[发明专利]一种耐R134a制冷剂橡胶材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高阻尼、耐老化、耐R134a型制冷剂橡胶材料及其制备方法，该材料可作为空调用橡胶材料使用，属于橡胶类复合材料制备技术领域。

背景技术

1978年全国空调产量仅为223台，到2007年全球家用空调的产量达到8977万台，全球空调的生产集中于亚洲区域，该区域占据了总产量的94％。亚洲区域有95％的生产集中于中国、泰国、韩国和日本四个国家。目前全国空调产量占全球的70％以上，随着国内居民消费水平提高，国内空调产销将得到更大的发展。

空调以满足人们舒适性的要求，开发空调系统橡胶部件一直是富有挑战性、前沿性的领域之一。早年空调中所用的制冷剂为氟利昂(Freon)，然而氟利昂中的活性含氯化合物会破坏大气层中的臭氧层，形成臭氧空洞，导致全球变暖。因此，目前R134a作为一种环保、高效、安全的氟利昂的替代品逐渐成为使用最广泛的中低温环保制冷剂。特别是在汽车空调器上，从2000年开始R134a逐渐替代氟利昂成为新装汽车空调上制冷剂，2006年全面替代氟利昂。

R134a制冷剂，别名R-134a、HFC134a、HFC-134a、四氟乙烷，商品名称有SUVA 134a、Genetron134a、KLEA 134a等，中文名称四氟乙烷，英文名称1，1，1，2-tetrafluoroethane，化学名1，1，1，2--四氟乙烷，分子式CH2FCF3。由于R-134a属于HFC类物质(非ODS物质Ozone-depleting Substances)，因此完全不破坏臭氧层，是当前世界绝大多数国家认可并推荐使用的环保制冷剂，也是目前主流的中低温环保制冷剂。随着新型制冷剂的出现，研制新型制冷橡胶软管成为亟待解决的空调系统橡胶部件。20世纪90年代初，全球只有少数几个橡胶公司有能力提供空调系统胶管，如德国的Aeroquip公司、Contitech公司、美国的Firestone公司、丹麦的Codan公司等。然而，R134a分子直径小，易渗漏，且对应使用的相溶润滑剂通常为聚亚烷基二醇(PAG)，因此要求橡胶部件必须耐溶液性、低透过性能、高温老化性能较好以及材料本身的较好的力学性能。目前，国外空调胶管是基于胶合的聚酰胺弹性体层，这种弹性体部件常使用卤化丁基橡胶制作，这种胶管生产方法难度较大，成本偏高，而且制作的胶管过于坚硬，尤其在低温下易产生噪音。我国的胶管行业起步较晚，基本上是大规模引进国外先进设备，但仍处于发展初期，主要是低档胶管产品，中高档胶管的生产能力和市场需求相距甚远，除此之外，胶料的性能滞后。

空调胶管胶料发展的总趋势是耐高温，低压变，同时必须兼顾橡胶的力学性能、减震性能。因此解决橡胶胶料的耐老化性能及压缩变形大等问题成为国内外橡胶行业工作者的一个难题。结合前人研究，选取合适的胶种，合理的工艺设计，优化材料组成，达到缓解国内空调行业用橡胶材料对进口材料的依赖，同时可带来良好的经济效益。因此，研制耐R134a制冷剂橡胶材料具有重要的社会意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐新型R134a制冷剂橡胶材料及其制备方法，解决了现有橡胶复合材料易被新型制冷剂R134a透过、腐蚀且老化性能低等问题。

本发明的一种耐R134a制冷剂橡胶材料，包括以下组成(以质量份数计)：

溴化丁基橡胶与三元乙丙橡胶复合材料100份；

纳米增强剂30～50份；

纳米白炭黑15～40份；

偶联剂1～3份；

软化增塑剂5～15份；

防老剂2～3份；

硫化及助剂5～15份；

本发明的基体橡胶，采用具有优异的低透气性、高衰减性、耐老化性、耐天候性、耐臭氧性、耐化学品性以及胶料硫化速度快的溴化丁基橡胶作为主要胶料，采用具有优异的耐老化性、耐疲劳和回弹性的三元乙丙橡胶作为辅助胶料。其中溴化丁基橡胶在基体橡胶中的含量不低于60％。三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃作第三单体的共聚物，其中第三单体主要有降冰片烯及其衍生物和双环戊二烯。

本发明采用的纳米增强剂为纳米炭黑和纳米碳酸钙、纳米硅酸盐、纳米氧化锌与纳米纤维中的任意一种或两种，其中纳米炭黑质量份数至少25份，纳米增强剂填充可以提高基体橡胶的力学性能，同时提高橡胶材料的耐老化和耐油性。

本发明采用的纳米白炭黑粒径10～30纳米，可以是沉淀法、气相法和溶胶-凝胶法制备，其中溶胶-凝胶法制备的白炭黑用量较大，气相法和沉淀法制备的白炭黑用量较少。适量填充白炭黑可以提高橡胶材料的力学性能，同时降低材料的电绝缘性。