CN116462925A - 一种耐磨耐高温氟橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨耐高温氟橡胶材料及其制备方法,涉及氟橡胶及其制备方法技术领域,技术方案为,包括过氧偏氟醚氟橡胶生胶:100份、氧化铝:10‑20份、氧化锌:2‑7份、硅酸钙:4‑30份、DBPH‑50:1‑5份、TAIC‑70:1‑5份、脱模剂:1‑3份、着色剂:1‑2份、催化剂改性硅烷:10‑15份、聚四氟乙烯:3‑15份、二硫化钼:3‑15份、抗撕裂助剂LCA:1‑6份。本发明的有益效果是:通过采用催化剂改性硅烷,不仅提高了硅烷在氟橡胶中的分散性,还增强了硅烷与氟橡胶基体的结合力,从而进一步提高了氟橡胶材料的耐磨、耐高温性能。
Description
技术领域
本发明涉及氟橡胶及其制备方法技术领域,特别涉及一种耐磨耐高温氟橡胶材料及其制备方法。
背景技术
氟橡胶(FKM)因其优异的耐高温、耐油、耐溶剂、以及对多种化学药品的抵抗性,已经在现代航空、国防军工、电子通讯、宇宙航行、石油化工、机械制造等多个尖端领域得到广泛应用。特别是随着“欧洲轮胎标签法规”的出台,对汽车轮胎的安全、绿色、舒适的要求不断提升,氟橡胶在汽车产业中的用量也在持续增长。
然而,尽管氟橡胶的技术研发已经取得了一定的进展,但仍存在一些问题。首先,作为一种弹性材料,氟橡胶被广泛应用于在苛刻使用条件下的汽车密封制品。这些密封制品通常受到断面压缩力和机件往复运动的双重作用,唇口磨损导致尺寸过大,从而失效。例如,密封圈,密封圈的使用环境就是一个高温、高压、高摩擦的环境。现有的氟橡胶配方无法满足密封圈对耐高温和耐摩擦的双重要求,只能满足其中一种,也就是说,要么耐高温,要么耐摩擦,两者难以兼得。
其次,传统的氟橡胶油封材料在高温、高压条件下,由于油封唇口与往复轴的摩擦系数大,密封唇因摩擦生热会积聚大量热量,从而加速橡胶的老化和磨损,导致油封快速失效,无法满足其在高温、高频率条件下保持较长使用寿命的要求。
此外,氟橡胶在制备过程中也存在问题,如在温度升高时容易发生早期硫化,导致氟橡胶的性能降低。
因此,寻找一种能够同时满足耐高温和耐摩擦要求的氟橡胶配方,并解决其在制备过程中的问题,对于提高汽车轮胎和密封制品的性能,具有重要的实际意义和应用价值。
发明内容
为了实现上述发明目的,针对上述技术问题,本发明提供一种耐磨耐高温氟橡胶材料。
包括以下重量分数的原料:
过氧偏氟醚氟橡胶生胶:100份
氧化铝:10-20份
氧化锌:2-7份
硅酸钙:4-30份
DBPH-50:1-5份
TAIC-70:1-5份
脱模剂:1-3份
着色剂:1-2份
催化剂改性硅烷:10-15份
聚四氟乙烯:3-15份
二硫化钼:3-15份
抗撕裂助剂LCA:1-6份。
所述催化剂改性硅烷的制备方法包括以下步骤:
S1.溶胶制备:硅烷添加乙醇中,搅拌速度为1000-2000rpm,搅拌时间为1-2小时,形成硅烷溶胶;
S2.水解与缩合反应:向硅烷溶胶中加入水和咕催化剂,调整pH值为3-5,反应温度为30-60℃,反应时间为2-3小时;
S3.凝胶形成:在步骤b的反应条件下继续反应24-72小时;
S4.凝胶老化:将形成的凝胶放置在恒温恒湿条件下,进行老化处理,温度35℃,湿度70%,老化时间为1-7天;
S5.凝胶干燥:将老化后的凝胶在50℃,干燥2小时,得到催化剂改性硅烷。
步骤S1中硅烷添加乙醇中,浓度为10-20wt%。
步骤S2中水和硅烷摩尔比为(5-10):1。
步骤S2中催化剂和硅烷摩尔比为(0.05-0.1):1。
所述材料由以下方法制备:
a.将过氧偏氟醚氟橡胶生胶投入密炼机混合60-120秒,
b.按照预定的比例依次添加填充剂、氧化锌、脱模剂、着色剂、混炼5-8分钟;
c.加入催化剂改性硅烷、聚四氟乙烯、硫化剂、二硫化钼和抗撕裂助剂LCA,并混炼5-8分钟,制得混合胶;
d.将步骤c制得的混合胶用捏合机抽取真空,保持真空度0.07~0.1MPa,温度100~110℃,真空密炼3~6小时后卸料,制得氟胶混合胶;
e.将步骤d制得的氟胶混合胶冷却后,进行制样,得到预硫化氟橡胶;
f.将步骤e.得到的预硫化氟橡胶进行辐照处理,得到电子束辐照交联氟橡胶;
g.将步骤f获得的电子束辐照交联氟橡胶进行二次硫化,温度为200-250℃,时间为8-24小时。
在步骤f中,预硫化氟橡胶在10MeV高能电子加速器下进行辐照处理,辐照处理的条件为:电子加速器束流强度范围为5mA~20mA,线速度为3m/min~5m/min,能量不稳定度小于等于±3%,扫描宽度为1000mm~2000mm,束流不稳定度小于等于8%,平均束流为2.23mA。
本发明还提供了一种耐磨耐高温氟橡胶材料的制备方法:
a.将100份过氧偏氟醚氟橡胶生胶投入密炼机混合60-120秒,
b.依次添加氧化铝10-20份、氧化锌2-7份、硅酸钙4-30份、脱模剂1-3份、着色剂1-2份、混炼5-8分钟;
c.加入催化剂改性硅烷10-15份、聚四氟乙烯3-15份、二硫化钼3-15份和抗撕裂助剂LCA1-6份,DBPH-50 1-5份、TAIC-70 1-5份并混炼5-8分钟,制得混合胶;
d.将步骤c制得的混合胶用捏合机抽取真空,保持真空度0.07~0.1MPa,温度100~110℃,真空密炼3~6小时后卸料,制得氟胶混合胶;
e.将步骤d制得的氟胶混合胶冷却后,进行制样,得到预硫化氟橡胶;
f.将步骤e.得到的预硫化氟橡胶进行辐照处理,得到电子束辐照交联氟橡胶;
g.将步骤f获得的电子束辐照交联氟橡胶进行二次硫化,温度为200-250℃,时间为8-24小时。
在步骤f中,预硫化氟橡胶在10MeV高能电子加速器下进行辐照处理,辐照处理的条件为:电子加速器束流强度范围为5mA~20mA,线速度为3m/min~5m/min,能量不稳定度小于等于±3%,扫描宽度为1000mm~2000mm,束流不稳定度小于等于8%,平均束流为2.23mA。
所述催化剂改性硅烷的制备方法包括以下步骤:
S1.溶胶制备:硅烷添加乙醇中,浓度为10-20wt%之间,搅拌速度为1000-2000rpm,搅拌时间为1-2小时,形成硅烷溶胶;
S2.水解与缩合反应:向硅烷溶胶中加入水和咕催化剂,水:硅烷摩尔比为(5-10):1,催化剂:硅烷摩尔比为(0.05-0.1):1,pH值为3-5,反应温度为30-60℃,反应时间为2-3小时;
S3.凝胶形成:在步骤b的反应条件下继续反应24-72小时;
S4.凝胶老化:将形成的凝胶放置在恒温恒湿条件下,进行老化处理,温度35℃,湿度70%,老化时间为1-7天;
S5.凝胶干燥:将老化后的凝胶在50℃,干燥2小时,得到催化剂改性硅烷。
溶胶-凝胶钴催化剂改性硅烷可以制备出尺寸均匀的硅烷,这有利于提高硅烷在橡胶中的分散性,从而提高其改性效果,具有较高的表面活性,这有利于硅烷和橡胶的相互作用,从而提高其改性效果,通过溶胶-凝胶法制备的钴催化剂改性硅烷,由于其级别的尺寸,具有大量的活性位点,能够与过氧偏氟醚氟橡胶进行有效的化学反应,提高其耐磨性和耐热性。
改性催化剂硅烷可以在分子级别上与过氧偏氟醚氟橡胶发生反应,形成强稳定的化学键,这种键合增强了硅烷与橡胶之间的粘接力,从而提高了氟橡胶的耐磨性。此外,尺度的硅烷可以更均匀地分布在橡胶基体中,提高整体的均匀性和稳定性,也有助于提升耐磨性。在高温条件下,化学键的形成可以防止硅烷与过氧偏氟醚氟橡胶之间的物理吸附被破坏,提高了氟橡胶的耐热性。因为如果仅仅依赖物理吸附,高温下的热运动可能会破坏硅烷和氟橡胶之间的连接,降低其耐热性。而化学键的形成可以更有效地抵抗这种热运动,从而保持其耐热性。溶胶-凝胶法制备的钴催化剂改性硅烷具有出色的分散性,可以增加其在过氧偏氟醚氟橡胶中的接触面积,提高其在氟橡胶中的分散性,从而进一步增强其对氟橡胶的耐磨性和耐热性的改善
钴催化剂改性硅烷的主要作用是促进过氧偏氟醚氟橡胶的硫化过程,增强橡胶的交联密度,提高其耐热性和耐磨性,氧化铝、氧化锌、硅酸钙和二硫化钼等填充剂在橡胶中形成均匀分布的强化相,可以提高橡胶的强度和耐磨性。此外,它们还可以提高橡胶的热稳定性。聚四氟乙烯可以进一步提高氟橡胶的耐热性和耐化学品性,改性硅烷不仅可以提高填充剂和橡胶基体之间的界面相互作用,提高材料的强度和耐磨性,而且还可以与硫化剂一起促进橡胶的硫化过程,提高橡胶的耐热性。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
本发明提供的耐磨耐高温氟橡胶材料,在保持氟橡胶优良的耐磨、耐高温性能的同时,提高了填充物在氟橡胶基体中的分散性;
通过采用催化剂改性硅烷,不仅提高了硅烷在氟橡胶中的分散性,还增强了硅烷与氟橡胶基体的结合力,从而进一步提高了氟橡胶材料的耐磨、耐高温性能;
采用电子束辐照交联的方法,可以提高氟橡胶材料的交联密度和结构稳定性,使其具有更好的抗热老化性能;
本发明所述制备方法具有较低的生产成本、简便的操作流程以及较好的可操作性,有利于实际生产应用。
具体实施方式
对比例1
一种耐磨耐高温氟橡胶材料:
a.将100份过氧偏氟醚氟橡胶生胶投入密炼机混合100秒,
b.依次添加氧化锌3份、硅酸钙20份、WS280 1.5份、氧化铁红1.5份、混炼7分钟;
c.加入DBPH-50 2份、TAIC-70 3份并混炼7分钟,制得混合胶;
d.将步骤c制得的混合胶用捏合机抽取真空,保持真空度0.08MPa,温度105℃,真空密炼5小时后卸料,制得氟胶混合胶;
e.将步骤d制得的氟胶混合胶冷却后,进行制样,得到预硫化氟橡胶;
f.将步骤e.得到的预硫化氟橡胶进行辐照处理,得到电子束辐照交联氟橡胶;
g.将步骤f获得的电子束辐照交联氟橡胶进行二次硫化,温度为200℃,时间为16小时。
在步骤f中,预硫化氟橡胶在10MeV高能电子加速器下进行辐照处理,辐照处理的条件为:电子加速器束流强度范围为10mA,线速度为4m/min,能量不稳定度≤±3%,扫描宽度为1500mm,束流不稳定度≤8%,平均束流为2.23mA。
对比例2
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与对比例1相同,区别在于,步骤b中加入氧化铝15份。
对比例3
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与对比例2相同,区别在于,步骤c中加入硅烷12份。
对比例4
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与对比例3相同,区别在于,步骤c中加入聚四氟乙烯7份、二硫化钼6份和抗撕裂助剂LCA3份。
实施例1
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与对比例4相同,区别在于,步骤c中加入催化剂改性硅烷12份。
催化剂改性硅烷的制备方法包括以下步骤:
S1.溶胶制备:硅烷添加乙醇中,浓度为15wt%,搅拌速度为1500rpm,搅拌时间为1.5小时,形成硅烷溶胶;
S2.水解与缩合反应:向硅烷溶胶中加入水和咕催化剂,水:硅烷摩尔比为7.5:1,催化剂:硅烷摩尔比为0.075:1,pH值为4,反应温度为45℃,反应时间为2.5小时;
S3.凝胶形成:在步骤b的反应条件下继续反应48小时;
S4.凝胶老化:将形成的凝胶放置在恒温恒湿条件下,进行老化处理,温度35℃,湿度70%,老化时间为4天;
S5.凝胶干燥:将老化后的凝胶在50℃,干燥2小时,得到催化剂改性硅烷。
实施例2
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与实施例1相同,区别在于,步骤c中加入催化剂改性硅烷10份。
实施例3
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与实施例5相同,区别在于,步骤c中加入催化剂改性硅烷15份。
实施例4
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与实施例1相同,区别在于,催化剂改性硅烷的制备方法包括以下步骤:
S1.溶胶制备:硅烷添加乙醇中,浓度为10wt%,搅拌速度为1000rpm,搅拌时间为1小时,形成硅烷溶胶;
S2.水解与缩合反应:向硅烷溶胶中加入水和咕催化剂,水:硅烷摩尔比为5:1,催化剂:硅烷摩尔比为0.05:1,pH值为3,反应温度为30℃,反应时间为2小时;
S3.凝胶形成:在步骤b的反应条件下继续反应24小时;
S4.凝胶老化:将形成的凝胶放置在恒温恒湿条件下,进行老化处理,温度35℃,湿度70%,老化时间为1天;
S5.凝胶干燥:将老化后的凝胶在50℃,干燥2小时,得到催化剂改性硅烷。
实施例5
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与实施例1相同,区别在于,催化剂改性硅烷的制备方法包括以下步骤:
S1.溶胶制备:硅烷添加乙醇中,浓度为20wt%,搅拌速度为2000rpm,搅拌时间为2小时,形成硅烷溶胶;
S2.水解与缩合反应:向硅烷溶胶中加入水和咕催化剂,水:硅烷摩尔比为10:1,催化剂:硅烷摩尔比为0.01:1,pH值为5,反应温度为60℃,反应时间为3小时;
S3.凝胶形成:在步骤b的反应条件下继续反应72小时;
S4.凝胶老化:将形成的凝胶放置在恒温恒湿条件下,进行老化处理,温度35℃,湿度70%,老化时间为7天;
S5.凝胶干燥:将老化后的凝胶在50℃,干燥2小时,得到催化剂改性硅烷。
实施例6
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与实施例1相同,区别在于,
氧化铝:10份
氧化锌:2份
硅酸钙:4份
DBPH-50:1份
TAIC-70:1份
脱模剂:1份
着色剂:1份
聚四氟乙烯:3份
二硫化钼:3份
抗撕裂助剂LCA:1份。
实施例7
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与实施例1相同,区别在于,
氧化铝:20份
氧化锌:7份
硅酸钙:30份
DBPH-50:5份
TAIC-70:5份
脱模剂:3份
着色剂:2份
聚四氟乙烯:15份
二硫化钼:15份
抗撕裂助剂LCA:6份。
实施例8
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与实施例1相同,区别在于,
a.密炼机混合60秒,
b.依混炼5分钟;
c.混炼5分钟;
d.将步骤c制得的混合胶用捏合机抽取真空,保持真空度0.07MPa,温度100C,真空密炼3小时后卸料,制得氟胶混合胶;
e.将步骤d制得的氟胶混合胶冷却后,进行制样,得到预硫化氟橡胶;
f.将步骤e.得到的预硫化氟橡胶进行辐照处理,得到电子束辐照交联氟橡胶;
g.将步骤f获得的电子束辐照交联氟橡胶进行二次硫化,温度为200℃,时间为8小时。
实施例9
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与实施例1相同,区别在于,
a.密炼机混合120秒,
b.依混炼8分钟;
c.混炼8分钟;
d.将步骤c制得的混合胶用捏合机抽取真空,保持真空度0.1MPa,温度110C,真空密炼6小时后卸料,制得氟胶混合胶;
e.将步骤d制得的氟胶混合胶冷却后,进行制样,得到预硫化氟橡胶;
f.将步骤e.得到的预硫化氟橡胶进行辐照处理,得到电子束辐照交联氟橡胶;
g.将步骤f获得的电子束辐照交联氟橡胶进行二次硫化,温度为250℃,时间为24小时。
实施例10
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与实施例5相同,区别在于,
预硫化氟橡胶在10MeV高能电子加速器下进行辐照处理,辐照处理的条件为:电子加速器束流强度范围为5mA,线速度为3m/min,能量不稳定度小于等于±3%,扫描宽度为1000mm,束流不稳定度小于等于8%,平均束流为2.23mA。
实施例11
一种耐磨耐高温氟橡胶材料,成份含量与制备工艺与实施例1相同,区别在于,
预硫化氟橡胶在10MeV高能电子加速器下进行辐照处理,辐照处理的条件为:电子加速器束流强度范围为20mA,线速度为5m/min,能量不稳定度小于等于±3%,扫描宽度为2000mm,束流不稳定度小于等于8%,平均束流为2.23mA。
实验测试方法:
硬度测试:GB/T531.1
拉伸测试:GB/T528
耐热测试:GB/T3512
耐磨测试:HG/T 2729;GB/T9867
注:硬度(shore A);拉伸强度(Mpa);伸长率%;DIN磨耗g
结论:
1、对比例1、2表明,氧化铝具有良好的热稳定性,它可以提高橡胶材料的耐热性。当氟橡胶受到热应力时,氧化铝可以吸收部分热量,保护橡胶基体不受热量的直接影响;并且增加了橡胶材料的表面硬度,使其更能抵抗外界力量的侵蚀。可以减少橡胶材料在使用过程中的磨损。
2、对比例2、3表明,硅烷作为一种有机硅化合物,具有良好的热稳定性。它能够在橡胶基体中形成稳定的化学键,从而提高材料的耐热性。当橡胶受到热应力时,硅烷的稳定性可以保护橡胶基体不受热量的直接影响,还可以提高橡胶材料的热氧老化性,进一步提高其耐热性,硅烷能够增强橡胶与填充剂之间的亲和力,通过在填充剂表面形成化学键,提高橡胶与填充剂之间的结合力,从而提高橡胶的耐磨性。
3、对比例3、4,实施例1表明,聚四氟乙烯(PTFE)和二硫化钼(MoS2)主要贡献其良好的润滑性,由于它们的低摩擦系数和高耐热性,能显著提高橡胶的耐磨性和耐热性。它们的存在可以在橡胶材料表面形成保护膜,减少磨擦和磨损,从而提高橡胶的耐磨性;抗撕裂助剂LCA通过提高材料的弹性和抗撕裂性能,提高了材料的机械性能,因此在一定程度上也增强了耐磨性。溶胶-凝胶钴催化剂改性硅烷在材料中起到了强化剂的作用。这种改性硅烷能够通过形成稳定的化学键与氟橡胶基体形成强健的界面,提高了材料的耐热性和耐磨性。
在这个系统中,这些组分的协同作用可以产生更优秀的性能。在橡胶基体中,通过改性硅烷的引入形成的稳定界面可以有效地分散PTFE和MoS2,从而使它们更好地发挥润滑性能。PTFE、MoS2和硅烷可以形成一个稳定的、耐热的、抗磨损的网络结构,而LCA则可以增强这个网络的韧性,抗撕裂助剂LCA的引入能够提高基体的弹性和抗撕裂性能,使材料在受到外力时有更好的应变能力,防止磨损。在这种情况下,各组分的协同作用使得过氧偏氟醚氟橡胶的耐热性和耐磨性都得到了显著提高。
4、实施例2-9表明,氧化铝和氧化锌作为填料,可以增强橡胶的机械性能和耐磨性。硅酸钙则可以提供更好的热稳定性。催化剂改性硅烷、聚四氟乙烯、二硫化钼和抗撕裂助剂LCA的添加,这些成份的多少都可以影响橡胶的耐磨性和耐热性。
催化剂改性硅烷的制备参数会直接影响到最终橡胶的性能。合适的溶胶制备参数和水解缩合反应条件可以保证硅烷的良好分散性和活性,从而提高其在橡胶中的效果。
混炼时间、真空度、真空密炼时间、二次硫化温度和时间等,这些参数的选择都会对橡胶的性能产生影响。合适的混炼时间可以确保各成分充分混合,从而获得更均匀的性能;适当的真空度和密炼时间可以去除杂质和空气,提高橡胶的密实度和性能;合适的二次硫化温度和时间可以确保硫化反应的充分进行,增强橡胶的交联密度,从而提高其耐热性和耐磨性。
5、实施例10、11表明,辐照处理可以进一步提高橡胶的耐热性和耐磨性。在此过程中,高能电子束可以切断橡胶分子链,生成自由基,然后这些自由基可以重新组合形成交联结构,增加橡胶的交联密度,从而提高其耐热性和耐磨性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐磨耐高温氟橡胶材料,其特征在于,包括以下重量分数的原料:
过氧偏氟醚氟橡胶生胶:100份
氧化铝:10-20份
氧化锌:2-7份
硅酸钙:4-30份
DBPH-50:1-5份
TAIC-70:1-5份
脱模剂:1-3份
着色剂:1-2份
催化剂改性硅烷:10-15份
聚四氟乙烯:3-15份
二硫化钼:3-15份
抗撕裂助剂LCA:1-6份。
2.根据权利要求1所述的耐磨耐高温氟橡胶材料,其特征在于,所述催化剂改性硅烷的制备方法包括以下步骤:
S1.溶胶制备:硅烷添加乙醇中,搅拌速度为1000-2000rpm,搅拌时间为1-2小时,形成硅烷溶胶;
S2.水解与缩合反应:向硅烷溶胶中加入水和咕催化剂,调整pH值为3-5,反应温度为30-60℃,反应时间为2-3小时;
S3.凝胶形成:在步骤b的反应条件下继续反应24-72小时;
S4.凝胶老化:将形成的凝胶放置在恒温恒湿条件下,进行老化处理,温度35℃,湿度70%,老化时间为1-7天;
S5.凝胶干燥:将老化后的凝胶在50℃,干燥2小时,得到催化剂改性硅烷。
3.根据权利要求2所述的耐磨耐高温氟橡胶材料,其特征在于,步骤S1中硅烷添加乙醇中,浓度为10-20wt%。
4.根据权利要求2所述的耐磨耐高温氟橡胶材料,其特征在于,步骤S2中水和硅烷摩尔比为(5-10):1。
5.根据权利要求2所述的耐磨耐高温氟橡胶材料,其特征在于,步骤S2中催化剂和硅烷摩尔比为(0.05-0.1):1。
6.根据权利要求1所述的耐磨耐高温氟橡胶材料,其特征在于,所述材料由以下方法制备:
a.将过氧偏氟醚氟橡胶生胶投入密炼机混合60-120秒,
b.按照预定的比例依次添加填充剂、氧化锌、脱模剂、着色剂、混炼5-8分钟;
c.加入催化剂改性硅烷、聚四氟乙烯、二硫化钼、抗撕裂助剂LCA,硫化剂并混炼5-8分钟,制得混合胶;
d.将步骤c制得的混合胶用捏合机抽取真空,保持真空度0.07~0.1MPa,温度100~110℃,真空密炼3~6小时后卸料,制得氟胶混合胶;
e.将步骤d制得的氟胶混合胶冷却后,进行制样,得到预硫化氟橡胶;
f.将步骤e.得到的预硫化氟橡胶进行辐照处理,得到电子束辐照交联氟橡胶;
g.将步骤f获得的电子束辐照交联氟橡胶进行二次硫化,温度为200-250℃,时间为8-24小时。
7.根据权利要求6所述的耐磨耐高温氟橡胶材料,其特征在于,在步骤f中,预硫化氟橡胶在10MeV高能电子加速器下进行辐照处理,辐照处理的条件为:电子加速器束流强度范围为5mA~20mA,线速度为3m/min~5m/min,能量不稳定度小于等于±3%,扫描宽度为1000mm~2000mm,束流不稳定度小于等于8%,平均束流为2.23mA。
8.一种耐磨耐高温氟橡胶材料的制备方法:
a.将100份过氧偏氟醚氟橡胶生胶投入密炼机混合60-120秒,
b.依次添加氧化铝10-20份、氧化锌2-7份、硅酸钙4-30份、脱模剂1-3份、着色剂1-2份、混炼5-8分钟;
c.加入催化剂改性硅烷10-15份、聚四氟乙烯3-15份、二硫化钼3-15份、抗撕裂助剂LCA1-6份,DBPH-50 1-5份、TAIC-70 1-5份并混炼5-8分钟,制得混合胶;
d.将步骤c制得的混合胶用捏合机抽取真空,保持真空度0.07~0.1MPa,温度100~110℃,真空密炼3~6小时后卸料,制得氟胶混合胶;
e.将步骤d制得的氟胶混合胶冷却后,进行制样,得到预硫化氟橡胶;
f.将步骤e.得到的预硫化氟橡胶进行辐照处理,得到电子束辐照交联氟橡胶;
g.将步骤f获得的电子束辐照交联氟橡胶进行二次硫化,温度为200-250℃,时间为8-24小时。
9.根据权利要求8所述的耐磨耐高温氟橡胶材料的制备方法,其特征在于,在步骤f中,预硫化氟橡胶在10MeV高能电子加速器下进行辐照处理,辐照处理的条件为:电子加速器束流强度范围为5mA~20mA,线速度为3m/min~5m/min,能量不稳定度小于等于±3%,扫描宽度为1000mm~2000mm,束流不稳定度小于等于8%,平均束流为2.23mA。
10.根据权利要求8所述的耐磨耐高温氟橡胶材料的制备方法,其特征在于,所述催化剂改性硅烷的制备方法包括以下步骤:
S1.溶胶制备:硅烷添加乙醇中,浓度为10-20wt%之间,搅拌速度为1000-2000rpm,搅拌时间为1-2小时,形成硅烷溶胶;
S2.水解与缩合反应:向硅烷溶胶中加入水和咕催化剂,水:硅烷摩尔比为(5-10):1,催化剂:硅烷摩尔比为(0.05-0.1):1,pH值为3-5,反应温度为30-60℃,反应时间为2-3小时;
S3.凝胶形成:在步骤b的反应条件下继续反应24-72小时;
S4.凝胶老化:将形成的凝胶放置在恒温恒湿条件下,进行老化处理,温度35℃,湿度70%,老化时间为1-7天;
S5.凝胶干燥:将老化后的凝胶在50℃,干燥2小时,得到催化剂改性硅烷。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104356563A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-02-18 | 中昊晨光化工研究院有限公司 | 耐高温高压及水蒸汽的氟橡胶混炼胶 |
CN105473645A (zh) * | 2013-09-27 | 2016-04-06 | 古河电气工业株式会社 | 耐热性硅烷交联树脂成型体及其制造方法、耐热性硅烷交联性树脂组合物及其制造方法、硅烷母料、以及使用了耐热性硅烷交联树脂成型体的耐热性制品 |
CN105579519A (zh) * | 2013-09-27 | 2016-05-11 | 古河电气工业株式会社 | 耐热性硅烷交联树脂成型体及其制造方法、耐热性硅烷交联性树脂组合物及其制造方法、硅烷母料、以及使用了耐热性硅烷交联树脂成型体的耐热性制品 |
US20200291216A1 (en) * | 2018-07-10 | 2020-09-17 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Heat-resistant crosslinked fluororubber formed body and method of producing the same, silane masterbatch, masterbatch mixture, and heat-resistant product |
CN114806046A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-29 | 山东非金属材料研究所 | 一种宽温域低摩擦抗热撕偏氟醚橡胶及其制备方法 |
CN115109356A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-27 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种耐高温过氧化物硫化氟橡胶及其制备方法 |
CN115141393A (zh) * | 2021-03-29 | 2022-10-04 | 日立金属株式会社 | 氯系树脂组合物、电线和电缆 |
-
2023
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105473645A (zh) * | 2013-09-27 | 2016-04-06 | 古河电气工业株式会社 | 耐热性硅烷交联树脂成型体及其制造方法、耐热性硅烷交联性树脂组合物及其制造方法、硅烷母料、以及使用了耐热性硅烷交联树脂成型体的耐热性制品 |
CN105579519A (zh) * | 2013-09-27 | 2016-05-11 | 古河电气工业株式会社 | 耐热性硅烷交联树脂成型体及其制造方法、耐热性硅烷交联性树脂组合物及其制造方法、硅烷母料、以及使用了耐热性硅烷交联树脂成型体的耐热性制品 |
CN104356563A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-02-18 | 中昊晨光化工研究院有限公司 | 耐高温高压及水蒸汽的氟橡胶混炼胶 |
US20200291216A1 (en) * | 2018-07-10 | 2020-09-17 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Heat-resistant crosslinked fluororubber formed body and method of producing the same, silane masterbatch, masterbatch mixture, and heat-resistant product |
CN115141393A (zh) * | 2021-03-29 | 2022-10-04 | 日立金属株式会社 | 氯系树脂组合物、电线和电缆 |
CN114806046A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-29 | 山东非金属材料研究所 | 一种宽温域低摩擦抗热撕偏氟醚橡胶及其制备方法 |
CN115109356A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-27 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种耐高温过氧化物硫化氟橡胶及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘金岭等: "氟醚橡胶性能研究", 合成材料老化与应用, vol. 49, no. 5, pages 14 - 18 * |
谢忠麟等: "高性能特征弹性体的拓展(四)——氟橡胶(2)", 橡胶工业, vol. 69, no. 2, pages 149 - 159 * |
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