本發(fā)明屬于橡膠復(fù)合材料，具體涉及一種耐低溫氟橡膠密封材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國軌道交通及汽車工業(yè)的發(fā)展，對高鐵及汽車非輪胎用高分子橡膠制品的超高低溫及化學(xué)介質(zhì)的要求亦越來越苛刻，高鐵及汽車非輪胎用高分子橡膠制品所選用的高性能橡塑新材料亦由傳統(tǒng)的橡塑品種向更高性能的特種合成材料過渡，特別是許多高級材料的應(yīng)用已逐步發(fā)展，如飽和丁腈橡膠在高性能汽車用橡塑零部件中的應(yīng)用，以及如丙烯酸酯橡膠(aem)、氟橡膠(fkm)，乙丙橡膠(epdm)、飽和丁腈橡膠(hnbr)、氟硅橡膠(fvmq)工業(yè)自動化控制領(lǐng)域。

2、含氟橡膠相較于其他密封用橡膠具有更加優(yōu)異的耐熱性、耐油性、低介電系數(shù)等性質(zhì)，使得其在航空、汽車、交通、電路等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。氟原子由于自身具有最強(qiáng)電負(fù)性，其可以產(chǎn)生較大的吸電子效應(yīng)，氟原子的存在增加了c-c鍵的鍵能，故使得氟橡膠耐熱性得到較大提升。且氟原子與碳鏈之間形成的c-f鍵鍵能穩(wěn)定，故其具有優(yōu)異的耐候性以及耐化學(xué)性能。由于一般氟橡膠例如氟26、氟246等其具有優(yōu)異的耐油、耐高溫性能，但是耐低溫性能隨著氟含量的增加而逐漸減小，一般氟橡膠低溫脆性溫度為-20℃左右，無法滿足一些低溫工作環(huán)境，耐低溫氟橡膠的研制一直是國內(nèi)外研究的重點(diǎn)。

3、橡膠需要填料對于其性能進(jìn)行性能改善，填料的加入會對共混橡膠性能以及相容性產(chǎn)生影響，所以討論填料對于相容性的影響也是研究熱點(diǎn)。納米二氧化硅俗稱白炭黑，表面存在的大量硅羥基使其具有親水性和極強(qiáng)的表面極性，用于橡膠的生產(chǎn)加工中，能顯著改善橡膠的性能。納米二氧化硅在作為填料添加到高分子聚合物中時，難以浸潤和分散，易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，從而出現(xiàn)生產(chǎn)過程中分散效果不理想的情況。表面改性處理可以將其固有的親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，增?qiáng)對高分子聚合物的界面粘結(jié)能力，改善其分散性，以獲得良好的應(yīng)用表現(xiàn)。雖然現(xiàn)今也有將納米二氧化硅用于橡膠材料中的，但是對性能的改善并不顯著，還有很大的進(jìn)步空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的問題，提供了一種耐低溫氟橡膠密封材料及其制備方法。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種耐低溫氟橡膠密封材料，原料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：

4、氟橡膠70～120份、硫化劑3～6份、促進(jìn)劑2～6份、加工助劑8～10份、納米復(fù)合填料10～16份。

5、優(yōu)選的，原料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：

6、氟橡膠95份、硫化劑4.5份、促進(jìn)劑4份、加工助劑9份、納米復(fù)合填料13份。

7、進(jìn)一步地，所述納米復(fù)合填料的制備，包括如下步驟：

8、1)將納米二氧化硅和納米凹凸棒土分別置于真空干燥箱內(nèi)進(jìn)行低溫真空干燥處理，然后將干燥后的納米二氧化硅和納米凹凸棒土按照10～14:1的比例置于珠磨機(jī)中進(jìn)行研磨處理，處理得混合粉末；

9、2)將步驟1)中所得的混合粉末置于高速離心機(jī)中9000～10000rpm離心處理2～6min后，然后攪拌混勻后分成20％的混合粉末a和80％混合粉末b兩份；

10、3)將硅烷偶聯(lián)劑溶于乙醇水溶液中，攪拌分散均勻后，加入步驟2)中所得的混合粉末b，混合均勻后用超聲水浴分散處理30min，然后加熱進(jìn)行偶聯(lián)接枝反應(yīng)，完成后進(jìn)行抽濾，烘干得混合粉末c備用；

11、4)將步驟2)所得的混合粉末b和步驟3)所得的混合粉末c攪拌混勻即得納米復(fù)合填料。

12、進(jìn)一步地，所述步驟1)中所述的低溫真空干燥處理時控制干燥溫度為40～50℃；所述的研磨處理時控制研磨速度為200～300rpm，研磨時間為30～50min。

13、進(jìn)一步地，所述步驟3)中所述的偶聯(lián)接枝反應(yīng)的溫度為78～94℃，反應(yīng)時間為9～13min。

14、進(jìn)一步地，所述硫化劑2,5二甲基-2,5-二叔丁基過氧己烷或過氧化二異丙苯。

15、進(jìn)一步地，所述促進(jìn)劑三烯丙基異氰脲酸酯或芐基三苯基氯化膦。

16、進(jìn)一步地，所述加工助劑為ht290、ws280、巴西棕櫚蠟中的一種。

17、通過采用上述技術(shù)方案，本申請?zhí)砑恿艘环N特殊的納米復(fù)合填料，對氟橡膠密封材料的耐低溫、耐老化以及力學(xué)性能方面均有顯著的改善效果，將納米二氧化硅和納米凹凸棒土按照一定的比例進(jìn)行低溫真空干燥處理后進(jìn)行研磨混合，低溫干燥以及研磨的機(jī)械力作用能顯著提高納米二氧化硅和納米凹凸棒土的表面積，削弱兩者之間的界面效應(yīng)，為后續(xù)的處理奠定了很好的基礎(chǔ)，而后在高速離心力的作用下，進(jìn)一步改善了混合粉末的分散性，本申請將所得的混合粉末分成20％和80％兩份，對其中的80％進(jìn)行偶聯(lián)劑改性處理后與剩下的混合粉末混合，申請人經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這樣處理后的納米復(fù)合填料具有大小不同的粒徑，并且存在有較多對補(bǔ)強(qiáng)有利的鏈狀聚集體，將其用于氟橡膠密封材料的加工過程中，減少了分散相疇尺寸，增加了混合物料的相容性，使力學(xué)性能有大幅度地提升

18、一種耐低溫氟橡膠密封材料的制備方法，包括如下步驟：

19、(1)按照原料配比稱取相應(yīng)重量份的氟橡膠70～120份、硫化劑3～6份、促進(jìn)劑2～6份、加工助劑8～10份、納米復(fù)合填料10～16份備用；

20、(2)將步驟(1)中稱取的氟橡膠在雙輥開煉機(jī)上薄通塑煉，然后加入促進(jìn)劑、加工助劑、納米復(fù)合填料，再將硫化劑加入到橡膠中，在電子束輻射的條件下，下進(jìn)行混煉，制成混煉膠。

21、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述的電子束輻射的能量為1.5～1.9mev。

22、通過采用上述技術(shù)方案，在混煉的同時進(jìn)行電子束輻射處理，引發(fā)降解反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)，在進(jìn)行輻射處理后，交聯(lián)密度和力學(xué)性能有很大程度的增加，并且能顯著改善氟橡膠的耐低溫和耐老化性能。

23、本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

24、本申請在現(xiàn)有的氟橡膠密封材料的原料及制備方法上進(jìn)行了很大程度的改善，制備出的氟橡膠表現(xiàn)出好的斷裂伸長率，拉伸強(qiáng)度以及硬度性能，老化處理后氟橡膠質(zhì)量體積變化很小，具有很好的耐老化性，并且效果很顯著。本申請的氟橡膠密封材料在-35℃時低溫壓縮系數(shù)還有0.35，表明其在-35℃時還有很好的恢復(fù)能力其耐低溫性能很優(yōu)異。從很大程度上提升了氟橡膠密封材料的價值。

技術(shù)特征：

1.一種耐低溫氟橡膠密封材料，其特征在于，原料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐低溫氟橡膠密封材料，其特征在于，原料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種耐低溫氟橡膠密封材料，其特征在于，所述納米復(fù)合填料的制備，包括如下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種耐低溫氟橡膠密封材料，其特征在于，所述步驟1)中所述的低溫真空干燥處理時控制干燥溫度為40～50℃；所述的研磨處理時控制研磨速度為200～300rpm，研磨時間為30～50min。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種耐低溫氟橡膠密封材料，其特征在于，所述步驟3)中所述的偶聯(lián)接枝反應(yīng)的溫度為78～94℃，反應(yīng)時間為9～13min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐低溫氟橡膠密封材料，其特征在于，所述硫化劑為2,5二甲基-2,5-二叔丁基過氧己烷或過氧化二異丙苯。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐低溫氟橡膠密封材料，其特征在于，所述促進(jìn)劑為三烯丙基異氰脲酸酯或芐基三苯基氯化膦。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐低溫氟橡膠密封材料，其特征在于，所述加工助劑為ht290、ws280、巴西棕櫚蠟中的一種。

9.權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的耐低溫氟橡膠密封材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種耐低溫氟橡膠密封材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的電子束輻射的能量為1.5～1.9mev。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種耐低溫氟橡膠密封材料及其制備方法，屬于橡膠復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，原料包括如下組分：氟橡膠、硫化劑、促進(jìn)劑、加工助劑、納米復(fù)合填料。本申請在現(xiàn)有的氟橡膠密封材料的原料及制備方法上進(jìn)行了很大程度的改善，制備出的氟橡膠表現(xiàn)出好的斷裂伸長率，拉伸強(qiáng)度以及硬度性能，老化處理后氟橡膠質(zhì)量體積變化很小，具有很好的耐老化性，并且效果很顯著，在?35℃時低溫壓縮系數(shù)還有0.35，表明其在?35℃時還有很好的恢復(fù)能力其耐低溫性能很優(yōu)異。從很大程度上提升了氟橡膠密封材料的價值。

技術(shù)研發(fā)人員：項(xiàng)凱,孫天真,丁燕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽同豐橡塑工業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/28