一种耐强酸碱的氟橡胶材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种耐强酸碱的氟橡胶材料及其制备方法，该橡胶材料组成以质量份数计具体为：氟橡胶100份、耐热剂1～3份、活性剂3～6份、加工助剂1～3份、补强填充剂20～30份、硫化剂2～3份。本发明制备的耐强酸碱的氟橡胶材料，对氢氧化钠、硫酸、硝酸等强酸强碱、硫化氢、二氧化硫等腐蚀性气体以及200℃以上的水蒸气均具有优良的抗耐性，可广泛用于化工、石油钻采、节能环保等工况比较苛刻的领域，可大大减少维修频次，降低维修成本。
【专利说明】一种耐强酸碱的氟橡胶材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于橡胶材料【技术领域】，涉及一种耐强酸碱的氟橡胶材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 橡胶密封制件随着社会和科技的发展在工业、农业、民用以及军事上有着广泛的 应用。橡胶密封制件的使用场合也是千差万别的，例如在化工、电子、石油钻采、机械和钢铁 等行业中，使用环境中含有和使用大量的酸、碱等溶液，这样会导致橡胶制件的工作环境中 含有酸雾、碱雾，并且难免有酸液、碱液溅射到橡胶制件上，甚至有的时候橡胶制品会浸在 酸液或碱液中，因此使用酸、碱场所必须要用橡胶制件必须满足耐酸碱性能，否则橡胶制件 损坏的同时，对工作正常进行带来非常大的影响，更严重的也许会带来更的社会灾难。所以 为了提高带有酸碱环境中使用的橡胶制件的耐酸碱性能，许多研究工作者寻找各种途径去 提高这一性能。中国实用新型专利CN202996361U公开了一种耐强酸碱耐弯曲软电缆，由 缆芯和外护套组成，所述的缆芯由多根绝缘线芯绞合而成，绝缘线芯由加强型导体和挤包 在加强型导体外的绝缘乙丙橡皮层组成；加强型导体由细铜丝和芳纶丝绞合而成；绝缘线 芯之间的空隙通过乙丙橡皮填充层填充；在绝缘线芯和填充层外挤包有氟橡胶外护套。该 实用新型优点是：结构简单，生产制造容易；由于导体采用细铜丝和芳纶丝绞合而成，外护 套采用氟橡胶，因此电缆较软，非常适合于频繁往返移动的机械装置。外护套采用氟橡胶， 因此电缆具有耐强酸碱的特性。该实用新型专利主要是从结构角度来改善电线电缆的耐酸 碱性，没有具体提出护套氟橡胶的具体配方和生产工艺。众所周知，氟橡胶的耐酸性与其 工艺和配方有很大的关系。中国发明专利CN103910942A，该发明涉及一种耐高温耐强酸 碱叠层输送带表面覆盖胶及其制备方法，由以下原料制备：二元乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯橡 胶、液体乙丙胶、氧化锌、氧化镁、过氧化二异丙苯DCP、硫磺粉、硬脂酸、硫酸钡、N330炭黑、 N550、陶土、石蜡油、聚乙烯蜡、萜烯树脂、HY209树脂、防老剂MB、防老剂MC、防老剂RD。上 述原料经两段混炼后得到耐高温耐强酸碱叠层输送带表面覆盖胶。该胶具有优良的抗热强 酸碱性、耐臭氧性和耐龟裂性。该发明耐高温耐强酸碱叠层输送带表面覆盖胶满足了输送 特殊耐高温强酸碱物料对耐化学腐蚀的要求。能避免出现早期老化的现象。中国发明专利 CN102408595A公开了一种滚筒的耐酸碱橡胶包覆层及其制备方法。所述滚筒的辊芯外包 覆耐酸碱橡胶包覆层，所述耐酸碱橡胶包覆层包括以下组份及重量份：氯丁胶70、天然胶 30、硫化剂8?10、促进剂0. 3?1、活性剂1?2、补强填充剂40?70、增塑软化剂10? 15、防老剂3?4、专用配合剂10?25。所述制备方法包括胶料制备、辊芯处理、成型、硫 化。与现有技术相比，该耐酸碱橡胶包覆层通过采用新配方的材料制备，能长时间在酸碱浴 液作用下保持原本物理机械性能，从而使输送机滚筒能够长时间在酸碱及化学药品环境中 使用。另一个中国发明专利CN103540034A公开发明涉及一种耐酸碱橡胶密封圈，包括下 列组分，乙丙橡胶100份，氯丁胶50份，氧化锌7份，氧化镁3份，丁苯胶25份，补强填充剂 2份。所述橡胶夹管还包括防老剂4份。所述橡胶夹管还包括4-4'-二硫化二吗啉1份。 该发明提供的这种耐高酸碱橡胶密封件，使用对含酸碱润滑油具有良好抗耐能力的乙丙橡 胶，在硫化体系和填料体系中作出更加科学可靠的配比使配料发挥协同作用更好的延长机 械设备的正常工作时间。上述这些发明尽管从不同材料种类、制备工艺、以及配方上公开和 发明了耐酸碱的橡胶制件，但是他们选择的原材料本身的耐高温、耐强酸碱性要比氟橡胶 逊色很多，对氢氧化钠、硫酸、硝酸等强酸强碱、硫化氢、二氧化硫等腐蚀性气体以及200°C 以上的水蒸气等苛刻环境的抗耐性较为有限，所以现有的发明和技术资料公开的耐酸碱橡 胶制件，使用的场合受自身材质限制，应用不是很广泛。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明在提高橡胶制件耐酸碱性能的同时，开发出一种可广 泛用于化工、石油钻采、节能环保等工况比较苛刻的领域的氟橡胶材料。
[0004] 本发明通过以下技术方案实现：该氟橡胶材料组成以质量份数计具体为：氟橡胶 100份、耐热剂1?3份、活性剂3?6份、加工助剂1?3份、补强填充剂20?30份、硫化 剂2?3份。
[0005] 所述氟橡胶的氟含量以质量百分含量计为57%，门尼粘度ML1+1(I100°C测试条件下 为95?100。
[0006] 其中，所述耐热剂为：氧化铈或者氧化铅螯合物中的任意一种。
[0007] 其中，所述加工助剂为：硬脂酸锌或硬脂酸钠。
[0008] 其中，所述补强填充剂为：N990炭黑、超细硫酸钡中任意一种或者两种并用。
[0009] 其中，所述活性剂为三烯丙基氰脲酸酯或者三烯丙基异氰脲酸酯。
[0010] 其中，所述硫化剂为：2, 5-二甲基-2, 5-双（叔丁基过氧基）己烷或者双叔丁过 氧基-二异丙基苯。
[0011] 该橡胶材料的制备方法：采用开炼机加工，将氟橡胶投入开炼机压合2?3min，先 加入耐热剂、活性剂、加工助剂以及三分之一补强填充剂混炼4?6min，然后加入剩余补强 填充剂混炼5?7min，最后加入硫化剂混炼2?3min，于0. 5mm棍距薄通8?10次，4mm 辊距下片冷却，混炼过程滚筒温度为70?85°C;胶片停放24h以上再次于开炼机上薄通 10?12次，4_辊距下片冷却待用。其硫化工艺参数为第一段硫化温度175°C，硫化时间为 15min;第二段硫化温度为200°C，硫化时间为8h。
[0012] 本发明制备的耐强酸碱的氟橡胶材料，对氢氧化钠、硫酸、硝酸等强酸强碱、硫化 氢、二氧化硫等腐蚀性气体以及200°C以上的水蒸气均具有优良的抗耐性；应用领域和使 用范围宽广，可广泛用于化工、石油钻采、节能环保等工况比较苛刻的领域；因密封可靠性 大幅提升，可大大减少维修频次，节约维修成本。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用 于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人 员可以根据上述发明的内容对本发明做出一些非本质的改性和调整。
[0014] 以下对照例和实施例中，三元氟橡胶、氟橡胶购自上海罡沃氟胶制品科技有限公 司，其余原料购自上海至鑫化工有限公司；
[0015] 对比例：
[0016] 将三元氟橡胶IOOOg放在开炼机上压合2min，然后加入高活性氧化镁30g、氢氧化 钙60g、巴西棕榈蜡20g，硅藻土CELLETE499250g混炼6min，然后加入双酚AF20g和苄基三 苯基氯化磷5g，混炼2min，0. 5mm薄通8次，4mm棍距下片冷却。滚筒的温度控制在75 °C。 硫化工艺参数为第一段硫化温度为175°C，硫化时间为15min;第二段硫化温度为200°C，硫 化时间为8h。
[0017] 实施例1 :
[0018] 将氟橡胶（氟含量以质量百分含量计为57%，门尼粘度ML1+10KKTC测试条件下 为95)IOOOg放在开炼机上压合2min，然后加入三烯丙基异氰脲酸酯30g、氧化铈10g、硬脂 酸锌10g、N990炭黑66. 7g混炼6min后，再加入N990炭黑133. 3g混炼6min，最后加入双叔 丁过氧基-二异丙基苯20g，混炼2min，0. 5mm薄通8次，4mm棍距下片冷却。胶片停放30h 再次于开炼机上薄通10次，滚筒的温度为75°C;第一段硫化的硫化工艺参数为温度175°C， 硫化时间为15min;第二段硫化的硫化工艺参数为温度为200°C，硫化时间为8h。
[0019] 实施例2:
[0020] 将氟橡胶（氟含量以质量百分含量计为57%，门尼粘度MLwtlKKTC测试条件下为 96)IOOOg放在开炼机上压合2min，然后加入三烯丙基异氰脲酸酯60g，氧化铈30g、硬脂酸锌 30g，N990炭黑IOOg混炼6min后，再加入剩余补强填充剂N990炭黑200g混炼6min，最后加 入双叔丁过氧基-二异丙基苯30g，混炼2min，0. 5mm薄通10次，4mm棍距下片冷却。胶片停 放48h再次于开炼机上薄通12次，滚筒的温度为75°C。第一段硫化的硫化工艺参数为温度 为175°C，硫化时间为15min;第二段硫化温度的硫化工艺参数为为200°C，硫化时间为8h。
[0021] 实施例3:
[0022] 将氟橡胶（氟含量以质量百分含量计为57%，门尼粘度ML1+1(I100°C测试条件下为 100)IOOOg放在开炼机上压合2min，然后加入三烯丙基氰脲酸酯50g，氧化铅螯合物20g、硬 脂酸钠20g，超细硫酸钡83. 3g混炼6min后，再加入超细硫酸钡166. 7g混炼6min，最后加 入2, 5-二甲基-2, 5-双（叔丁基过氧基）己烧25g，混炼2min，0? 5mm薄通9次，4mm棍距 下片冷却。胶片停放48h再次于开炼机上薄通11次，滚筒的温度为75 ;第一段硫化的硫化 工艺参数为温度175°C，硫化时间为15min;第二段硫化的硫化工艺参数为温度为200°C，硫 化时间为8h。
[0023] 实施例4:
[0024] 将氟橡胶（氟含量以质量百分含量计为57%，门尼粘度ML1+1(I100°C测试条件下为 98)IOOOg放在开炼机上压合2min，然后加入三烯丙基氰脲酸酯30g，氧化铅螯合物10g、硬 脂酸锌20g，N990炭黑83. 3g混炼6min后，再加入剩余补强填充剂N990炭黑166. 7g混炼 6min，最后加入双叔丁过氧基-二异丙基苯30g，混炼2min，0. 5mm薄通8次，4mm棍距下片 冷却。胶片停放60h再次于开炼机上薄通10次，滚筒的温度为75°C。第一段硫化的硫化工 艺参数为温度175°C，硫化时间为15min;第二段硫化的硫化工艺参数为温度为200°C，硫化 时间为8h。
[0025] 实施例5 :
[0026] 将氟橡胶（氟含量以质量百分含量计为57%，门尼粘度ML1+1(I10(TC测试条件下 为99)IOOOg放在开炼机上压合2min，然后加入三烯丙基异氰脲酸酯50g，氧化铈是20g、硬 脂酸钠20g，超细硫酸钡70g混炼6min后，再加剩余超细硫酸钡140g混炼6min，最后加入 2, 5-二甲基-2, 5-双（叔丁基过氧基）己烧25g，混炼2min，0? 5mm薄通8次，4mm棍距下片 冷却。胶片停放48h再次于开炼机上薄通12次，滚筒的温度为75°C。第一段硫化的硫化工 艺参数为温度175°C，硫化时间为15min;第二段硫化的硫化工艺参数为温度为200°C，硫化 时间为8h。
[0027] 试验例实施例和对比例的性能测试
[0028] 1.测试方法说明：耐酸碱性能按GB/T3782-2005,选择标准硫化试片分别在摩尔 浓度为12的硫酸和摩尔浓度为19的氢氧化钠中，在70°C条件下浸泡70h，测试相关的物理 性能。浸泡后的样品，其拉伸强度和断裂伸长率测试按照GB1040-2001，进行测试。
[0029] 2?测试结果
[0030] 表1实施例和对比例的性能
【权利要求】
1. 一种耐强酸碱的氟橡胶材料，其特征在于，包括以下质量份的组分：氟橡胶100份、 耐热剂1?3份、活性剂3?6份、加工助剂1?3份、补强填充剂20?30份、硫化剂2? 3份。
2. 根据权利要求1所述的耐强酸碱的氟橡胶材料，其特征在于，所述氟橡胶的氟含量 按质量百分比计为57%，门尼粘度ML1+1(I100°C测试条件为95?100。
3. 根据权利要求1所述的耐强酸碱的氟橡胶材料，其特征在于，所述耐热剂为：氧化铈 或者氧化铅螯合物中的任意一种。
4. 根据权利要求1所述的耐强酸碱的氟橡胶材料，其特征在于，所述加工助剂为：硬脂 酸锌或硬脂酸钠。
5. 根据权利要求1所述的耐强酸碱的氟橡胶材料，其特征在于，所述补强填充剂为： N990炭黑、超细硫酸锁中任意一种或者两种并用。
6. 根据权利要求1所述的耐强酸碱的氟橡胶材料，其特征在于，所述活性剂为三烯丙 基氰脲酸酯或者三烯丙基异氰脲酸酯。
7. 根据权利要求1所述的耐强酸碱的氟橡胶材料，其特征在于，所述硫化剂为：2, 5-二 甲基-2, 5-双（叔丁基过氧基）己烷或者双叔丁过氧基-二异丙基苯。
8. -种如权利要求1?7任一所述的耐强酸碱的氟橡胶材料的制备方法，其特征在于： 采用开炼机加工，将氟橡胶投入开炼机压合2?3min，先加入耐热剂、活性剂、加工助剂以 及三分之一补强填充剂混炼4?6min，然后加入剩余补强填充剂混炼5?7min，最后加入 硫化剂混炼2?3min，于0. 5mm辊距薄通8?10次，4mm辊距下片冷却，混炼过程滚筒温度 为70?85°C;胶片停放24h以上再次于开炼机上薄通10?12次，4mm辊距下片冷却待用； 第一段硫化的硫化工艺参数为温度175°C，硫化时间为15min ;第二段硫化的硫化工艺参数 为温度为200°C,硫化时间为8h。
【文档编号】B29C35/02GK104262869SQ201410589225
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】戴志能, 何斌波 申请人:宁波精科机械密封件制造有限公司