CN115895144B - 一种彩色耐高温防静电氟橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种彩色耐高温防静电氟橡胶及其制备方法。该彩色耐高温防静电氟橡胶，按重量份计，包括以下原料：氟橡胶100份、加工助剂1‑3份、补强剂5‑20份、单壁碳纳米管2‑10份、防静电材料1‑10份、钛白粉5‑20份、颜料2‑5份、硫化剂1‑3份和促进剂1‑3份；所述防静电材料为多壁碳纳米管、离子型静电液和石墨烯中的一种或多种。本发明可以赋予彩色氟橡胶的耐高温防静电性能，从而拓展了氟橡胶在彩色耐高温防静电产品领域的使用。

Description

一种彩色耐高温防静电氟橡胶及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种彩色耐高温防静电氟橡胶及其制备方法。

背景技术

氟橡胶(FKM)是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。氟原子的引入，赋予橡胶优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性，在航天、航空、汽车、石油和家用电器等领域得到了广泛应用，是国防尖端工业中无法替代的关键材料。

氟橡胶具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。26型氟橡胶耐石油基油类、双酯类油、硅醚类油、硅酸类油，耐无机酸，耐多数的有机、无机溶剂、药品等，仅不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23型氟胶的介质性能与26型相似，且更有独特之处，它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫酸性能比26型好，在室温下98％的HNO₃中浸渍27天它的体积膨胀仅为13％-15％。

氟橡胶的耐高温性能和硅橡胶一样，可以说是目前弹性体中最好的。26-41氟胶在250℃下可长期使用，300℃下短期使用；246氟胶耐热比26-41还好。在300℃×100h空气热老化后的26-41的物性与300℃×100h热空气老化后246型的性能相当，其扯断伸长率可保持在 100％左右，硬度90-95度。246型在350℃热空气老化16h之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110min之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110min之后，含有喷雾炭黑、热裂法炭黑或碳纤维的胶料仍保持良好的弹性。23-11型氟胶可以在200℃下长期使用，250℃下短期使用。

氟橡胶具有极好的耐天候老化性能，耐臭氧性能。据报导，DuPont开发的VitonA在自然存放十年之后性能仍然令人满意，在臭氧浓度为0.01％的空气中经45天作用没有明显龟裂。 23型氟橡胶的耐天候老化、耐臭氧性能也极好。

氟橡胶具有优良的物理机械性能。26型氟橡胶一般配合的强力在10-20MPa之间，扯断伸长率在150-350％之间，抗撕裂强度在3-4kN/m之间。23型氟橡胶强力在15.0-25MPa之间，伸长率在200％-600％，抗撕裂强度在2-7MPa之间。一般地，氟橡胶在高温下的压缩永久变形大，但是如果以相同条件比较，如从150℃下的同等时间的压缩永久变形来看，丁和氯丁橡胶均比26型氟胶要大，26型氟橡胶在200℃×24h下的压缩变形相当于丁橡胶在 150℃×24h的压缩变形。

氟橡胶对气体的溶解度比较大，但扩散速度却比较小，所以总体表现出来的透气性也小。据报导，26型氟橡胶在30℃下对于氧、氮、氦、二氧化碳气体的透气性和丁基橡胶、丁橡胶相当，比氯丁胶、天然橡胶要好。

氟橡胶的抗温度变化的性能不佳，这是由于其本身的化学结构所致。实际使用的氟橡胶低温性能通常用脆性温度及压缩耐寒系数来表示。胶料的配方以及产品的形状(如厚度)对脆性温度影响都比较大，如配方中填料量增加则脆性温度敏感地变坏，制品的厚度增加，脆性混同度也敏感地变坏。

发明内容

目前工业上制备的彩色耐高温防静电产品经过高温后容易静电消失。为了解决上述技术问题，本发明提供一种彩色耐高温防静电氟橡胶，按重量份计，包括以下原料：

所述防静电材料为多壁碳纳米管、离子型静电液和石墨烯中的一种或多种。

单壁碳纳米管，全部由碳原子构成，几何结构可以视为由单层石墨烯卷曲而成，结构决定性质，因此单壁碳纳米管具有优异的电子、机械、力学等性能。

单壁碳纳米管拥有卓越的物理性能、纳米级尺寸和化学普遍性。它可以提高材料强度并增强导电性。与传统添加剂，如多壁碳纳米管、碳纤维和大多数类型的炭黑相比，非常少的单壁碳纳米管的添加量，即可显著改善材料的性能。

优选的，所述氟橡胶为三元过氧氟橡胶，三元过氧氟橡胶的门尼粘度为40-50。

优选的，所述加工助剂为巴西棕榈蜡、低分子聚乙烯蜡和硬脂酸锌中的一种或多种。

进一步地，所述加工助剂为巴西棕榈蜡。

优选的，所述补强剂为硅藻土、白炭黑和硫酸钡中的一种或多种。

进一步地，所述补强剂为白炭黑；具体的，所述白炭黑为碱性白炭黑。

优选的，所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷(双25硫化剂)或过氧化二异丙苯(DCP硫化剂)。

进一步地，所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷。

优选的，所述促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三聚氰酸三烯丙酯(TAC)中的一种或多种。

优选的，所述钛白粉为杜邦R-902+钛白粉。

进一步地，所述促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯。

优选的，按重量份计，所述彩色耐高温防静电氟橡胶还包括2-5份颜料。

进一步地，所述颜料为铬绿。

本发明还提供一种上述彩色耐高温防静电氟橡胶的制备方法，包括以下步骤：将氟橡胶薄通8-12次后加入加工助剂、补强剂、单壁碳纳米管、钛白粉、颜料、防静电材料、硫化剂和促进剂，混炼后薄通4-6次，出片，得到所述彩色耐高温防静电氟橡胶。

优选的，所述混炼的温度不高于80℃。

本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明在氟橡胶的制备的基础上，通过单壁碳纳米管和防静电材料(多壁碳纳米管、离子型静电液和石墨烯)的复配，加强了氟橡胶产品的耐高温性能和防静电要求。制备的彩色耐高温防静电氟橡胶，可以满足有高温防静电要求的氟橡胶产品。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例提供一种彩色耐高温防静电氟橡胶，具体制备方法如下：氟橡胶100重量份(晨光G504门尼43)，加工助剂1重量份(巴西棕榈蜡)，补强剂8重量份(中国台湾Tokusil532EP)，单壁碳纳米管2重量份(TUBALLTM MATRIX 621)，多壁碳纳米管1重量份(山东聚力 JL-AS-T)，钛白粉15重量份(杜邦R-902+)，铬绿4重量份(美国洛克伍德GB6000)，双25硫化剂1.5重量份(阿克苏)，促进剂TAIC1.5重量份(江西顿美75％含量)。将氟橡胶薄通10遍，加入加工助剂、补强剂、钛白粉、颜料、导电材料及待混炼均匀后加入硫化剂和促进剂，待混炼均匀后薄通5遍出片得到彩色耐高温防静电氟橡胶的混炼胶。将得到的防静电氟橡胶的混炼胶的混炼胶放置在平板硫化机上170℃*600s硫化，硫化之后，进行物性和防静电指数测试。

实施例2

本实施例提供一种彩色耐高温防静电氟橡胶，具体制备方法如下：氟橡胶100重量份(晨光G504门尼43)，加工助剂1重量份(巴西棕榈蜡)，补强剂8重量份(中国台湾Tokusil532EP)，单壁碳纳米管2重量份(TUBALLTM MATRIX 621)，石墨烯1重量份(青岛岩海碳材料有限公司)，钛白粉15重量份(杜邦R-902+)，铬绿4重量份(美国洛克伍德GB6000)，硫化剂双251.5重量份(阿克苏)，促进剂TAIC1.5重量份(江西顿美75％含量)。将氟橡胶薄通10遍，加入加工助剂、补强剂、钛白粉、颜料、导电材料及待混炼均匀后加入硫化剂和促进剂，待混炼均匀后薄通5遍出片得到彩色耐高温防静电氟橡胶的混炼胶。将得到的防静电氟橡胶的混炼胶的混炼胶放置在平板硫化机上170℃*600S硫化，硫化之后，进行物性和防静电指数测试。

实施例3

本实施例提供一种彩色耐高温防静电氟橡胶，具体制备方法如下：氟橡胶100重量份(晨光G504门尼43)，加工助剂1重量份(巴西棕榈蜡)，补强剂20重量份(中国台湾Tokusil532EP)，单壁碳纳米管2重量份，离子型静电液5重量份(山东聚力JL-XS2)，钛白粉10重量份(杜邦R-902+)，铬绿2重量份(美国洛克伍德GB6000)，双25硫化剂2.5重量份(阿克苏)，促进剂TAIC 3重量份(江西顿美75％含量)。将氟橡胶薄通10遍，加入加工助剂、补强剂、钛白粉、颜料、导电材料及待混炼均匀后加入硫化剂和促进剂，待混炼均匀后薄通5遍出片得到彩色耐高温防静电氟橡胶的混炼胶。将得到的防静电氟橡胶的混炼胶的混炼胶放置在平板硫化机上170℃*600S硫化，硫化之后，进行物性和防静电指数测试。

实施例4

本实施例提供一种彩色耐高温防静电氟橡胶，具体制备方法如下：氟橡胶100重量份(晨光G504门尼43)，加工助剂1重量份(巴西棕榈蜡)，补强剂5重量份(中国台湾Tokusil532EP)，单壁碳纳米管2重量份，离子型静电液1重量份(山东聚力JL-XS2)，钛白粉5重量份(杜邦R-902+)，双25硫化剂1重量份(阿克苏)，促进剂TAIC 1重量份(江西顿美75％含量)。将氟橡胶薄通8遍，加入加工助剂、补强剂、钛白粉、颜料、导电材料及待混炼均匀后加入硫化剂和促进剂，待混炼均匀后薄通4遍出片得到彩色耐高温防静电氟橡胶的混炼胶。将得到的防静电氟橡胶的混炼胶的混炼胶放置在平板硫化机上170℃*600S硫化，硫化之后，进行物性和防静电指数测试。

实施例5

本实施例提供一种彩色耐高温防静电氟橡胶，具体制备方法如下：氟橡胶100重量份(晨光G504门尼43)，加工助剂3重量份(巴西棕榈蜡)，补强剂20重量份(中国台湾Tokusil532EP)，单壁碳纳米管10重量份，离子型静电液10重量份(山东聚力JL-XS2)，钛白粉20重量份 (杜邦R-902+)，双25硫化剂3重量份(阿克苏)，促进剂TAIC 3重量份(江西顿美75％含量)。将氟橡胶薄通12遍，加入加工助剂、补强剂、钛白粉、颜料、导电材料及待混炼均匀后加入硫化剂和促进剂，待混炼均匀后薄通6遍出片得到彩色耐高温防静电氟橡胶的混炼胶。将得到的防静电氟橡胶的混炼胶的混炼胶放置在平板硫化机上170℃*600S硫化，硫化之后，进行物性和防静电指数测试。

对比例1

本对比例提供一种彩色耐高温防静电氟橡胶，具体制备方法如下：氟橡胶100重量份(晨光G504门尼43)，加工助剂1重量份(巴西棕榈蜡)，补强剂8重量份(中国台湾Tokusil532EP)，石墨烯2重量份(青岛岩海碳材料有限公司)，钛白粉15重量份(杜邦R-902+)，铬绿4 重量份(美国洛克伍德GB6000)，双25硫化剂1.5重量份(阿克苏)，促进剂TAIC1.5重量份(江西顿美75％含量)。将氟橡胶薄通10遍，加入加工助剂、补强剂、钛白粉、颜料、导电材料及待混炼均匀后加入硫化剂和促进剂，待混炼均匀后薄通5遍出片得到彩色耐高温防静电氟橡胶的混炼胶。将得到的防静电氟橡胶的混炼胶的混炼胶放置在平板硫化机上170℃*600S硫化，硫化之后，进行物性和防静电指数测试。

效果评价

表1实施例和对比例中彩色氟橡胶的防静电测试

实施例和对比例中彩色氟橡胶的防静电的测试数据如表1所示，与对比例1相比，将单壁碳纳米管和防静电材料(多壁碳纳米管、离子型静电液和石墨烯)的复配，增强了高温处理后的抗静电性能，其200℃*2h后表面电阻值有一定提高。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种彩色耐高温防静电氟橡胶，其特征在于，按重量份计，包括以下原料：

氟橡胶 100份、

加工助剂 1-3份、

补强剂 5-20份、

单壁碳纳米管 2-10份、

防静电材料 1-10份、

钛白粉 5-20份、

颜料 2-5份、

硫化剂 1-3份和

促进剂 1-3份；所述防静电材料为石墨烯；

所述氟橡胶为三元过氧氟橡胶；所述三元过氧氟橡胶的门尼粘度为40-50；所述加工助剂为巴西棕榈蜡、低分子聚乙烯蜡和硬脂酸锌中的一种或多种；

所述补强剂为硅藻土、白炭黑和硫酸钡中的一种或多种；

所述硫化剂为2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷或过氧化二异丙苯；所述促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯中的一种或多种。

2.一种权利要求1所述彩色耐高温防静电氟橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氟橡胶薄通8-12次后加入加工助剂、补强剂、单壁碳纳米管、钛白粉、颜料、防静电材料、硫化剂和促进剂，混炼后薄通4-6次，出片，得到所述彩色耐高温防静电氟橡胶。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混炼的温度不高于80℃。