CN114437478A - 耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料及其制备方法，所制备的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料组成按重量份计包括：氟橡胶50～90份、加成型液体硅橡胶10～50份、吸酸剂3～8份、补强填充剂20～40份、硫化剂1.5～5份、硫化促进剂1～4份、加工助剂1～4.5份。通过配方调整将液体硅橡胶与氟橡胶共混，控制各组分添加量使得共混胶中各橡胶组分同时硫化且各相之间相容性良好。本发明制备的氟橡胶/硅橡胶复合材料各项性能良好，特别是耐低温性能优异。
Description
技术领域:
本发明属于橡胶复合材料领域，具体涉及一种耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车、航天航空、医药等领域的发展，各行业领域对于材料性能提出的要求越来越苛刻，传统橡胶以及单一橡胶制品的性能己经很难满足日新月异的科技进步所提出的要求，新型特种橡胶以及共混改性并用橡胶的研究开发势在必行。氟橡胶和硅橡胶作为特种橡胶制品，拥有传统橡胶无法比拟的优良性能。其中氟橡胶具有非常良好的耐油耐溶剂、耐高温、耐化学腐蚀性能，在汽车领域有着非常重要的应用；硅橡胶具有良好的耐热老化、耐高低温、阻燃性能。中国发明专利200810219534.8公开了一种氟橡胶与硅橡胶共混物及其制备方法，该混炼胶主要由氟橡胶、硅橡胶、增容剂、吸酸剂、补强填充剂、结构控制剂、硫化剂和交联助剂等混炼而成，具有拉伸强度高、耐溶剂、耐油、耐高低温性能等优点。但是，配方中的增容剂需要单独高温制备，工艺复杂。另外，氟橡胶与硅橡胶共混物需要分阶段完成，且各阶段配方不同，操作复杂，不利于工业化生产。目前国内外现有的氟橡胶与硅橡胶共混物的品种较少。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料及其制备方法，使其具有优异的耐低温性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，原料包括重量份数如下的组分：氟橡胶50～90份、液体硅橡胶10～50份、吸酸剂3～8份、补强填充剂20～40份、硫化剂1.5～5份、硫化促进剂1～4份、加工助剂1～4.5份。
其中，氟橡胶选自如下共聚物，即氟橡胶为偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物，偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物，偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物中的任意一种或多种。
其中，吸酸剂为氧化镁、氧化锌、氢氧化钙中的任意一种或多种。
其中，补强填充剂为气相白炭黑或沉淀白炭黑中的任意一种或多种。
其中，硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷(双2,5)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)中的任意一种或多种。
其中，硫化促进剂为三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC)、三烯丙基氰尿酸酯(TAC)中的任意一种或多种。
其中，加工助剂组成按重量份计为内脱模剂WS2801份、巴西棕榈蜡1.5份、硬脂酸2份。
为进一步实现本发明的目的，耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料包括以下重量份的原料：氟橡胶80份、液体硅橡胶20份、氧化镁3份、氢氧化钙3份、气相白炭黑20份、双2,5 1.5份、TAIC 3.5份、WS280 1份、巴西棕榈蜡1.5份、硬脂酸2份。
本发明的另一目的是提供耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)按照原料配比称取各组分，在开炼机中加入氟橡胶，再依次加入吸酸剂、补强填充剂、加工助剂，混炼均匀，包辊；
(2)向步骤(1)混炼后的氟橡胶中加入液体硅橡胶，后添加硫化剂、硫化促进剂，混炼均匀；
(3)将经过步骤(2)处理的氟橡胶/硅橡胶混炼物料放入硫化模具中，置于硫化机中进行硫化处理，硫化温度为160～180℃，加压15～30吨，硫化时间为5～20min。
(4)将经过步骤(3)处理的氟橡胶/硅橡胶混炼物料在电热鼓风烘箱中进行二段硫化，硫化温度为180～200℃，硫化时间为4～10h。
本发明的有益效果：本发明制备的氟橡胶/硅橡胶复合材料，利用液体硅橡胶流动性好、室温硫化、使用方便的特点，通过整体复合橡胶配方的调整，特别是硫化剂与橡胶互相匹配，使得共混胶中橡胶组分同时硫化且各相之间相容性良好，因此本发明可直接将液体硅橡胶加入到氟橡胶中，大大简化了制备流程，提高了生产效率，同时制备得到的复合材料具有耐高低温、耐油、耐腐蚀等性能，可用于生产各种应用于低温环境的零部件，特别适用于制造汽车用配件，社会效益明显，适合推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不仅限于这些实例，在未脱离本发明宗旨的前提下，所为任何改进均落在本发明的保护范围之内。
实施例1
本实施例的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，按重量份数计，由以下原料组成：氟橡胶80份、液体硅橡胶20份、氧化镁3份、氢氧化钙3份、气相白炭黑20份、双2,5 1.5份、TAIC3.5份、WS280 1份、巴西棕榈蜡1.5份、硬脂酸2份。
按照上述配方称取原料，在开炼机上制备氟橡胶/硅橡胶复合材料，操作步骤如下：
(1)在开炼机中加入氟橡胶，再依次加入吸酸剂、补强填充剂、加工助剂，混炼均匀，包辊；
(2)向步骤(1)处理过的氟橡胶中加入液体硅橡胶，后添加硫化剂、硫化促进剂，混炼均匀；
(3)将步骤(2)处理过的氟橡胶/硅橡胶混炼物料放入硫化模具中，置于硫化机中进行硫化处理，硫化温度为170℃，加压20吨，硫化时间为10min；
(4)将步骤(3)处理过的氟橡胶/硅橡胶混炼物料在电热鼓风烘箱中进行二段硫化，硫化温度为200℃，硫化时间为5h。
上述耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料的物理机械性能测试结果如下表所示：
表1实施例1性能参数
实施例2
本实施例的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，按重量份数计，由以下原料组成：氟橡胶70份、液体硅橡胶30份、氧化锌2份、氢氧化钙3.5份、沉淀白炭黑20份、DCP 1.5份、TAIC1.5份、WS280 1份、巴西棕榈蜡1.5份、硬脂酸2份。
按照上述配方称取原料，在开炼机上制备氟橡胶/硅橡胶复合材料，操作步骤如下：
(1)在开炼机中加入氟橡胶，再依次加入吸酸剂、补强填充剂、加工助剂，混炼均匀，包辊；
(2)向步骤(1)处理过的氟橡胶中加入液体硅橡胶，后添加硫化剂、硫化促进剂，混炼均匀；
(3)将步骤(2)处理过的氟橡胶/硅橡胶混炼物料放入硫化模具中，置于硫化机中进行硫化处理，硫化温度为160℃，加压15吨，硫化时间为15min；
(4)将步骤(3)处理过的氟橡胶/硅橡胶混合物料在电热鼓风烘箱中进行二段硫化，硫化温度为180℃，硫化时间为8h。
上述耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料的物理机械性能测试结果如下表所示：
表2实施例2性能参数
实施例3
本实施例的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，按重量份数计，由以下原料组成：氟橡胶60份、液体硅橡胶40份、氧化镁3份、氢氧化钙3份、气相白炭黑20份、DCP 1.2份、TAC1.2份、WS280 1份、巴西棕榈蜡1.5份、硬脂酸2份。
按照上述配方称取原料，在开炼机上制备氟橡胶/硅橡胶复合材料，操作步骤如下：
(1)在开炼机中加入氟橡胶，再依次加入吸酸剂、补强填充剂、加工助剂，混炼均匀，包辊；
(2)向步骤(1)处理过的氟橡胶中加入液体硅橡胶，后添加硫化剂、硫化促进剂，混炼均匀；
(3)将步骤(2)处理过的氟橡胶/硅橡胶混炼物料放入硫化模具中，置于硫化机中进行硫化处理，硫化温度为180℃，加压20吨，硫化时间为8min；
(4)将步骤(3)处理过的氟橡胶/硅橡胶混炼物料在电热鼓风烘箱中进行二段硫化，硫化温度为200℃，硫化时间为5h。
上述耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料的物理机械性能测试结果如下表所示：
表3实施例3性能参数
对比例1
本实施例的氟橡胶材料，按重量份数计，由以下原料组成：氟橡胶100份、氧化镁3份、氢氧化钙3份、气相白炭黑20份、双2,5 1.5份、TAIC 3.5份、WS280 1份、巴西棕榈蜡1.5份、硬脂酸2份。
按照上述配方称取原料，在开炼机上制备氟橡胶材料，操作步骤如下：
(1)在开炼机中加入氟橡胶，再依次加入吸酸剂、补强填充剂、加工助剂，混炼均匀，包辊；
(2)将步骤(1)处理过的氟橡胶放入硫化模具中，置于硫化机中进行硫化处理，硫化温度为170℃，加压20吨，硫化时间为10min；
(4)将步骤(2)处理过的氟橡胶在电热鼓风烘箱中进行二段硫化，硫化温度为200℃，硫化时间为5h。
上述氟橡胶材料的物理机械性能测试结果如下表所示：
表4对比例1性能参数
按照力学性能测试GB/T 528—2009；低温脆性测试GB/T 1682—2014；压缩永久变形能测试GB/T 7759-1996检测方法，200℃×70h，A型试样，压缩率25％；耐油条件燃油C25℃×72h，对实施例1～3和对比例1的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料进行性能检测。
从上述结果可知，氟橡胶/硅橡胶复合材料与单纯的氟橡胶材料相比，力学性能、耐高低温性能明显提高，耐溶剂性能保持良好。
以上未涉及之处，均适用于现有技术。
Claims (9)
1.耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，其特征在于，按照重量份数计，原料组分包括氟橡胶50～90份、液体硅橡胶10～50份、吸酸剂3～8份、补强填充剂20～40份、硫化剂1.5～5份、硫化促进剂1～4份、加工助剂1～4.5份。
2.根据权利要求1所述的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，其特征在于，所述氟橡胶为偏氟乙烯与三氟氯乙烯共聚物，或偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物，或偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯三元共聚物中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，其特征在于，所述吸酸剂为氧化镁、氧化锌、氢氧化钙中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，其特征在于，所述补强填充剂为气相白炭黑或沉淀白炭黑中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，其特征在于，所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，其特征在于，所述硫化促进剂为三烯丙基异氰尿酸酯或三烯丙基氰尿酸酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，其特征在于，所述加工助剂按重量份计，组成为内脱模剂WS2801份、巴西棕榈蜡1.5份、硬脂酸2份。
8.根据权利要求1所述的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料，其特征在于，按重量份计，原料组成为氟橡胶80份、液体硅橡胶20份、氧化镁3份、氢氧化钙3份、气相白炭黑20份、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己1.5份、三烯丙基异氰尿酸酯3.5份、内脱模剂WS280 1份、巴西棕榈蜡1.5份、硬脂酸2份。
9.根据权利要求1～7任一项所述的耐低温氟橡胶/硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
(1)按照配比称取原料，按照如下顺序投料：氟橡胶、吸酸剂、补强填充剂、加工助剂，混炼均匀；
(2)向经过步骤(1)处理的氟橡胶中加入液体硅橡胶，后添加硫化剂、硫化促进剂，混炼均匀；
(3)将经过步骤(2)处理的氟橡胶/硅橡胶混炼物料进行硫化处理，硫化温度为160～180℃，加压15～30吨，硫化时间为5～20min；
(4)将经过步骤(3)处理的氟橡胶/硅橡胶混合物料进行二段硫化，硫化温度为180～200℃，硫化时间为4～10h。
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