CN117304593A - 耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料，包括以下质量份数的原料：氢化丁腈橡胶14份‑17份、热塑性硫化橡胶15份‑16份、氟硅橡胶11份‑13份、丙烯酸酯橡胶9份‑11份、乙丙橡胶10份‑12份、石蜡3份‑5份、亚硝基氟橡胶8份‑9份、白碳黑6份‑8份、矿物油膏3份‑4份、增塑剂2份‑3份，本发明通过在特种橡胶材料原有材料的基础上，加入石蜡、亚硝基氟橡胶和白碳黑，能使添加新的材料到本特种橡胶材料中结合创新，增加原有特种橡胶材料的抗老并增加材料寿命的效果，耐水耐高温效果，抗腐蚀耐酸性功能强，不仅改善了特种橡胶材料的环保、耐老化和相容性，还实现了增韧效果，达到环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及特种橡胶技术领域，具体为耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法。
背景技术
橡胶是一种应用较为广泛的聚合物材料，其在加工过程中会需要耐腐蚀耐高温以改善其综合性能，随着产品性能的不断提高，对辅助产品的性能也有着越来越高的要求，一些单一橡胶在功能上已无法满足产品的需求，因此，耐腐蚀耐高温的特种橡胶油然而生，耐腐蚀橡胶主要原材料采用甲基或乙烯基生胶，加入二氧化硅.架桥剂，结构控制剂，偶联剂等多种材料，经过高温密炼机混炼而成，而耐高温橡胶复合橡胶是一种偏氟乙烯和无氟、丙氟、丙烯材质共聚胶质弹性体，以在某一特殊需求方面使复合橡胶达到预想标准。所以近年来对耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料的研究越来越火热和迫切，比如长期在高温条件下使用的密封件、密封圈以及航空、航天、汽车等领域需求的橡胶，大部分就需要长期耐受较高温度，而现有的对于耐腐蚀耐高温橡胶提高耐高温性能会向橡胶里添加一些辅材，但这又会影响橡胶的力学性能以及使用寿命，且低碳环保、节能减排环境这块较差，基于现有技术中存在的不足，本发明提出耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有的对于耐腐蚀耐高温橡胶提高耐高温性能会向橡胶里添加一些辅材，但这又会影响橡胶的力学性能以及使用寿命，且低碳环保、节能减排环境这块较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料，包括以下质量份数的原料：氢化丁腈橡胶14份-17份、热塑性硫化橡胶15份-16份、氟硅橡胶11份-13份、丙烯酸酯橡胶9份-11份、乙丙橡胶10份-12份、石蜡3份-5份、亚硝基氟橡胶8份-9份、白碳黑6份-8份、矿物油膏3份-4份、增塑剂2份-3份。
耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，包括以下制备步骤：
S1：先将氢化丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶、氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙丙橡胶按照按摩尔比依次加入到搅拌设备之内，进行混合搅拌，搅拌完成后，在温度为＜180℃的真空中进行热处理，得到混合材料一备用；
S2：按照配比称取石蜡，使其在70℃-100℃的高温加热中溶解，并与混合材料一进行混合，再进行加热至100℃-120℃，并静置反应55分钟-125分钟，得到混合材料二备用；
S3：在混合材料一加入配比称取亚硝基氟橡胶，采用Dai-E1G621氟橡胶(FK-1，71％F，门尼粘度50)，Fluorel E-15128(FK-2，71％F，门尼粘度30)、FluorelFT2320(FK-3，70％F，门尼粘度20)，再加入聚偏氟乙烯(可以极大地降低渗透性)，并与混合材料二进行混合，得到混合材料三备用；
S4：将混合材料三中加入配比称取白碳黑，充分均匀搅拌混合后静置30min后，并加入适量的热量和机械能，采用开炼机，混炼时间为20到30分钟，混炼温度为120到140℃，混炼压力为3到5MPa然后进行280℃高温制备，并与混合材料三进行混合，得到混合材料四备用；
S5：将混合材料四中加入配比称取矿物油膏，先在反应器中静置30min后，然后进行220℃高温制备，并与混合材料四进行混合，得到混合材料五备用；
S6：将混合材料五中加入配比称取增塑剂，其增塑剂比重(15/4℃)0.8661～0.8768，粘度(cst,37.8℃)21.9～389.0，苯胺点(℃)94.4～142.0，流动点(℃)-12.5，闪点(℃)200～295，粘度比重常数0.794～0.814，色调(ASTM)L0.5，环分析(％)C A0～2.5、CN28.0～36.0、CP64～72.0，充分的混合并静置55分钟，得到混合材料六；
S7：将上述步骤中所制得的混合材料一、混合材料二、混合材料三、混合材料四、混合材料五以及混合材料六按比例进行添加至混合溶液内进行搅拌混合，搅拌混合后再进行第一步加入石蜡混合搅拌，第二步加入取亚硝基氟橡胶混合搅拌，最后加入矿物油膏混合搅拌，搅拌均匀之后得到耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S3步骤中，亚硝基氟橡胶采用有机过氧化物作硫化体系，硫化胶在高温下的压缩永久变形性能及在高温蒸汽中的性能特别优越，2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己炔-3及其相似物2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己烷分别与三异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)共硫化耐焦烧性好。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S1步骤中，一般氢化丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶、氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙丙橡胶的摩尔比例为1.030-1.040-1.020-1.040-1.030。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S2步骤中，石蜡为橡胶防护蜡和微晶蜡的任意一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S4步骤总，白碳黑为N110超耐磨炉黑、N220中超耐磨炉黑和N330高耐磨炉黑的任意一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S5步骤中，矿物油膏采用7501高真空矿物油脂，所述S6步骤中，增塑剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S4步骤中，白炭黑硫化条件为：在混炼完成后，需要进行硫化处理，以使橡胶分子之间形成交叉链接，并形成永久性的化学键，(提高橡胶制品的硬度、强度和耐磨性)，硫化处理通常采用的是热硫化法，在热硫化法中，需要将混合物放入硫化炉中，在一定温度和压力条件下进行硫化，硫化温度为140到160℃，硫化时间为10到30分钟，硫化压力为0.2到0.5MPa，还需要添加适量的硫磺和促进剂等辅助剂，以促进硫化反应的进行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过氢化丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶、氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙丙橡胶为主要原料，接着配以白碳黑和增塑剂进行混合加入进行加工，并重要的辅以依次加入石蜡、取亚硝基氟橡胶和矿物油膏进行加工，不仅可以改善现有特种橡胶材料表面与主原料的界面相容性，能使添加新的材料到特种橡胶材料中进行结合创新，增加了特种橡胶材料在添加新材料时不受影响并结合相容，增加原有特种橡胶材料的抗老并增加材料寿命的效果，增加特种橡胶材料的耐水耐高温效果，抗腐蚀耐酸性功能强，便于使用者的使用；
2、通过工艺材料的改变，在原有材料加入石蜡、亚硝基氟橡胶、白碳黑，石蜡、亚硝基氟橡胶、白碳黑接枝到特种橡胶材料分支上，不仅改善了特种橡胶材料的环保、耐老化和相容性，还实现了增韧效果，对增强材料的综合性能，达到环境友好、可持续发展等“绿色化学”的发展需求。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料，包括以下质量份数的原料：氢化丁腈橡胶14份-17份、热塑性硫化橡胶15份-16份、氟硅橡胶11份-13份、丙烯酸酯橡胶9份-11份、乙丙橡胶10份-12份、石蜡3份-5份、亚硝基氟橡胶8份-9份、白碳黑6份-8份、矿物油膏3份-4份、增塑剂2份-3份。
耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，包括以下制备步骤：
S1：先将14份的氢化丁腈橡胶、15份的热塑性硫化橡胶、11份的氟硅橡胶、9份的丙烯酸酯橡胶、10份的乙丙橡胶按照按摩尔比为1.030-1.040-1.020-1.040-1.030的比例依次加入到搅拌设备之内，这个比例具有较高的耐水耐高温耐腐蚀降低老化，进行混合搅拌，搅拌完成后，在温度为＜180℃的真空中进行热处理，得到混合材料一备用；
S2：按照配比称取3份石蜡，使其在70℃-100℃的高温加热中溶解，并与混合材料一进行混合，再进行加热至100℃-120℃，并静置反应55分钟-125分钟，得到混合材料二备用；
S3：由于混合材料一反应过程中耐腐蚀的反应性较低，在混合材料一称取8份亚硝基氟橡胶，采用Dai-E1G621氟橡胶FK-1，71％F，门尼粘度50，Fluorel E-15128FK-2，71％F，门尼粘度30、FluorelFT2320FK-3，70％F，门尼粘度20，再加入聚偏氟乙烯，可以极大地降低渗透性，提高耐酸性耐磨性，并与混合材料二进行混合，得到混合材料三备用；
S4：将混合材料三中加入配比称取的6份白碳黑，白碳黑提高耐水性有利且具有稳定性，充分均匀搅拌混合后静置30min后，并加入适量的热量和机械能，采用开炼机，混炼时间为20到30分钟，混炼温度为120到140℃，混炼压力为3到5MPa然后进行280℃高温制备，并与混合材料三进行混合，得到混合材料四备用；
S5：将混合材料四中加入配比称取3份矿物油膏，矿物油膏吸收水分，防止在高温下，水会迅速挥发造成硫化胶的微孔的现象，先在反应器中静置30min后，然后进行220℃高温制备，并与混合材料四进行混合，得到混合材料五备用；
S6：将混合材料五中加入配比称取2份增塑剂，增塑剂具有低分子聚合物或耐碱的油膏，不易被化学药品抽出，不易与化学药品起化学反应，其增塑剂比重15/4℃0.8661～0.8768，粘度cst,37.8℃、21.9～389.0，苯胺点94.4℃～142.0℃，流动点-12.5℃，闪点200℃～295℃，粘度比重常数0.794～0.814，色调L0.5，环分析CA0～2.5％、CN28.0～36.0％、CP64～72.0％，充分的混合并静置55分钟，得到混合材料六；
S7：将上述步骤中所制得的混合材料一、混合材料二、混合材料三、混合材料四、混合材料五以及混合材料六按比例进行添加至混合溶液内进行搅拌混合，搅拌混合后再进行第一步加入3份石蜡混合搅拌，第二步加入8份亚硝基氟橡胶混合搅拌，最后加入3份矿物油膏混合搅拌，搅拌均匀之后得到耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料，石蜡的作用降低防老剂被抽出程度，亚硝基氟橡胶为耐腐蚀、树脂硫化、硫酸钡，耐酸性最好，矿物油膏则吸收水分，防止在高温下，水会迅速挥发造成硫化胶的微孔的现象；具体试验参数效果如表1所示
实施例二：
耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，包括以下制备步骤：
S1：先将17份的氢化丁腈橡胶、16份的热塑性硫化橡胶、13份的氟硅橡胶、11份的丙烯酸酯橡胶、12份的乙丙橡胶按照按摩尔比为1.030-1.040-1.020-1.040-1.030的比例依次加入到搅拌设备之内，这个比例具有较高的耐水耐高温耐腐蚀降低老化，进行混合搅拌，搅拌完成后，在温度为＜180℃的真空中进行热处理，得到混合材料一备用；
S2：按照配比称取5份石蜡，使其在70℃-100℃的高温加热中溶解，并与混合材料一进行混合，再进行加热至100℃-120℃，并静置反应55分钟-125分钟，得到混合材料二备用；
S3：由于混合材料一反应过程中耐腐蚀的反应性较低，在混合材料一称取9份亚硝基氟橡胶，采用Dai-E1G621氟橡胶FK-1，71％F，门尼粘度50，Fluorel E-15128FK-2，71％F，门尼粘度30、FluorelFT2320FK-3，70％F，门尼粘度20，再加入聚偏氟乙烯，可以极大地降低渗透性，提高耐酸性耐磨性，并与混合材料二进行混合，得到混合材料三备用；
S4：将混合材料三中加入配比称取的8份白碳黑，白碳黑提高耐水性有利且具有稳定性，充分均匀搅拌混合后静置30min后，并加入适量的热量和机械能，采用开炼机，混炼时间为20到30分钟，混炼温度为120到140℃，混炼压力为3到5MPa然后进行280℃高温制备，并与混合材料三进行混合，得到混合材料四备用；
S5：将混合材料四中加入配比称取4份矿物油膏，矿物油膏吸收水分，防止在高温下，水会迅速挥发造成硫化胶的微孔的现象，先在反应器中静置30min后，然后进行220℃高温制备，并与混合材料四进行混合，得到混合材料五备用；
S6：将混合材料五中加入配比称取3份增塑剂，增塑剂具有低分子聚合物或耐碱的油膏，不易被化学药品抽出，不易与化学药品起化学反应，其增塑剂比重15/4℃0.8661～0.8768，粘度cst,37.8℃、21.9～389.0，苯胺点94.4℃～142.0℃，流动点-12.5℃，闪点200℃～295℃，粘度比重常数0.794～0.814，色调L0.5，环分析CA0～2.5％、CN28.0～36.0％、CP64～72.0％，充分的混合并静置55分钟，得到混合材料六；
S7：将上述步骤中所制得的混合材料一、混合材料二、混合材料三、混合材料四、混合材料五以及混合材料六按比例进行添加至混合溶液内进行搅拌混合，搅拌混合后再进行第一步加入5份石蜡混合搅拌，第二步加入9份亚硝基氟橡胶混合搅拌，最后加入4份矿物油膏混合搅拌，搅拌均匀之后得到耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料；具体试验参数效果如表2所示
由上述表1和表2的试验数据可知，实施例一所表述的制备方法呈现的数据表格来说，耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料的耐水耐高温效果和耐腐蚀抗老化效果一般，实施例二所表述的制备方法呈现的数据表格来说，耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料的耐水耐高温效果和耐腐蚀抗老化效果良好，相比较实施例一来说，实施例二所采用的配方为最优配方，达到的耐水耐高温效果和耐腐蚀抗老化效果相对来说好很多，故此，实施例二也为最优实施例，该实施例的耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法也可以进行批量生产使用。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：氢化丁腈橡胶14份-17份、热塑性硫化橡胶15份-16份、氟硅橡胶11份-13份、丙烯酸酯橡胶9份-11份、乙丙橡胶10份-12份、石蜡3份-5份、亚硝基氟橡胶8份-9份、白碳黑6份-8份、矿物油膏3份-4份、增塑剂2份-3份。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1：先将氢化丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶、氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙丙橡胶按照按摩尔比依次加入到搅拌设备之内，进行混合搅拌，搅拌完成后，在温度为＜180℃的真空中进行热处理，得到混合材料一备用；
S2：按照配比称取石蜡，使其在70℃-100℃的高温加热中溶解，并与混合材料一进行混合，再进行加热至100℃-120℃，并静置反应55分钟-125分钟，得到混合材料二备用；
S3：在混合材料一加入配比称取亚硝基氟橡胶，采用Dai-E1G621氟橡胶FK-1，71％F，门尼粘度50，Fluorel E-15128FK-2，71％F，门尼粘度30、FluorelFT2320FK-3，70％F，门尼粘度20，再加入聚偏氟乙烯，可以极大地降低渗透性，并与混合材料二进行混合，得到混合材料三备用；
S4：将混合材料三中加入配比称取白碳黑，充分均匀搅拌混合后静置30min后，并加入适量的热量和机械能，采用开炼机，混炼时间为20到30分钟，混炼温度为120到140℃，混炼压力为3到5MPa然后进行280℃高温制备，并与混合材料三进行混合，得到混合材料四备用；
S5：将混合材料四中加入配比称取矿物油膏，先在反应器中静置30min后，然后进行220℃高温制备，并与混合材料四进行混合，得到混合材料五备用；
S6：将混合材料五中加入配比称取增塑剂，其增塑剂比重15/4℃0.8661～0.8768，粘度cst,37.8℃、21.9～389.0，苯胺点94.4℃～142.0℃，流动点-12.5℃，闪点200℃～295℃，粘度比重常数0.794～0.814，色调L0.5，环分析CA0～2.5％、CN28.0～36.0％、CP64～72.0％，充分的混合并静置55分钟，得到混合材料六；
S7：将上述步骤中所制得的混合材料一、混合材料二、混合材料三、混合材料四、混合材料五以及混合材料六按比例进行添加至混合溶液内进行搅拌混合，搅拌混合后再进行第一步加入石蜡混合搅拌，第二步加入取亚硝基氟橡胶混合搅拌，最后加入矿物油膏混合搅拌，搅拌均匀之后得到耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料。
3.根据权利要求2所述的耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，其特征在于：所述S3步骤中，亚硝基氟橡胶采用有机过氧化物作硫化体系，硫化胶在高温下的压缩永久变形性能及在高温蒸汽中的性能特别优越，2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己炔-3及其相似物2，5-二甲基-2，5-双(叔丁过氧基)己烷分别与三异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)共硫化耐焦烧性好。
4.根据权利要求2所述的耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，其特征在于：所述S1步骤中，一般氢化丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶、氟硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙丙橡胶的摩尔比例为1.030-1.040-1.020-1.040-1.030。
5.根据权利要求2所述的耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，其特征在于：所述S2步骤中，石蜡为橡胶防护蜡和微晶蜡的任意一种。
6.根据权利要求2所述的耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，其特征在于：所述S4步骤总，白碳黑为N110超耐磨炉黑、N220中超耐磨炉黑和N330高耐磨炉黑的任意一种。
7.根据权利要求2所述的耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，其特征在于：所述S5步骤中，矿物油膏采用7501高真空矿物油脂，所述S6步骤中，增塑剂。
8.根据权利要求2所述的耐腐蚀耐高温的特种橡胶材料及其制备方法，其特征在于：所述S4步骤中，白炭黑硫化条件为：在混炼完成后，需要进行硫化处理，以使橡胶分子之间形成交叉链接，并形成永久性的化学键，提高橡胶制品的硬度、强度和耐磨性，硫化处理通常采用的是热硫化法，在热硫化法中，需要将混合物放入硫化炉中，在一定温度和压力条件下进行硫化，硫化温度为140到160℃，硫化时间为10到30分钟，硫化压力为0.2到0.5MPa，还需要添加适量的硫磺和促进剂等辅助剂，以促进硫化反应的进行。
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