[发明专利]一种高强度低压变氟橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度低压变氟橡胶材料及其制备方法，属于高性能橡胶材料技术领域。其技术方案为：其包括以下质量分数的成分：100份氟橡胶、2‑5份活性MgO、3‑7份Ca(OH)₂、0.5‑1.5份棕榈蜡、0.4‑0.7份促进剂、1.0‑2.0份硫化剂、15‑25份炭黑、5‑9份钛酸钾晶须（PTW）、0.5‑1.2份偶联剂，并公开了制备方法。本发明的有益效果是：本发明制备的氟橡胶材料具有高强度、高模量和低压缩永久变形，并且耐高温老化性优异。

技术领域

本发明涉及高性能橡胶材料技术领域，尤其涉及一种高强度低压变氟橡胶材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，对氟橡胶（FKM）的综合性能提出了更高的要求。FKM自身的高粘度决定了其很难与小粒径炭黑配合实现均匀混炼，因此目前基本都采用了热裂解法制得大粒径炭黑N990来补强，这样就导致了氟橡胶虽然在耐高温、耐油、耐化学介质等方面具有优异性能，但强度不高制约了其在更多领域的应用。因此，近年来出现了采用一维纳米材料---碳纳米管来补强氟橡胶的研究，这种胶料虽然在强度上得到了一定提高，但同时带来的一个负面影响就是压缩永久变形过大，对于用于极端环境下的密封材料，压缩永久变形是一个关键因素，因此，这种胶料也不能满足要求。

晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维。晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。近年来也被用在聚合物基体中以实现功能化的目的。由于钛酸钾晶须尺寸小，不团聚，因此更容易分散在橡胶基体中，并且钛酸钾晶须填充氟橡胶时，基本不增加混炼胶粘度，且制成的产品具有好的各项同性，外观质量好。

协同效应是指不同填料在橡胶中形成的填料网络有助于填料分散或增强填料网络从而使复合材料具有更好的性能。为了充分发挥不同维度和性质的纳米填料的各自优势，将两种不同维度的纳米填料加入到聚合物中形成多维杂化填料网络，对提高聚合物复合材料性能具有显著的协同效应。

发明内容

本发明选取了炭黑与钛酸钾晶须（PTW）协同补强氟橡胶，以实现同时满足高强度、低压变和耐高温多项指标的要求。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种高强度低压变氟橡胶材料，包括以下质量分数的成分：100份氟橡胶、2-5份活性MgO、3-7份Ca(OH)₂、0.5-1.5份棕榈蜡、0.4-0.7份促进剂、1.0-2.0份硫化剂、15-25份炭黑、5-9份钛酸钾晶须（PTW）、0.5-1.2份偶联剂。

优选地，所述氟橡胶为FKM26，所述促进剂为促进剂BPP，所述硫化剂为双酚AF，所述炭黑为N990，所述偶联剂为KH550。

进一步优选地，包括以下质量分数的成分：100份氟橡胶、4份活性MgO、5份Ca(OH)₂、1份棕榈蜡、0.6份促进剂BPP、1.7份硫化剂双酚AF、20份炭黑N990、7份钛酸钾晶须（PTW）、0.9份偶联剂KH550。

进一步优选地，包括以下质量分数的成分：100份氟橡胶、3份活性MgO、6份Ca(OH)₂、1.2份棕榈蜡、0.5份促进剂BPP、1.5份硫化剂双酚AF、22份炭黑N990、8份钛酸钾晶须（PTW）、1份偶联剂KH550。

为了更好的实现上述发明目的，本发明还提供了一种高强度低压变氟橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步、混炼：调节开炼机辊温至30℃并保持，按照配方先将氟橡胶生胶放入开炼机上包辊，然后依次加入活性MgO、Ca(OH)₂、棕榈蜡和促进剂，翻炼3-5次，再加入一半炭黑、钛酸钾晶须（PTW）和偶联剂，翻炼3-5次后再加入剩余另一半的炭黑、钛酸钾晶须（PTW）和偶联剂，翻炼3-5次后，加入硫化剂再翻炼3-5次，最后薄通5次下片制成混炼胶停放24h (停放时间应不少于16h)。