[发明专利]一种耐二甲醚燃料的橡胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子复合材料的制备方法，特别是一种耐二甲醚燃料的橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

作为理想的发动机清洁燃料，二甲醚(DME)具有无烟燃烧、氮氧化物排放低、燃烧噪声小、热效率高、不析碳、无残液等优势，引起了人们的极大兴趣，相关研究正在不断深入和加强。

DME是一种极性、渗透性和挥发性较强的低分子量醚类有机化合物，对于金属材料无腐蚀性，但它可溶解或溶胀某些聚合物材料，使其力学性能下降，尤其是对橡胶类聚合物的性能影响更甚。另外，作为发动机燃料还要给其中添加一些其他成分，如：润滑、抗爆添加剂等。因而，二甲醚燃料不仅是单一的极性化合物成分，也含有一些非极性的成分，这将给二甲醚发动机系统用橡胶材料带来很大的问题。于是，人们针对耐二甲醚燃料的橡胶材料开展了许多探索性研究工作，但现有文献对橡胶材料耐二甲醚燃料的性能报道始终没有统一的认识。例如：Sorenson[Joumal of Engineering for Gas Turbines and Power，2001，123(7)：652-658]认为三元乙丙橡胶(EPDM)和全氟醚橡胶可以耐受二甲醚的侵蚀；Hashimoto等[The Society of Rubber Industry，2005，78(3)：111-118]则认为EPDM完全不能使用，丁基橡胶(IIR)对DME的耐受性能最好，丁腈橡胶(NBR)、硅橡胶(SIR)勉强可以使用；吴宁等人[上海交通大学学报，2006，40(8)：1257-1260]对10种橡胶样品进行了耐二甲醚介质实验，认为EPDM材料的性能较好；李根宝等人[西安交通大学学报，2005，39(3)：317-320]也对多种橡胶材料进行了耐二甲醚燃料的性能试验，结果又认为氟硅橡胶材料性能较为理想。

尽管诸如此类的研究工作仍在继续，但到目前为止将除全氟醚橡胶材料之外的其他橡胶材料用于二甲醚燃料发动机的橡胶配件，尤其是橡胶密封件，似乎人们还没有充分的把握和信心。全氟醚橡胶是由全氟甲基乙烯基醚、四氟乙烯与全氟烯丙基醚三元共聚得到的一类弹性体，可耐特殊化学药品。然而全氟醚橡胶除价格十分昂贵之外，其化学结构特性决定了该橡胶材料的耐低温性能，特别是加工工艺性能差，作为工业化用途来使用有很大的局限性。所以，研制一种具有工业化应用价值的耐二甲醚燃料橡胶复合材料，将是一项十分重大和有意义的工作。通过特殊的配合体系和加工工艺技术将橡胶基体与短纤维进行有效复合，无疑是一种制备简便、成本低廉、工艺过程可控、易于实现工业化生产的理想途径。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐二甲醚燃料的橡胶复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种耐二甲醚燃料的橡胶复合材料，其特征在于，该材料的原料包括以下质量份的组分：

三元乙丙橡胶100～130份，

氯磺化聚乙烯橡胶/芳纶浆粕预混料10-30份，

补强填充剂60～80份，

硫化活性剂3～6份，

助硫化剂1.0～1.5份，

硫化剂2.0～3.0份。

所述的氯磺化聚乙烯橡胶/芳纶浆粕预混料由氯磺化聚乙烯橡胶40质量份、对叔丁基苯酚聚乙炔树脂10质量份、硅藻土10质量份和芳纶浆粕40质量份混合而成。

所述的氯磺化聚乙烯橡胶的生胶门尼粘度为ML₁₊₄^100℃=30～45；所述的芳纶浆粕的纤维长度为0.85～1.19mm，含水量5.0～11wt％。

所述的三元乙丙橡胶为充油生胶与高乙烯含量生胶并用，二者并用质量比为1：1～1.0：1.5；其中，充油生胶门尼粘度为ML₁₊₄^125℃=40～50，石蜡油充油量为100％；高乙烯含量生胶的生胶门尼粘度为ML₁₊₄^125℃=70～80，乙烯含量为65～70％。

所述的硫化活性剂为质量比为5：1的氧化锌和硬脂酸的混合物。

所述的补强填充剂为质量比为3：4的快压出炭黑和半补强炭黑的混合物。

所述的硫化剂为过氧化二异丙苯。

所述的助硫化剂为三烯丙基异氰脲酸酯。

一种耐二甲醚燃料的橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，以下原料均以质量份表示：