性能(ASTM1#油,GB/T1690,100℃×70h):体积变化率6.8%,压缩永久变形18.3%。
实施例5
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入800质量份的乙醇,加入100质量份氟化石墨烯,冰水混合物中超声10h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1200质量份1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐,冰水混合物中下搅拌7h,得到1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性氟化石墨烯乳液。
(2)胶乳凝聚:将100质量份丁腈胶乳加入烧杯中,加入15质量份1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性氟化石墨烯乳液(1),超声分散1h,将丁腈胶乳与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性氟化石墨烯混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在15℃凝聚温度下,边加入8质量份饱和NaCl水溶液边加入80质量份软水,在55℃搅拌5h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)28%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃44,拉伸强度13.5MPa,扯断伸长率237,300%定伸应力16.2MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率8.4%,压缩永久变形23%。
对比例5
实验条件同实施例5,只是未加入氟化石墨烯,直接在(2)中加入1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)24%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃38,拉伸强度11.7MPa,扯断伸长率203,300%定伸应力14.1MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T1690,100℃×70h):体积变化率7.2%,压缩永久变形19.1%。
实施例6
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入700质量份的乙醇,加入100质量份氟化石墨烯,冰水混合物中超声8~12h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1500质量份1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐),冰水混合物中下搅拌8h,得到1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯乳液。
(2)胶乳凝聚:将100质量份丁腈胶乳加入烧杯中,加入5质量份1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯乳液(1),超声分散40min,将丁腈胶乳与1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在10℃凝聚温度下,边加入15质量份饱和NaCl水溶液边加入50质量份软水,在60℃搅拌3h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)34%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃75,拉伸强度15.5MPa,扯断伸长率265,300%定伸应力17.8MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率8.0%,压缩永久变形21.8%。
对比例6
实验条件同实施例6,只是未加入氟化石墨烯,直接在(2)中加入1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)。按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)27%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃50,拉伸强度13.0MPa,扯断伸长率210,300%定伸应力15.0MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率6.4%,压缩永久变形17.1%。
实施例7
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入1000质量份的乙醇,加入100质量份氟化石墨烯,冰水混合物中超声12h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1500质量份1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐),冰水混合物中下搅拌10h,得到1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯乳液。
(2)胶乳凝聚:将100质量份丁腈胶乳加入烧杯中,加入16质量份离子液体改性氟化石墨烯乳液(1),超声分散1h,将丁腈胶乳与1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在0℃凝聚温度下,边加入5质量份饱和NaCl水溶液边加入100质量份软水,在65℃搅拌5h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)31%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃48,拉伸强度15.9MPa,扯断伸长率256,300%定伸应力16.0MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率7.5%,压缩永久变形22.5%。
对比例7
实验条件同实施例7,只是未加入1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯。按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)25%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃40,拉伸强度12.5MPa,扯断伸长率203,300%定伸应力14.1MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T1690,100℃×70h):体积变化率6.3%,压缩永久变形18%。
实施例8
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入700质量份的乙醇,加入100质量份氟化石墨烯,冰水混合物中超声12h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1300质量份1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐,冰水混合物中下搅拌10h,得到1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性氟化石墨烯乳液。
(2)胶乳凝聚:将100质量份丁腈胶乳加入烧杯中,加入7质量份1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性氟化石墨烯乳液(1),超声分散1h,将丁腈胶乳与1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性氟化石墨烯混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在0℃凝聚温度下,边加入15质量份饱和NaCl水溶液边加入100质量份软水,在70℃搅拌5h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)29%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃60,拉伸强度12.6MPa,扯断伸长率228,300%定伸应力18.5MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率8.3%,压缩永久变形22%。
对比例8
实验条件同实施例8,只是未加入1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐改性氟化石墨烯。按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)26%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃44,拉伸强度11.3MPa,扯断伸长率204,300%定伸应力15.2MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率6.5%,压缩永久变形20%。
实施例9
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:将烧杯中加入1000质量份的乙醇,加入100质量份氟化石墨烯,冰水混合物中超声12h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1500质量份1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐),冰水混合物中下搅拌10h,得到1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯乳液。
(2)胶乳凝聚:将100质量份丁腈胶乳加入烧杯中,加入16质量份离子液体改性氟化石墨烯乳液(1),超声分散1h,将丁腈胶乳与1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在0℃凝聚温度下,边加入5质量份饱和NaCl水溶液边加入100质量份软水,在65℃搅拌5h进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)31%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃48,拉伸强度15.9MPa,扯断伸长率256,300%定伸应力16.0MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T 1690,100℃×70h):体积变化率7.5%,压缩永久变形22.5%。
对比例9
实验条件同实施例9,只是未加入1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐)改性氟化石墨烯。按照检测标准测得:结合丙烯腈含量(质量)25%,生胶门尼黏度ML(1+4) 100℃40,拉伸强度12.5MPa,扯断伸长率203,300%定伸应力14.1MPa,耐油性能(ASTM 1#油,GB/T1690,100℃×70h):体积变化率6.3%,压缩永久变形18%。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种改性氟化石墨烯制备含氟丁腈橡胶的方法,其特征在于,包含以下步骤:
(1)离子液体改性氟化石墨烯乳液的制备:在600~1000质量份的乙醇中加入100质量份氟化石墨烯,在冰水混合物中超声8~12 h,使氟化石墨烯充分分散,在氟化石墨烯分散液中滴加1200~1500质量份离子液体,在冰水混合物中搅拌后得到离子液体改性氟化石墨烯乳液;
(2)胶乳凝聚:在100质量份丁腈胶乳中加入5~20质量份离子液体改性氟化石墨烯乳液,超声分散30min~1h,将丁腈胶乳与离子液体改性氟化石墨烯的混合液加入凝聚釜搅拌混合30min,在0~15℃凝聚温度下,一边加入3~15质量份凝聚剂,一边加入20~100质量份软水,在50~70℃搅拌2~5h后进行熟化、然后经洗涤、脱水、干燥得到聚合物。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述氟化石墨烯的层数少于20层。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述离子液体为咪唑盐。
4.权利要求3所述的方法,其特征在于所述咪唑盐选自1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐、1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述凝聚剂为饱和NaCl水溶液。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于所述丁腈胶乳是丁二烯与丙烯腈乳液聚合制得的胶乳,丙烯腈质量百分含量为25%~33%。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述氟化石墨烯与所述离子液体的质量比为1:12~1: 15。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,搅拌时间为6~10h。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述乙醇为无水乙醇,纯度为99.5%。
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