一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备和工艺

1.本发明涉及橡胶技术领域，公开了一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备和工艺。


背景技术：

2.阻尼材料是一种可吸收和消耗能量的材料，可通过将机械振动和声音传播的能量转化为热能，起到减振降噪、增强稳定性等作用，是现代技术和工程领域中重要的功能材料之一。
3.在高铁或航空领域中，阻尼材料常处于恶劣环境下使用，需要满足高强度、高耐候性等特殊要求，氟橡胶是主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体，使用温度范围非常广，拥有优异的耐热性、抗氧化性、耐化学性和耐老化性，常用于阻尼材料的制备；然而，氟橡胶中的氟原子极性强，分子间作用力大，使氟橡胶的玻璃化转变温度较高，遇到低温时弹性模量和拉伸强度会急剧下降。
4.用于动力电池阻尼的氟橡胶阻尼材料要求更高的耐化学性和耐高温性，因此，选用碳链上氟原子含量高的氟橡胶原材料，虽然其耐化学性和耐热性得到提升，但耐寒性能比较差，在低温环境下机械性能和阻尼性能均下降且使用寿命较短；现有技术中，常通过橡胶共混、添加大量金属氧化物等方式来提升氟橡胶的耐低温性能，但这些方法会使氟橡胶的加工性能、绝缘性、耐化学性等性能降低。
5.因此，制备一种兼顾耐化学性能、力学性能与耐寒性能的高耐候氟橡胶阻尼材料具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备和工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
8.一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备，包括以下步骤：
9.s1：取基体材料，塑炼后加入添加剂，混合均匀，得混炼胶；
10.s2：将混炼胶升温至160～180℃，在10～18mpa压力下，一次硫化5～10min，再放入200～210℃的烘箱中，二次硫化10～12h，在室温下停放20～26h后，得高耐候氟橡胶阻尼材料。
11.较为优化地，所述基体材料包括三元过氧型氟橡胶；所述添加剂包括分散剂、耐寒助剂、内脱模剂、填料、助交联剂、交联剂中的一种或多种。
12.较为优化地，所述高耐候氟橡胶阻尼材料包括以下原料，按重量份数计：50～100份基体材料、1～5份分散剂、1～5份耐寒助剂、1～5份内脱模剂、10～50份填料、1～6份助交联剂。
13.较为优化地，所述基体材料包括三元过氧型氟橡胶与含氟醚材料，两者质量比为7：3。
14.较为优化地，所述填料包括炭黑、白炭黑、硅酸盐中的一种；所述含氟醚材料包括三氟乙基六氟丙基醚与改性碳纳米管。
15.较为优化地，所述填料是由氨基硅烷偶联剂、炭黑、蒙脱土制备得到的复合填料；所述复合填料的制备包括以下步骤：s1：取蒙脱土、炭黑、水，搅拌均匀，升温至50～60℃，搅拌6～10h，静置10～14h后，边搅拌边滴加氢氧化钠溶液，依次进行陈化、抽滤、水洗、晾干，490～520℃煅烧2～3h后得到无机填料；
16.s2：取无机填料，加入乙醇、水、氨基硅烷偶联剂，升温至60～70℃，搅拌2～3h，过滤干燥得复合填料。
17.较为优化地，所述复合填料包括以下原料，按重量份数计：20～30份蒙脱土、10～20份炭黑、150～200份水、40～60份氢氧化钠溶液、40～60份乙醇、6～10份氨基硅烷偶联剂。
18.较为优化地，所述含氟醚材料的制备包括以下步骤：取三氟乙基六氟丙基醚、改性碳纳米管，搅拌均匀，得含氟醚材料；所述改性碳纳米管的制备包括以下步骤：取碳纳米管，加入乙醇、水、异氰酸酯基硅烷偶联剂，升温至60～70℃，搅拌2～3h，过滤干燥得改性碳纳米管。
19.较为优化地，所述含氟醚材料包括以下原料，按重量份数计：48～66份含氟醚，32～44份改性碳纳米管；所述改性碳纳米管包括以下原料，按重量份数计：20～30份碳纳米管、40～50份水、40～50份乙醇、6～10份异氰酸酯基硅烷偶联剂。
20.较为优化地，所述含氟醚材料中，含氟醚与改性碳纳米管的质量比为6：4。
21.较为优化地，所述耐寒助剂包括液体乙丙橡胶、硅胶改性乙丙橡胶中的一种；所述内脱模剂剂为脂肪烃类衍生物、蜡类、有机硅化合物、脂肪酸衍生物、聚乙醇类中一种或多种；所述分散剂包括莱茵斯54、rl-28中的一种；所述交联剂包括过氧化二苯甲酰(bp)、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷(简称双2,5)、1号硫化剂、2号硫化剂、双酚af中的一种；所述助交联剂为异氰脲酸三烯丙酯(简称taic)、苄基三苯基氯化磷(简称bpp)、硫磺(s)中的一种。
22.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
23.(1)添加液体乙丙橡胶或硅胶改性乙丙橡胶做耐寒助剂，提升了高耐候氟橡胶阻尼材料的耐寒性；基体材料包括含氟醚材料和三元过氧型氟橡胶，在不降低高耐候氟橡胶阻尼材料本身性能的情况下进一步提升耐寒性，控制含氟醚材料和三元过氧型氟橡胶的质量比为7：3，含氟醚材料不仅能提升氟橡胶的耐寒性能，还能改善添加耐寒助剂带来的基体材料粘度降低的缺点，提升了基体材料的加工性能。
24.(2)含氟醚材料中添加经异氰酸酯基硅烷偶联剂改性的碳纳米管，碳纳米管做填料有助于提升力学性能，以硅烷偶联剂改性后，碳纳米管与含氟醚相容性增加，且可以与三元过氧型氟橡胶中添加的复合填料发生加成反应，形成稳定结构；三元过氧型氟橡胶中添加一种复合填料，先将炭黑插层于蒙脱土，制备一种能改善橡胶材料的力学性能和压缩永久变形性能，再以氨基硅烷偶联剂改性增加填料与基体材料的相容性，该复合填料可与含氟醚材料中的异氰酸酯基加成形成稳定结构。
25.(3)将改性碳纳米管与复合填料一起使用时，碳纳米管与复合填料中的炭黑之间产生分子键，碳纳米管起到骨架作用，与复合填料一起形成整体的补强结构，能够承受更多
应力，能进一步提升基体材料的拉伸强度和断裂伸长率。
26.(4)使用二次硫化的工艺，进一步提升耐寒性。
具体实施方式
27.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.以下实施例中包括以下原料：分散剂(型号：rl-28)；硅胶改性乙丙橡胶(型号：sep-1711-u，东莞市越邦橡胶科技有限公司)；内脱模剂(型号：ws280)；炭黑(型号：n990)；助交联剂(型号：taic)；交联剂(2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧己烷，cas：78-63-7)；三元过氧型氟橡胶(型号：fpm，四川道弘新材料有限公司)；无水乙醇(cas：64-17-5)；氨基硅烷偶联剂(型号：kh-550)；异氰酸酯基硅烷偶联剂(型号：si-335)；三氟乙基六氟丙基醚(cas：993-95-3)；蒙脱土(型号：k10，西格玛奥德里奇贸易有限公司)；氢氧化钠溶液(氢氧化钠含量20％，其余为水)；碳纳米管(cas：308069-56-6，郑州阿尔法化工有限公司)；
29.以下份数为质量份；
30.具体实施方式：
31.实施例1～5、对比例1：s1：取氟橡胶，45℃塑炼3min，加入分散剂、耐寒助剂、内脱模剂、炭黑、助交联剂，混合20min后，加入交联剂继续混合15min，调整辊距至0.5mm，薄通5次，调整辊距至2.5mm，打卷排气，出片，得混炼胶；
32.s2：将混炼胶升温至170℃，在15mpa压力下，硫化10min，再放入200℃的烘箱中，二次硫化12h，在室温下停放24h后，得高耐候氟橡胶阻尼材料。
33.实施例6、对比例2：s1：取份碳纳米管，加入50份乙醇、50份水、8份异氰酸酯基硅烷偶联剂，升温至65℃，搅拌3h，过滤干燥得改性碳纳米管；
34.s2：取60份三氟乙基六氟丙基醚、40份改性碳纳米管，搅拌均匀，得含氟醚材料；
35.s3：取25份蒙脱土、15份炭黑、100份水，搅拌均匀，升温至55℃，搅拌8h，静置12h后，边搅拌边滴加50份氢氧化钠溶液，依次进行陈化、抽滤、水洗、晾干，500℃煅烧2h后得到无机填料，待无机填料冷却至室温，加入50份乙醇、50份水、6份硅烷偶联剂，升温至65℃，搅拌3h，过滤干燥，得复合填料；
36.s4：取氟橡胶和含氟醚材料，45℃塑炼3min，加入分散剂、耐寒助剂、内脱模剂、改性填料、复合填料、助交联剂，混合20min后，加入交联剂继续混合5min，调整辊距至0.5mm，薄通5次，调整辊距至2.5mm，打卷排气，出片，得混炼胶；
37.s5：将混炼胶升温至170℃，在15mpa压力下，硫化10min，再放入200℃的烘箱中，二次硫化12h，在室温下停放24h后，得高耐候氟橡胶阻尼材料。
38.对比例3(含氟醚材料中不添加异氰酸酯基硅烷偶联剂，其余方法步骤与实施例6一致)：s1：取25份蒙脱土、15份炭黑、100份水，搅拌均匀，升温至55℃，搅拌8h，静置12h后，边搅拌边滴加50份氢氧化钠溶液，依次进行陈化、抽滤、水洗、晾干，500℃煅烧2h后得到无机填料，待无机填料冷却至室温，加入50份乙醇、50份水、6份硅烷偶联剂，升温至65℃，搅拌3h，过滤干燥，得复合填料；
39.s2：取氟橡胶和含氟醚，45℃塑炼3min，加入分散剂、耐寒助剂、内脱模剂、改性填料、复合填料、助交联剂，混合20min后，加入交联剂继续混合5min，调整辊距至0.5mm，薄通5次，调整辊距至2.5mm，打卷排气，出片，得混炼胶；
40.s3：将混炼胶升温至170℃，在15mpa压力下，硫化10min，再放入200℃的烘箱中，二次硫化12h，在室温下停放24h后，得高耐候氟橡胶阻尼材料。
41.具体的原料加入份数见表一；
42.表一：
[0043][0044]
实验：取实施例1～6、对比例1～3制备得到的高耐候氟橡胶阻尼材料，进行性能测试，数据见表二；
[0045]
表二：
[0046]
[0047][0048]
结论：由上表可知，实施例6为优选方案；添加耐寒助剂后的氟橡胶脆性转变温度明显降低，在硬度、拉伸强度、断裂伸长率不下降的情况下，耐寒性能提升；由实施例6可以看出，当基体材料为含氟醚材料和三元过氧型氟橡胶时，高耐候氟橡胶阻尼材料的拉伸强度、断裂伸长率上升，韧性上升，耐寒性能提升；由对比例2可知，如果改变含氟醚材料和三元过氧型氟橡胶的比例，会导致材料加工性变差，拉伸强度和断裂伸长率下降，耐寒性能下降；由对比例3，如果含氟醚材料中不含以异氰酸酯基硅烷偶联剂改性的碳纳米管时，含氟醚材料与三元过氧型氟橡胶中的填料无法发生加成反应提高稳定性，所以制得的高耐候氟橡胶阻尼材料的各项性能均不如实施例6得到的高耐候氟橡胶阻尼材料，再结合实施例1，可以得到结论：使用复合填料的效果大于单独使用炭黑做填料的效果；
[0049]
由此可见，本发明提供的方法可以制备一种力学性能好、韧性好、耐低温性能好的高耐候氟橡胶阻尼材料。
[0050]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0051]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备，其特征在于：包括以下步骤：s1：取基体材料，塑炼后加入添加剂，混合均匀，得混炼胶；s2：将混炼胶升温至160～180℃，在10～18mpa压力下，一次硫化5～10min，再放入200～210℃的烘箱中，二次硫化10～12h，在室温下停放20～26h后，得高耐候氟橡胶阻尼材料。2.根据权利要求1所述的一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备，其特征在于：所述基体材料包括三元过氧型氟橡胶；所述添加剂包括分散剂、耐寒助剂、内脱模剂、填料、助交联剂、交联剂中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备，其特征在于：所述高耐候氟橡胶阻尼材料包括以下原料，按重量份数计：50～100份基体材料、1～5份分散剂、1～5份耐寒助剂、1～5份内脱模剂、10～50份填料、1～6份助交联剂。4.根据权利要求1所述的一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备，其特征在于：所述基体材料包括三元过氧型氟橡胶与含氟醚材料，两者质量比为7：3。5.根据权利要求2所述的一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备，其特征在于：所述填料包括炭黑、白炭黑、硅酸盐中的一种。6.根据权利要求2所述的一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备，其特征在于：所述填料是由氨基硅烷偶联剂、炭黑、蒙脱土制备得到的复合填料；所述复合填料的制备包括以下步骤：s1：取蒙脱土、炭黑、水，搅拌均匀，升温至50～60℃，搅拌6～10h，静置10～14h后，边搅拌边滴加氢氧化钠溶液，依次进行陈化、抽滤、水洗、晾干，490～520℃煅烧2～3h后得到无机填料；s2：取无机填料，加入乙醇、水、氨基硅烷偶联剂，升温至60～70℃，搅拌2～3h，过滤干燥得复合填料。7.根据权利要求6所述的一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备，其特征在于：所述复合填料包括以下原料，按重量份数计：20～30份蒙脱土、10～20份炭黑、150～200份水、40～60份氢氧化钠溶液、40～60份乙醇、6～10份氨基硅烷偶联剂。8.根据权利要求4所述的一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备，其特征在于：所述含氟醚材料包括三氟乙基六氟丙基醚与改性碳纳米管，制备包括以下步骤：取三氟乙基六氟丙基醚、改性碳纳米管，搅拌均匀，得含氟醚材料；所述改性碳纳米管的制备包括以下步骤：取碳纳米管，加入乙醇、水、异氰酸酯基硅烷偶联剂，升温至60～70℃，搅拌2～3h，过滤干燥得改性碳纳米管。9.根据权利要求8所述的一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备，其特征在于：所述含氟醚材料包括以下原料，按重量份数计：48～66份含氟醚，32～44份改性碳纳米管；所述改性碳纳米管包括以下原料，按重量份数计：20～30份碳纳米管、40～50份水、40～50份乙醇、6～10份异氰酸酯基硅烷偶联剂。10.根据权利要求1～9中任意一项所述的一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备方法得到的高耐候氟橡胶阻尼材料。

技术总结
本发明涉及橡胶技术领域，公开了一种高耐候氟橡胶阻尼材料的制备和工艺。在基体材料中添加耐寒助剂、分散剂、内脱模剂、助交联剂、交联剂、填料，进行混炼，再经二次硫化后，制得一种耐化学腐蚀、耐高温、耐寒的高耐候氟橡胶阻尼材料；耐寒助剂包括液体乙丙橡胶、硅胶改性乙丙橡胶中的一种；基体材料包括三元过氧型氟橡胶和含氟醚材料，质量比为7：3，能够在不影响基体材料加工性能的同时提升柔韧性和耐寒性；三元过氧型氟橡胶中含有以氨基硅烷偶联剂改性的复合填料，含氟醚材料中有以异氰酸酯基硅烷偶联剂改性的碳纳米管，两者可发生加成反应，形成稳定结构，提升基体材料的各项性能。提升基体材料的各项性能。


技术研发人员：吕相坤 肖雨婷 陶宇 高炜斌 陆红霞 蒋晓威
受保护的技术使用者：常州工程职业技术学院
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/9