[发明专利]一种具有阻燃特性的密封橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有阻燃特性的密封橡胶材料及其制备方法，该密封橡胶材料，包括以下重量份组分：氟橡胶生胶100份、阻燃剂/增强剂10‑70份、过氧化物硫化剂1‑5份、硫化促进剂5‑10份、加工助剂1‑10份。本发明还包括上述具有阻燃特性的密封橡胶材料的制备方法。本发明的密封橡胶材料提高了密封橡胶的阻燃性能，同时兼具良好的力学性能，有效解决了现有氟橡胶不能适用于密封领域以及阻燃功能确实等问题。

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，具体涉及一种具有阻燃特性的密封橡胶材料及其制备方法。

背景技术

我国70％的石油资源埋藏在深部地层，深井、超深井环境普遍存在高温、高压，导致钻井仪器及工具等面临严峻挑战，开发具有耐高温、阻燃功能的密封材料具有重大意义。氟橡胶具有良好的耐高温性能，常常被用作油气开发领域的密封器件。但氟橡胶作为一种有机物，在明火中可以被引燃并燃烧，使得氟橡胶密封器件失效，引发安全事故，造成经济损失。此外，氟橡胶在燃烧过程中会产生大量的热以及有毒气体，对环境造成无法逆转的危害，甚至对动植物的生命健康造成影响。因此，研发和制备具有阻燃特性的密封橡胶材料是解决上述问题的关键。

阻燃橡胶材料是指氧指数大于27，且离火能够迅速熄灭，着火缓慢，燃烧速度低的橡胶材料。设计和制备阻燃型橡胶，最好的手段即在混炼过程中加入阻燃剂。传统的含卤阻燃剂阻燃效率高，但阻燃剂在燃烧过程中会放出大量的烟雾、有害气体以及含毒物质，在部分国家已经被取缔。目前，阻燃剂从有卤、低卤，到无卤化已成为一种发展趋势，开发和使用无卤阻燃剂的是实现阻燃橡胶无污染化的一项具有应用前景的技术。

中国专利CN106117936A公开了一种以硅橡胶、聚丙烯酸酯橡胶和氟橡胶为基体，炭黑、碳酸钙、白炭黑为填料的阻燃橡胶。该阻燃橡胶阻燃效果好，能够防止火势的蔓延，抗老能力强，耐腐蚀性好。但该阻燃型橡胶为硅橡胶、聚丙烯酸酯橡胶和氟橡胶为基体，三种橡胶表面能不同导致相容性差，使用时易产生微裂纹，不能应用于密封领域。

中国专利CN113372667A公开了一种无卤环保阻燃型橡胶材料及其制备方法。该无卤环保阻燃型橡胶以三元乙丙橡胶为基体，氢氧化镁为阻燃剂，炭黑作为增强剂，通过密炼机制备。所述无卤环保阻燃型橡胶材料以三元乙丙橡胶为基体，使用温度在120℃左右，不能应用于高温高压密封领域。此外，阻燃剂和增强剂分别为两种材料，增加了配方成本。

纳米氢氧化镁是一种安全、无毒的无机阻燃剂，其来源广泛，价格低廉，具有较为突出的环保、高效阻燃的优势。环保的优势来自于氢氧化镁分解产生氧化镁和水蒸汽这两种无毒、安全的产物。高效阻燃的优势则是来自于氢氧化镁的热分解过程以及分解后产物的种类。氢氧化镁在340℃左右开始分解，分解产生的水蒸汽可以有效降低复合材料表面的温度，稀释复合材料表面的氧气浓度，而分解产生的氧化镁作为一种高级耐火材料，可以包覆在复合材料表面，隔绝外界空气，抑制烟气。但纳米氢氧化镁表面富含羟基，与天然疏水的氟橡胶相容性较差，使得纳米氢氧化镁增韧增强的优势有限。采用表面含氟的纳米氢氧化镁作为阻燃剂/增强剂，增强纳米氢氧化镁与氟橡胶基体的相容性，提高纳米填料与基体的相互作用力，提高高分子复合材料的物理机械和阻燃性能。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种具有阻燃特性的密封橡胶材料及其制备方法，提高了密封橡胶的阻燃性能，同时兼具良好的力学性能，有效解决了现有氟橡胶不能适用于密封领域以及阻燃功能确实等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有阻燃特性的密封橡胶材料，包括以下重量份组分：氟橡胶生胶100份、阻燃剂/增强剂10-70份、过氧化物硫化剂1-5份、硫化促进剂5-10份、加工助剂1-10份。

进一步，具有阻燃特性的密封橡胶材料，包括以下重量份组分：氟橡胶生胶100份、阻燃剂/增强剂50份、过氧化物硫化剂1份、硫化促进剂5份、加工助剂1份。