用聚1，2丁二烯橡胶交联和补强四丙氟橡胶的方法

摘要

本发明涉及一种四丙氟橡胶橡组合物，以及交联并补强四丙氟橡胶橡的方法。所述组合物以四丙氟橡胶为主体材料，以有机过氧化物为交联剂，以高乙烯基聚丁二烯为助交联剂，该种聚丁二烯中高乙烯基的含量为30‑80％，用量为5‑30份。本发明所获得的四丙氟橡胶材料在300℃的饱和水环境中具有良好的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料的一种新的组合物，具体地说，涉及一种能同时实现四丙氟橡胶交联和补强的方法，这种方法可以大幅提高四丙氟橡胶的硬度与强度，使四丙氟橡胶可适用于多种不同苛刻环境。

背景技术

四丙氟橡胶是用途范围较广的极性橡胶，可应用于含油水的高温环境中。四丙氟橡胶在硫化过程中，不仅需要主硫化剂，还必须加入助硫化剂，所以其硫化体系是由过氧化物和助硫化剂组成，过氧化物一般为过氧化二异丙苯(DCP)、双叔丁基过氧化二异丙苯(BIBP)和过氧化苯甲酰(BPO)等一些过氧化物，而传统的助硫化剂主要为烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)、三聚氰酸三烯丙酯(TAC)和聚丁二烯，最近也推出了新型的助交联剂，如八乙烯基倍半硅氧烷(OVPOSS)，新型交联剂与传统的交联剂相比，用OVPOSS作为助交联剂获得的硫化胶在苛刻环境中具有更好的稳定性。对比这几种助交联剂，可以发现分子上连有乙烯基的化合物有可能成为助交联剂。本发明将1,2结构高的聚丁二烯(HVBR)引入到四丙氟橡胶中，利用HVBR主链上的活泼的乙烯基α-氢在自由基存在的条件下产生自由基，该自由基可以与四丙氟橡胶中的自由基反应，使四丙氟橡胶与HVBR之间产生交联反应，同时该自由基也可以与HVBR自身的自由基反应，产生HVBR之间的交联，这样可以在四丙氟橡胶可以同时形成两种交联网络，硫化胶内HVBR之间产生交联点密度很高，所以在使四丙氟橡胶交联的过程中，还可以使四丙氟橡胶的硬度提高。该种四丙氟橡胶具有数量较多，强度很高的交联键，适用于多种不同苛刻环境。

发明内容

本发明涉及交联四丙氟橡胶的组合物，具体地说，使用高乙烯基含量的聚丁二烯橡胶(HVBR)来交联四丙氟橡胶，制备一种耐热性好的四丙氟橡胶，可用于耐高温水等苛刻环境。

本发明其特征是，该组合物以四丙氟橡胶为主体材料，以有机过氧化物为交联剂，以炭黑为增强填料，以1,2结构高的聚丁二烯(HVBR)为助交联剂，以硬脂酸或其盐为加工助剂，其组成，以四丙氟橡胶为100重量份计，包括：

其中使用的四丙氟橡胶的氟含量为54.8～58.3％，该类氟橡胶的高分子主链主要是由C-F键组成，在苛刻环境中具有比较高的稳定性，具体产品如，日本旭硝子公司和上海叁爱富(3F)公司生产的四丙氟橡胶。这类橡胶的分子链上没有双键，通常采用活性较高的过氧化物和助交联剂来进行硫化，有机过氧化物为DCP、BIBP和BPO，用量以四丙氟橡胶为100重量份计，宜为2-6重量份，用量过少，产生交联点的数目较少，橡胶性能较差，用量过多，橡胶过度交联，均会对最终产品的性能产生不利影响，并且过氧化物分解的残余物会影响四丙氟橡胶性能，因此过氧化物有用量不易过多。一般助硫化剂采用TAIC或TAC，这两种化合物中存在不稳定的基团会在含有高温水环境中发生分解反应，而降低了四丙氟橡胶的使用价值。本发明采用了高乙烯含量的聚丁二烯橡胶，该橡胶的主链多为碳碳键，该种化学结构在水中较稳定，并且侧链有碳碳双键，可以用来引发交联反应，这种聚丁二烯橡胶的1，2结构摩尔含量应该在30-80％，该类橡胶的使用范围为5-30份(以四丙氟橡胶为100份的质量份数)，HVBR的用量过多会使四丙氟橡胶的硬度升高很大，不能做为橡胶材料使用。本发明的配方中的防老剂为2-巯基苯并咪唑和2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉的复合体系，其用量各为0.5-2份(以四丙氟橡胶为100重量份计)。为了获得合适的硬度和较高的拉伸强度、断裂伸长率，本发明采用不同粒径的碳黑进行补强，经高温水实验证实N550具有较好的性能，为了调节产品的硬度，还可调节N550的用量，以满足不同的需求。

具体实施方式

下面结合实施例1-7和比较例1-2本发明作进一步具体说明，但是本发明绝不局限于这些实施例。

实施例1-8和比较例1

采用旭硝子生产的四丙氟橡胶(aflas100H)为主体材料，以它为100重量份计，按照表1所示配合制备符合本发明要求的以过氧化二异丙苯为主交联剂和高乙烯基含量聚丁二烯为助交联剂、以硬质炭黑N550为增强材料的橡胶组合物，即实施例1-8。采用相似的配合，使以TAIC为助交剂比较例1和低乙烯基含量的聚丁二烯橡胶。

经硫化试片进行耐硫化氢、盐酸和氢氧化钠腐蚀测试，经腐蚀后的结果见表2。从表2中可以看出本发明可以获得在硫化氢、盐酸和碱性条件下使用的四丙氟橡胶。

1.聚丁二烯中乙烯基含量的影响

表1

注：数字表示聚丁二烯橡胶中乙烯基的含量

表2

¹腐蚀条件为：温度300℃，总压15MPa，介质纯水，老化时间48小时。

2.HVBR含量的影响

表3

表4

¹腐蚀条件同表2。