氟橡胶、硅橡胶与氟硅橡胶三元共混耐高低温耐油材料及其制备方法

摘要

本发明提供一种氟橡胶、硅橡胶与氟硅橡胶三元共混耐高低温耐油材料及制备方法，其中采用过氧化物硫化型氟橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶三种聚合物共混制备耐高低温、耐油材料。其组成包含以下组分，氟橡胶：50-60%、硅橡胶：20-30%、氟硅橡胶、5-10%、白炭黑：5-8%、纳米高岭土：８%、过氧化物硫化剂DCP：1%、交联助剂TAIC：1%。本发明的硫化胶具有较宽的使用温度范围，可在-45℃～250℃长期使用，耐油性能好，同时具有成本低、加工工艺性好等优点，是解决氟橡胶低温性能差和硅橡胶耐油性能差的综合性能优良的替代材料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高低温、耐油材料，具体是用过氧化物硫化型氟橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶三种聚合物共混制备新材料的方法。

背景技术

近年来汽车工业的蓬勃发展给橡胶工业带来了前所未有的发展机遇，同时使橡胶制品行业快速发展。随着汽车工业技术水平的不断提高，尤其是随着汽车向高性能、低油耗、低排放与低噪音、超长使用寿命的方向发展，使橡胶部件的工作温度提高、工作环境更加苛刻，要求橡胶部件能够在-50~150℃的空气中或介质油中长期使用。同时，汽车燃料油、润滑油、制冷剂等也在不断地改进，其添加剂的成分也随之改变，因此开展对汽车用橡胶材料的耐油性研究具有广泛的应用意义。另外，世界航空工业、电器工业、化工、石油等行业的某些应用场合对橡胶材料的使用环境要求极高，一般的通用橡胶难以达到其使用要求。为了满足相关工业的发展和需求，开发一种耐高低温性能、耐油性优异的新型橡胶材料具有非常实际的使用意义。

目前研究成功的氟硅橡胶既保持了硅橡胶的耐热性、耐寒性、耐候性、压缩复原性、回弹性、电气特性、脱模性等一系列优良性能，同时具有氟橡胶的耐油、耐溶剂性；能够满足某些特殊场合的使用要求，但由于其价格昂贵使其应用受到极大的限制。

发明内容

本发明的目的是制备一种耐高低温、耐油性优异且成本较低的橡胶新材料，进一步拓宽橡胶材料的应用领域。硅橡胶是分子主链中为-Si-O-无机结构，侧基为有机基团的一类弹性体，其分子结构中的-Si-O-Si-键的键能远远大于一般橡胶-C-C-键的键能，且分子链的柔顺性好，所以硅橡胶具有优异的耐高低温性能可在-100℃~250℃范围内长期使用；氟橡胶是一种在主链或者侧链的碳原子上含有氟原子的高分子合成弹性体，由于氟原子的半径小，电负性极高使其具有优异的耐油性能。将氟橡胶与硅橡胶共混可以制得耐高低温性、耐油性较好的胶料，但是由于二者的极性相差较大，相容性较差，考虑加入相容剂来提高氟橡胶和硅橡胶两相的相容性。氟硅橡胶是一种改性硅橡胶，即硅橡胶的硅氧烷侧链上的甲基被γ-三氟丙基所取代制备成的一种特种橡胶，兼具了氟橡胶和硅橡胶的优良性能，加入氟硅橡胶可以有效的提高氟橡胶与硅橡胶两相的相容性。所以本发明采用过氧化物硫化型氟橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶三种聚合物共混制备耐高低温、耐油的橡胶新材料。

具体的技术方案如下：一种氟橡胶、硅橡胶与氟硅橡胶三元共混耐高低温耐油材料，包含以下组分（wt.%表示），氟橡胶：50-60%、硅橡胶：20-30%、氟硅橡胶：5-10%、白炭黑：5-8%、纳米高岭土：８%、过氧化物硫化剂：1%、交联助剂：1%。

其中过氧化物硫化剂优选为ＤＣＰ；交联助剂优选为ＴＡＩＣ。

本发明的过氧化物硫化型氟橡胶、硅橡胶和氟硅橡胶三种聚合物共混制备耐高低温、耐油新材料具有较宽的使用温度范围，可以在-45℃-250℃之间长期使用，而且耐油性能优异在ASTM1^#油中的△V为2%-4%（150℃×24h），ASTM3^#油中△V为20%-24%（150℃×24h），同时具有生产成本低、加工工艺性好等优点。

本发明的过氧化物硫化型氟橡胶、硅橡胶和氟硅橡胶三种聚合物共混制备耐高低温、耐油新材料的制备方法包括以下步骤：

1）橡胶混炼过程

按照权利要求1中的胶料的配方先在开炼机上把氟橡胶和硅橡胶、氟硅橡胶共混均匀后，再投入密炼机中先加入白炭黑和纳米高岭土，高温热处理30分钟，排料温度150℃，然后在开炼机上加入硫化剂和交联助剂即得到该材料。

密炼条件：初始温度50℃，转速 50r/min

开炼条件：辊距1-3mm，前辊温40℃，后辊温45℃

2）胶料硫化过程

采用两段硫化方法：

一段硫化条件为：压力10MPa，温度170℃，时间10-15min；

二段硫化条件为：温度200℃，时间2-4h

本发明采用过氧化物硫化型氟橡胶、硅橡胶和氟硅橡胶三种聚合物共混制备的橡胶新材料具有优异的耐高低温、耐油性能。克服了一般通用橡胶与特种橡胶难以达到对工作温度要求较高、工作环境苛刻的使用要求，极大的拓宽了橡胶材料的应用领域，降低了生产成本。

具体实施方式

实施例1

制备耐高低温、耐油新材料

 1. 混合炼胶

取氟橡胶生胶100份，在XK-160型双辊筒开炼机上调辊距1.5mm，前辊温40℃，后辊温45℃，加入纳米高岭土、过氧化物硫化剂和交联助剂，混炼均匀；取硅橡胶生胶50份在XK-160型双辊筒开炼机上调辊距1.5mm，前辊温40℃，后辊温45℃加入白炭黑、过氧化物硫化剂和交联助剂，混炼均匀；然后在XK-160型双辊筒开炼机上将氟橡胶混炼胶包辊，慢慢加入硅橡胶混炼胶直至混炼均匀制得FKM/MVQ混炼胶；取FKM/MVQ混炼胶100份加入5-10份氟硅橡胶即可制得耐高低温耐油三元共混橡胶新材料，将辊距调为3mm下片、停放待用。

2. 胶料硫化

采用两段硫化方法：

一段硫化条件为：压力10MPa，温度170℃，时间10-15min；

二段硫化条件为：温度200℃，时间2-4h

实施例2

制备耐高低温、耐油新材料

1. 混合炼胶

按照专利要求1中的配方取氟橡胶生胶100份在XK-160型双辊筒开炼机上调节辊距2mm包辊翻炼，加入50份硅橡胶混炼制得FKM/MVQ混炼胶，取FKM/MVQ混炼胶100份加入5-10份氟硅橡胶，将辊距调为1.5mm，前辊温40℃，后辊温45℃依次加入10份纳米高岭土、5-10份白炭黑、1份过氧化物硫化剂、1份交联助剂混炼均匀即制得耐高低温、耐油三元共混橡胶新材料，将辊距调为3mm下片，停放待用。

2. 胶料硫化

采用两段硫化方法：

一段硫化条件为：压力10MPa，温度170℃，时间10-15min；

二段硫化条件为：温度200℃，时间2-4h

实施例3

制备耐高低温、耐油新材料

1. 混合炼胶

密炼机初始温度设为50℃，转速 50r/min，按照专利要求1中的配方先将氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶依次投入密炼机待转矩趋于平稳胶料混炼均匀后，先加入白炭黑和纳米高岭土，高温热处理30分钟，排料温度150℃，然后在开炼机上加入硫化剂和交联助剂即得到耐高低温、耐油的橡胶新材料。

2. 胶料硫化

采用两段硫化方法：

一段硫化条件为：压力10MPa，温度170℃，时间10-15min；

二段硫化条件为：温度200℃，时间2-4h

本发明的过氧化物硫化型氟橡胶、硅橡胶和氟硅橡胶三元聚合物共混制备耐高低温耐油性新材料具有优异的性能，相对于一般的通用橡胶和特种橡胶具有：

1. 良好的加工工艺性能；

2. 较宽的使用温度范围，可以在-45℃-250℃之间长期使用；

3. 优异的耐油性在ASTM1^#油中的△V为2%-4%（150℃×24h），ASTM3^#油中△V为20%-24%（150℃×24h）；

4. 较低的生产成本，硅橡胶的加入极大的降低了共混胶的成本；

具有如下技术参数：

性能技术参数拉伸强度，MPa10拉断伸长率，﹪300硬度，邵A70+5撕裂强度，KN/m25使用温度-45℃-250℃体积变化率（ASTM1^#油，150℃×24h）3﹪以内体积变化率（ASTM3^#油，150℃×24h）20﹪以内压缩永久变形，150℃×24h 30%以内