一種耐磨耐撕裂氟橡膠的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種耐磨耐撕裂氟橡膠的制備方法，屬于高分子材料制備技術領域。本發明以海泡石為原料，用酸剝離得到礦纖維，經復合酶處理后再用低溫等離子體進行表面改性制得自制增強劑，并用其對氟橡膠摻雜改性，最終制得耐磨耐撕裂氟橡膠，本發明通過酶和富含氨基酸的菠蘿汁對海泡石纖維進行預改性，再用低溫等離子氣體進一步對礦纖維表面改性，增加其表面羥基和過氧基，提高分散性，使其與聚合物更易結合，同時改性海泡石纖維的加入，增強了氟橡膠機械性能，使其具有良好的耐磨性，摩擦系數為0.6～0.8；且耐撕裂性能高，撕裂強度為35～45kN/m，拓寬了氟橡膠的應用范圍。
【專利說明】
一種耐磨耐撕裂氟橡膠的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種耐磨耐撕裂氟橡膠的制備方法，屬于高分子材料制備技術領域。 【背景技術】
[0002]氟橡膠(FKM)是主鏈或側鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體，其廣泛應用于航天、軍工、國防、汽車、石油化工等許多領域。氟橡膠制品主要應用于密封件、墊圈、 墊片、隔膜、膠管、油封、襯里、防腐制品和電絕緣制品。氟橡膠應用最廣泛的是汽車領域， 占應用總量的60?70%。在汽車零部件上，可作為發動機燃料軟管、加油軟管、燃料栗、空調裝置〇形圈，及噴射裝置、動力活塞、氣門桿、曲軸、空調壓縮機的密封材料。
[0003]雖然氟橡膠具有優良的耐熱性、抗氧化性、耐油性和耐腐蝕性，但是氟橡膠作為一種高分子合成材料，其也會與其它高分子合成材料一樣，在使用和儲存過程中由于熱、氧以及其工作環境中應力、介質等因素的共同作用，其性能會隨時間的推移而逐漸下降，甚至喪失使用性能。另外，氟橡膠的耐磨性能(摩擦系數通常大于1)還不盡如人意，有待進一步提高。為了克服氟橡膠上述的不足，科技工作者從分子結構設計的角度，在氟橡膠本體中進一步引入氟原子。但是氟原子的大量引入，會導致生產成本的大幅增加，同時會引起氟橡膠分子鏈剛性增加，可能失去橡膠的彈性性能。
[0004]海泡石纖維作為一種天然增強型非金屬粘土礦物纖維，不但無毒害、資源豐富、利用價值尚，而且由于它具有吸附性能和耐尚溫等特點，可作為提尚橡膠基體綜合性能的填充材料，從而擴大橡膠復合材料的應用范圍，然而由于天然海泡石礦粉純度低、分散性差、 與聚合物結合力低，制約了海泡石纖維在復合材料領域的應用。
【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題:針對目前傳統的氟橡膠存在彈性較差、耐磨性能不盡如人意、耐撕裂性能低下，而海泡石作為一種天然增強型礦物纖維，可以改變傳統氟橡膠的不足，但是天然海泡石分散性差，與聚合物結合力低，難以實際應用于增強氟橡膠的缺陷，提供了一種耐磨耐撕裂氟橡膠的制備方法。該方法以海泡石為原料，用酸剝離得到礦纖維，經復合酶處理后再用低溫等離子體進行表面改性制得自制增強劑，并用其對氟橡膠摻雜改性，最終制得耐磨耐撕裂氟橡膠，本發明通過酶和富含氨基酸的菠蘿汁對海泡石纖維進行預改性，再用低溫等離子氣體進一步對礦纖維表面改性，增加其表面羥基和過氧基，提高分散性，使其與聚合物更易結合，解決了天然海泡石分散性差，不易與聚合物結合的問題，同時改性海泡石纖維的加入，增強了氟橡膠機械性能，又彌補了傳統的氟橡膠存在彈性較差、耐磨性能不盡如人意、耐撕裂性能低下的不足，拓寬了氟橡膠的應用范圍。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:(1)稱取800?900g海泡石用液氮研磨機研磨30?40min后過200目標準篩，將過篩后的海泡石粉末裝入燒杯中，按固液比為1:5向燒杯中加入濃度為0.3mol/L硫酸溶液，放置在搖床上振蕩剝離過夜，移入布氏漏斗依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌3?5遍，得到海泡石纖維；(2)將500?600g上述得到的海泡石纖維移入發酵罐中，加入400?500mL菠蘿汁，再加入海泡石纖維質量10%的復合酶制劑，于30?35 °C下保溫酶解改性6?8h，將酶解產物用離心機以3000?4000r/min轉速分離10?15min，得到下層沉淀物，所述的復合酶制劑是由中性蛋白酶和脂肪酶等質量復配制得；(3)將上述制備的下層沉淀物移入等離子體處理儀中，以50?60mL/min的速率向里通入氬氣，在50?60Pa的壓力和100?150W功率條件下進行低溫等離子氣體改性15?20min， 出料得到自制橡膠增強劑，備用；(4)按重量份數計稱取70?80份偏氟醚橡膠生膠和2?4份過氧化二異丙苯裝入兩輥開煉機中煉制10?15min得到預混膠；(5)再按重量分數計將100?120份上述制備的預混膠、5?10份備用的自制橡膠增強劑、1?3份氧化鎂、1?2份硬脂酸和1?3份N，N’_間苯撐雙馬來酰亞胺混合均勻后一起裝入開放式塑煉機中塑煉15?20min，得混煉膠；(6)將上述得到的混煉膠用平板硫化機在140?150°C下進行硫化處理20?30min，待其自然冷卻并在室溫下存放20?24h，即得耐磨耐撕裂氟橡膠。
[0007]本發明制備的耐磨耐撕裂氟橡膠強度為15?30MPa，斷裂伸長率為170?350%，撕裂強度為35?45kN/m，摩擦系數為0.6?0.8，彈性達到A級，耐熱性為270?290°C，硬度為95?97度。
[0008]本發明與其他方法相比，有益技術效果是:(1)本發明制備的耐磨耐撕裂氟橡膠具有良好的耐磨性，摩擦系數為〇.6?0.8;(2)本發明制備的耐磨耐撕裂氟橡膠耐撕裂性能高，撕裂強度為35?45kN/m;(3)本發明制備步驟簡單，所需成本低。【具體實施方式】
[0009]首先稱取800?900g海泡石用液氮研磨機研磨30?40min后過200目標準篩，將過篩后的海泡石粉末裝入燒杯中，按固液比為1:5向燒杯中加入濃度為0.3mol/L硫酸溶液，放置在搖床上振蕩剝離過夜，移入布氏漏斗依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌3?5遍，得到海泡石纖維；將500?600g上述得到的海泡石纖維移入發酵罐中，加入400?500mL菠蘿汁，再加入海泡石纖維質量10%的復合酶制劑，于30?35 °C下保溫酶解改性6?8h，將酶解產物用離心機以3000?4000r/min轉速分離10?15min，得到下層沉淀物，所述的復合酶制劑是由中性蛋白酶和脂肪酶等質量復配制得;接著將上述制備的下層沉淀物移入等離子體處理儀中，以50?60mL/min的速率向里通入氬氣，在50?60Pa的壓力和100?150W功率條件下進行低溫等離子氣體改性15?20min，出料得到自制橡膠增強劑，備用；按重量份數計稱取 70?80份偏氟醚橡膠生膠和2?4份過氧化二異丙苯裝入兩輥開煉機中煉制10?15min得到預混膠;再按重量分數計將100?120份上述制備的預混膠、5?10份備用的自制橡膠增強劑、1?3份氧化鎂、1?2份硬脂酸和1?3份N，N’_間苯撐雙馬來酰亞胺混合均勻后一起裝入開放式塑煉機中塑煉15?20min，得混煉膠;最后將上述得到的混煉膠用平板硫化機在140 ?150°C下進行硫化處理20?30min，待其自然冷卻并在室溫下存放20?24h，即得耐磨耐撕裂氟橡膠。
[0010]實例 1首先稱取900g海泡石用液氮研磨機研磨40min后過200目標準篩，將過篩后的海泡石粉末裝入燒杯中，按固液比為1:5向燒杯中加入濃度為0.3mo 1/L硫酸溶液，放置在搖床上振蕩剝離過夜，移入布氏漏斗依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌5遍，得到海泡石纖維；將 600g上述得到的海泡石纖維移入發酵罐中，加入500mL菠蘿汁，再加入海泡石纖維質量10% 的復合酶制劑，于35°C下保溫酶解改性8h，將酶解產物用離心機以4000r/min轉速分離 15min，得到下層沉淀物，所述的復合酶制劑是由中性蛋白酶和脂肪酶等質量復配制得;接著將上述制備的下層沉淀物移入等離子體處理儀中，以60mL/min的速率向里通入氬氣，在 60Pa的壓力和150W功率條件下進行低溫等離子氣體改性20min，出料得到自制橡膠增強劑， 備用；按重量份數計稱取80份偏氟醚橡膠生膠和4份過氧化二異丙苯裝入兩輥開煉機中煉制15min得到預混膠;再按重量分數計將120份上述制備的預混膠、10份備用的自制橡膠增強劑、3份氧化鎂、2份硬脂酸和3份N，N’_間苯撐雙馬來酰亞胺混合均勻后一起裝入開放式塑煉機中塑煉20min，得混煉膠;最后將上述得到的混煉膠用平板硫化機在150°C下進行硫化處理30min，待其自然冷卻并在室溫下存放24h，即得耐磨耐撕裂氟橡膠。
[0011]經檢測，本發明制備的耐磨耐撕裂氟橡膠強度為30MPa，斷裂伸長率為350%，撕裂強度為45kN/m，摩擦系數為0.8，彈性達到A級，耐熱性為290°C，硬度為97度。
[0012]實例2首先稱取800g海泡石用液氮研磨機研磨30min后過200目標準篩，將過篩后的海泡石粉末裝入燒杯中，按固液比為1:5向燒杯中加入濃度為0.3mo 1/L硫酸溶液，放置在搖床上振蕩剝離過夜，移入布氏漏斗依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌3遍，得到海泡石纖維；將 500g上述得到的海泡石纖維移入發酵罐中，加入400mL菠蘿汁，再加入海泡石纖維質量10% 的復合酶制劑，于30°C下保溫酶解改性6h，將酶解產物用離心機以3000r/min轉速分離 lOmin，得到下層沉淀物，所述的復合酶制劑是由中性蛋白酶和脂肪酶等質量復配制得;接著將上述制備的下層沉淀物移入等離子體處理儀中，以50mL/min的速率向里通入氬氣，在 50Pa的壓力和100W功率條件下進行低溫等離子氣體改性15min，出料得到自制橡膠增強劑， 備用；按重量份數計稱取70份偏氟醚橡膠生膠和2份過氧化二異丙苯裝入兩輥開煉機中煉制lOmin得到預混膠;再按重量分數計將100份上述制備的預混膠、10份備用的自制橡膠增強劑、1份氧化鎂、1份硬脂酸和1份N，N’_間苯撐雙馬來酰亞胺混合均勻后一起裝入開放式塑煉機中塑煉15min，得混煉膠;最后將上述得到的混煉膠用平板硫化機在140°C下進行硫化處理20min，待其自然冷卻并在室溫下存放20h，即得耐磨耐撕裂氟橡膠。[〇〇13]經檢測，本發明制備的耐磨耐撕裂氟橡膠強度為15MPa，斷裂伸長率為170%，撕裂強度為35kN/m，摩擦系數為0.6，彈性達到A級，耐熱性為270°C，硬度為95度。
[0014]實例3首先稱取850g海泡石用液氮研磨機研磨35min后過200目標準篩，將過篩后的海泡石粉末裝入燒杯中，按固液比為1:5向燒杯中加入濃度為0.3mo 1/L硫酸溶液，放置在搖床上振蕩剝離過夜，移入布氏漏斗依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌4遍，得到海泡石纖維；將 550g上述得到的海泡石纖維移入發酵罐中，加入450mL菠蘿汁，再加入海泡石纖維質量10% 的復合酶制劑，于32°C下保溫酶解改性7h，將酶解產物用離心機以3500r/min轉速分離 12min，得到下層沉淀物，所述的復合酶制劑是由中性蛋白酶和脂肪酶等質量復配制得;接著將上述制備的下層沉淀物移入等離子體處理儀中，以55mL/min的速率向里通入氬氣，在 55Pa的壓力和120W功率條件下進行低溫等離子氣體改性17min，出料得到自制橡膠增強劑， 備用；按重量份數計稱取75份偏氟醚橡膠生膠和3份過氧化二異丙苯裝入兩輥開煉機中煉制12min得到預混膠;再按重量分數計將110份上述制備的預混膠、7份備用的自制橡膠增強劑、2份氧化鎂、1份硬脂酸和2份N，N’_間苯撐雙馬來酰亞胺混合均勻后一起裝入開放式塑煉機中塑煉17min，得混煉膠;最后將上述得到的混煉膠用平板硫化機在145 °C下進行硫化處理25min，待其自然冷卻并在室溫下存放22h，即得耐磨耐撕裂氟橡膠。
[0015]經檢測，本發明制備的耐磨耐撕裂氟橡膠強度為17MPa，斷裂伸長率為300%，撕裂強度為40kN/m，摩擦系數為0.7，彈性達到A級，耐熱性為280°C，硬度為96度。
【主權項】
1.一種耐磨耐撕裂氟橡膠的制備方法，其特征在于具體制備步驟為:(1)稱取800?900g海泡石用液氮研磨機研磨30?40min后過200目標準篩，將過篩后的 海泡石粉末裝入燒杯中，按固液比為1:5向燒杯中加入濃度為0.3mol/L硫酸溶液，放置在搖 床上振蕩剝離過夜，移入布氏漏斗依次用無水乙醇和去離子水抽濾洗滌3?5遍，得到海泡 石纖維；(2)將500?600g上述得到的海泡石纖維移入發酵罐中，加入400?500mL菠蘿汁，再加 入海泡石纖維質量10%的復合酶制劑，于30?35 °C下保溫酶解改性6?8h，將酶解產物用離 心機以3000?4000r/min轉速分離10?15min，得到下層沉淀物，所述的復合酶制劑是由中 性蛋白酶和脂肪酶等質量復配制得；(3)將上述制備的下層沉淀物移入等離子體處理儀中，以50?60mL/min的速率向里通 入氬氣，在50?60Pa的壓力和100?150W功率條件下進行低溫等離子氣體改性15?20min， 出料得到自制橡膠增強劑，備用；(4)按重量份數計稱取70?80份偏氟醚橡膠生膠和2?4份過氧化二異丙苯裝入兩輥開 煉機中煉制10?15min得到預混膠；(5)再按重量分數計將100?120份上述制備的預混膠、5?10份備用的自制橡膠增強 劑、1?3份氧化鎂、1?2份硬脂酸和1?3份N，N’_間苯撐雙馬來酰亞胺混合均勻后一起裝入 開放式塑煉機中塑煉15?20min，得混煉膠；(6 )將上述得到的混煉膠用平板硫化機在140?150 °C下進行硫化處理20?30min，待其 自然冷卻并在室溫下存放20?24h，即得耐磨耐撕裂氟橡膠。
【文檔編號】B29C35/02GK105949684SQ201610469307
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月25日
【發明人】陳毅忠, 薛培龍, 林茂平
【申請人】陳毅忠