一種改性氟橡膠混煉膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于橡膠混煉膠制備領(lǐng)域，具體涉及改性氟橡膠混煉膠的制備。
【背景技術(shù)】
[0002] 氟橡膠是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上接有氟原子的一種合成高分子彈性體，該類高 分子材料具有優(yōu)異的耐熱性、耐候性、耐臭氧性、耐油性、耐化學(xué)品性，氣體透過率低，且屬 于自熄型橡膠，在所有合成橡膠中其綜合性能最佳?，F(xiàn)有的氟橡膠混煉膠，硫化后具有高強(qiáng) 度（拉伸強(qiáng)度> 20MPa)的一般彈性較差，而具有高彈性（扯斷伸長率> 500% )的一般強(qiáng) 度又較小，難以同時具有高強(qiáng)度和高彈性。隨著汽車發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速越來越高，且汽油中添加 許多對橡膠腐蝕作用極強(qiáng)的小分子（如甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚），惡劣的工況條件使氟 橡膠密封件必須具有高強(qiáng)度、高彈性和高耐油，因此開發(fā)高強(qiáng)高彈耐油氟橡膠混煉膠及其 制備方法迫在眉睫。
[0003] 中國專利申請CN102585402A公開了高強(qiáng)度（拉伸強(qiáng)度彡16MPa)氟橡膠混煉膠， 但彈性和耐油性能沒有明確的數(shù)據(jù)。中國專利申請CN1919921A公開了高強(qiáng)度（拉伸強(qiáng)度 彡18MPa)和高彈性（扯斷伸長率彡320% )氟橡膠混煉膠，但沒有給出具體數(shù)據(jù)，也未涉及 耐油性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高強(qiáng)度、高彈性、高耐油的氟橡膠 混煉膠。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案的第一方面提供了一種改性氟橡膠混煉膠，包括以下重量份的 組分：氟橡膠生膠，100 ;熱裂解炭黑，30-50 ;加工助劑，0. 2-0. 8 ;硫化劑，1. 0-5. 0 ;共硫化 劑，4-8 ;
[0006] 其中，所述的氟橡膠生膠分子中含有碘和/或溴；所述的加工助劑選自硬脂酸鈉、 硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、巴西棕櫚蠟、聚乙烯蠟、WS280(美國Strucktol公司）、全氟聚醚油或 液體氟橡膠；所述的硫化劑為有機(jī)過氧化物；所述的共硫化劑選自三烯丙基異氰脲酸酯、 三甲代烯丙基異氰脲酸酯、N-芐基馬來酰亞胺或Ν，Ν' -間苯撐雙馬來酰亞胺。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案的第二方面提供了上述技術(shù)方案中氟橡膠混煉膠的制備方法， 包含以下步驟：
[0008] 1)加入氟橡膠生膠，輥溫50-60°C，輥速18-30rpm，調(diào)整輥距，保證兩輥之間有堆 積膠；
[0009] 2)按順序加入以下組分，每加入一組，吃粉后反轉(zhuǎn)雙輥3-6次，開刀打3-6個三角 包，輥壓1-2分鐘：
[0010] a)加工助劑；
[0011] b)熱裂解炭黑；
[0012] c)硫化劑和硫化助劑；
[0013] 3)膠料混煉均勻后薄通8-15次出片，常溫下靜置12_36h ;
[0014] 4)控制輥溫在55-65°C，輥距0. 2-0. 4mm，輥速20-25rpm，返煉薄通10-15次，再調(diào) 整輥距1-3_出片即得。其中，氟橡膠生膠、熱裂解炭黑、加工助劑、硫化劑、共硫化劑的成 分和含量與本發(fā)明技術(shù)方案的第一方面相同。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)方案的第三方面提供了根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案第二方面的方法制備 的改性氟橡膠混煉膠的成型品。
[0016] 本發(fā)明所述氟橡膠生膠是能夠進(jìn)行過氧化物交聯(lián)，且分子中含有碘和/或溴的氟 橡膠，例如大金公司制造的三元氟橡膠G-902。
[0017] 本發(fā)明所述硫化劑為有機(jī)過氧化物類，具體可選自過氧化二異丙苯（DCP)、雙 叔丁基過氧異丙基苯（BIPB)、2, 5-二甲基-2, 5-二叔丁基過氧己烷（DBPMH)、六亞甲 基-N，Ν' -雙（叔丁基過氧氨基甲酸酯）（HBTBP)、亞甲基雙-4-環(huán)己基-N，Ν' -(叔丁基過 氧氨基甲酸酯）（MBTBP)、過氧化叔丁基苯甲酸酯（TPB)或過氧化叔丁基異丙基碳酸叔丁酯 (TBPV)〇
[0018] 本發(fā)明所述共硫化劑為多官能團(tuán)不飽和化合物，具體可選自三烯丙基異氰脲酸酯 (TAIC)、三甲代烯丙基異氰脲酸酯（TMAIC)、N-芐基馬來酰亞胺或Ν，Ν' -間苯撐雙馬來酰 亞胺。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案的第二方面提供的方法，在一些實施方式中，步驟2)和步 驟4)中所述的返煉為打三角包。
[0020] 除非明確地說明與此相反，否則，本發(fā)明引用的所有范圍包括端值。例如，"輥溫 40-50°C"表示輥溫的范圍T為40°C彡T彡50°C。
[0021] 本發(fā)明使用的術(shù)語"或"表示備選方案，如果合適的話，可以將它們組合，也就是 說，術(shù)語"或"包括每個所列出的單獨備選方案以及它們的組合。例如，"硫化劑選自過氧化 二異丙苯（DCP)、雙叔丁基過氧異丙基苯（BIPB)或2, 5-二甲基-2, 5-二叔丁基過氧己烷 (DBPMH) "表示所述的硫化劑可以是DCP、BIPB、DBPMH中的一種，也可以是其一種以上的組 合。
[0022] 本發(fā)明使用的術(shù)語"返煉"是一種開煉機(jī)混煉的操作，包括打三角包、搗煉、左右斜 刀、打扭等。在本發(fā)明的實施方式中，優(yōu)選打三角包作為返煉的操作方式。
[0023] 本發(fā)明使用的術(shù)語"吃粉"，是指膠料接受粉體填料混入的過程。
[0024] 本發(fā)明使用的術(shù)語"薄通"，是使用開放式煉膠機(jī)時常被采用的典范性操作，本發(fā) 明指開煉機(jī)的輥距調(diào)節(jié)到〇. 5-lmm。
[0025] 本發(fā)明的技術(shù)方案提供的氟橡膠混煉膠的制備方法，在每加入一步待吃粉后反轉(zhuǎn) 雙輥3-6次，可以使粉料不易滑落，保證吃粉完全，并可以減少混煉均勻所需的時間，提高 硫化膠的機(jī)械性能，得到的高強(qiáng)高彈耐油氟橡膠混煉膠硫化后硬度可控制在70-85間，加 工性好、成本低廉、方法簡單、易于產(chǎn)業(yè)化。
【具體實施方式】
[0026] 以下所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明所保護(hù)的不限于以下優(yōu)選實施方 式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在此發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的基礎(chǔ)上，做出的若干變形和 改進(jìn)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027] 實施例I
[0028] 按照表1的配方配置原料。
[0029] 從開煉機(jī)大齒輪一側(cè)加入氟橡膠生膠，輥溫40-55〇 C，輥速20-25rpm，調(diào)整輥距， 以兩輥之間有堆積膠為準(zhǔn)；按順序加入助劑：①加工助劑聚乙烯蠟，②熱裂解炭黑，③硫化 劑BIPB、硫化助劑TMAIC ;每加入一步待吃粉后反轉(zhuǎn)雙輥5次，開刀打5個三角包，輥壓1分 鐘，待膠料混煉均勻后薄通12次出片，常溫下靜置18小時；控制輥溫在55〇 C，輥距0. 4mm， 輥速24rpm，進(jìn)行返煉打三角包薄通15次，再調(diào)整輥距2mm出片，即得氟橡膠混煉膠。
[0030] 分別測量制得的混煉膠硫化后的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率、撕裂強(qiáng)度、Shore A硬 度、脆性溫度數(shù)據(jù)，硫化條件為一段硫化：160°C XlO分鐘；二段硫化：20(TC X8小時；及 耐燃油質(zhì)量變化率、體積變化率，條件為40°C X 168h。其中，拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長率按 GB/T528-2009試驗方法測試，撕裂強(qiáng)度按GB/T529-2008試驗方法測試，紹爾硬度按GB/ T531. 1-2008試驗方法測試，耐燃油C按GB/T1690-2006試驗方法測試，結(jié)果見表2。
[0031] 實施例2
[0032] 按照表1的配方配置原料。
[0033] 操作步驟除加工助劑為硬脂酸鈣，反轉(zhuǎn)雙輥后開刀打3個三角包，輥壓2分鐘，返 煉時棍溫設(shè)定60°C，棍距為0. 3mm以外同實施例1。
[0034] 性能測試項目同實施例1，結(jié)果見表2。
[0035] 實施例3
[0036] 按照表1的配方配置原料。
[0037] 操作步驟除加工助劑為硬脂酸鈉，反轉(zhuǎn)雙輥后開刀打1個三角包，返煉時輥溫設(shè) 定60°C，棍距為0. 2mm以外同實施例1。
[0038] 性能測試項目同實施例1，結(jié)果見表2。
[0039] 實施例4
[0040] 按照表1的配方配置原料。
[0041] 操作步驟除加工助劑為巴西棕櫚蠟，反轉(zhuǎn)雙輥后開刀打3個三角包，輥壓2分鐘， 常溫下靜置36小時，返煉時輥距為0. 3mm以外同實施例1。
[0042] 性能測試項目同實施例1，結(jié)果見表2。
[0043] 實施例5
[0044] 按照表1的配方配置原料。
[0045] 操作步驟除加工助劑為WS280,反轉(zhuǎn)雙輥后開刀打1個三角包，常溫下靜置36小 時，返煉時輥溫設(shè)定60°C，輥距為0. 2_以外同實施例1。
[0046] 性能測試項目同實施例1，結(jié)果見表2。
[0047] 實施例6
[0048] 按照表1的配方配置原料。
[0049] 操作步驟除加工助劑為全氟聚醚油，輥壓2分鐘，待膠料混煉均勻后薄通1，5次出 片，常溫下靜置36小時，返煉時輥距為0. 3mm以外同實施例1。
[0050] 對比例1
[0051 ] 氟橡膠混煉膠的原料組成為：
[0052] 氟橡膠生膠100份，熱裂解炭黑20份，加工助劑聚乙烯蠟0. 6份，硫化劑BIPB 2 份，硫化助劑TMIC 5份。
[0053] 操作步驟除吃粉后未反轉(zhuǎn)雙輥同實施例1。
[0054] 性能測試項目同實施例1，結(jié)果見表2。
[0055] 對比例2
[0056] 氟橡膠混煉膠的原料組成為：
[0057] 氟橡膠生膠100份，熱裂解炭黑50份，加工助劑聚乙烯蠟0. 6份，硫化劑BIPB 2 份，硫化助劑TMIC 3份。
[0058] 操作步驟除吃粉后未反轉(zhuǎn)雙輥同實施例1。
[0059] 性能測試項目同實施例1，結(jié)果見表2。
[0060] 表1實施例1-6和對比例1-2的配方
[0061]
【主權(quán)項】
1. 一種改性氟橡膠混煉膠，其特征在于，包括以下重量份的組分：氟橡膠生膠，100 ;熱 裂解炭黑，30-50 ;加工助劑，0. 2-0. 8 ;硫化劑，1. 0-5. 0 ;共硫化劑，4-8 ; 其中，所述的氟橡膠生膠分子中含有碘和/或溴； 所述的加工助劑選自硬脂酸鈉、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、巴西棕櫚蠟、聚乙烯蠟、氟聚醚油 或液體氟橡膠； 所述的硫化劑為有機(jī)過氧化物； 所述的共硫化劑選自三烯丙基異氰脲酸酯、三甲代烯丙基異氰脲酸酯、N-芐基馬來酰 亞胺或Ν，Ν' -間苯撐雙馬來酰亞胺。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性氟橡膠混煉膠，其特征在于，所述的硫化劑選自氧化二 異丙苯、雙叔丁基過氧異丙基苯、2, 5-二甲基-2, 5-二叔丁基過氧己烷、六亞甲基-Ν，Ν'-雙 (叔丁基過氧氨基甲酸酯）、亞甲基雙-4-環(huán)己基-Ν，Ν' -(叔丁基過氧氨基甲酸酯）、過氧 化叔丁基苯甲酸酯或過氧化叔丁基異丙基碳酸叔丁酯。
3. -種如權(quán)利要求1-2所述的改性氟橡膠混煉膠的制備方法，包含以下步驟： 1) 加入氟橡膠生膠，輥溫50-60°C，輥速18-30rpm，調(diào)整輥距，保證兩輥之間有堆積膠； 2) 按順序加入以下組分，每加入一組，吃粉后反轉(zhuǎn)雙輥3-6次，開刀打3-6個三角包，輥 壓1-2分鐘： a) 加工助劑； b) 熱裂解炭黑； c) 硫化劑和硫化助劑； 3) 膠料混煉均勻后薄通8-15次出片，常溫下靜置12-36h ; 4) 控制輥溫在55-65°C，輥距0. 2-0. 4mm，輥速20-25rpm，返煉薄通10-15次，再調(diào)整輥 距l(xiāng)-3mm出片即得。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，步驟2)和步驟4)中所述的返煉為打三角 包。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性氟橡膠混煉膠，包括以下重量份的組分：氟橡膠生膠，100；熱裂解炭黑30-50；加工助劑，0.2-0.8；硫化劑，1.0-5.0；共硫化劑，4-8。本發(fā)明還公開了上述改性氟橡膠混煉膠的制備方法。通過該方法制備的混煉膠硬度可控制在70-85間，加工性好、成本低廉、方法簡單、易于產(chǎn)業(yè)化。
【IPC分類】C08K5-14, B29B7-72, C08K13-02, C08K3-04, C08L27-12
【公開號】CN104558975
【申請?zhí)枴緾N201410777905
【發(fā)明人】楊策宇, 湯誠, 陸翠方
【申請人】東莞市長安東陽光鋁業(yè)研發(fā)有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月12日