一种耐低温氟醚橡胶组合物及其制备方法与流程

本技术涉及橡胶，尤其涉及一种耐低温氟醚橡胶组合物及其制备方法。

背景技术：

1、耐低温氟橡胶相比通常的氟橡胶，具有更好的低温柔韧性，又兼顾了优异的物理性能和加工性能，广泛应用在各种工厂的化学反应装置密封，化学管线衬里及配件，半导体行业密封件，以及汽车工业，石化工业和航天工业中的特种零件。

2、现阶段，先进半导体制程低温环境点位要求氟醚橡胶组合物密封件耐低温，其玻璃化温度需达到-40℃。氟醚橡胶组合物的机械强度和低温下的压缩永久变形也是十分重要的参数，没有填充剂的氟醚橡胶组合物及制品其机械强度在许多条件下满足不了需求。因此，如何在满足氟醚橡胶组合物耐低温的同时其机械强度和耐压缩永久变形亦满足要求也是本技术要解决的问题。

技术实现思路

1、本技术目的在于针对当前技术的不足，提供一种耐低温氟醚橡胶组合物及其制备方法，本技术制备的耐低温氟醚橡胶组合物具有优异的加工性能、机械性能、永久压缩变形等性能，同时其耐低温性能优异，其玻璃化温度为-43℃至-41℃。

2、第一方面，本技术提供一种耐低温氟醚橡胶组合物，采用如下技术方案：

3、一种耐低温氟醚橡胶组合物，按质量份数计，包括以下制备原料：氟醚橡胶95-100份、全氟聚醚改性的交联聚硅氧烷微球5-8份、改性硅铝酸钙3-5份、炭黑n990 10-12份、硬脂酸0.8-1份、偶联剂0.3-0.5份、交联剂1.0-1.2份、助交联剂0.5-1份。

4、通过采用上述技术方案，氟醚橡胶：作为主要基体材料，具有优异的耐低温性能和化学稳定性，为该组合物的主要耐低温性能提供支撑。全氟聚醚改性的交联聚硅氧烷微球：作为一种填充剂，通过引入柔性结构提高了低温性能，同时与氟醚橡胶相容性提高，降低了压缩永久变形率。改性硅铝酸钙：在填充剂中扮演重要角色，其表面处理后可减少氢键的形成，有利于提高交联密度，降低压缩永久变形和玻璃化温度，从而提高低温性能。炭黑n990：增强了橡胶的机械性能和耐磨性能。硬脂酸：作为加工助剂，有助于提高橡胶的加工性能。交联剂、助交联剂：分别用于促进橡胶的交联反应，提高橡胶的物理性能和耐老化性能。各组分之间协同作用是为了综合提高该耐低温氟醚橡胶组合物的加工性能、机械性能、永久压缩变形及耐低温性能，以满足特定工程要求。每种原料在配方中扮演不同的角色，共同协同作用，提高了整体性能表现。

5、优选的，所述改性硅铝酸钙的制备方法为：按照质量份数，将50-60份硅铝酸钙加入由60份乙醇和20份水组成的溶液中超声分散，超声搅拌30-40min，得到悬浮液；再将0.5-0.6份巯丙基二甲氧基甲基硅烷加入悬浮液中超声混合10min；升温至75℃，恒温反应6-8h；最后在11000r/min下离心分离；洗涤，真空干燥，得到改性硅铝酸钙。

6、通过采用上述技术方案，改性硅铝酸钙在耐低温氟醚橡胶组合物中起到了重要作用，通过改性处理后，可以提高橡胶的低温性能和永久变形性能。其制备方法中使用的巯丙基二甲氧基甲基硅烷对硅铝酸钙进行改性处理，使其表面呈碱性，减少氢键的形成，有利于分散在橡胶中，并且消耗加工中产生的hf酸，提高了橡胶组合物的交联密度和低温性能。通过改性处理，减少硅铝酸钙表面的羟基含量，降低了氢键的形成，有利于硅铝酸钙在橡胶基体中的良好分散。改性处理后的硅铝酸钙表面更易与氟醚橡胶发生交互作用，提高了两者的相容性，有助于降低压缩永久变形率。通过以上协同作用，改性硅铝酸钙在耐低温氟醚橡胶组合物中发挥了重要作用，从而提高了整体性能，包括低温性能、永久压缩变形等性能。

7、优选的，所述全氟聚醚改性的交联聚硅氧烷微球的制备方法为：按照摩尔份数，将乙烯基硅油、全氟聚醚乙烯基硅油、乳化剂和引发剂混合20-30min，在搅拌速度为2000-3000r/min下加入去离水，形成乳液，升温至60-80℃进行乳液聚合反应10-12h，然后破乳，过滤，洗涤，真空干燥，得到全氟聚醚改性的交联聚硅氧烷微球。

8、通过采用上述技术方案，全氟聚醚改性的交联聚硅氧烷微球在耐低温氟醚橡胶组合物中发挥着重要作用，通过其制备方法中的改性处理，可以提高橡胶的低温性能以及永久压缩变形等性能。其制备方法中涉及的乙烯基硅油、全氟聚醚乙烯基硅油、乳化剂和引发剂等原料，可以使交联聚硅氧烷微球具有柔性结构，并提高其与氟醚橡胶的相容性，进而达到优化性能的目的。通过全氟聚醚改性，使交联聚硅氧烷微球具有柔性结构，有利于在低温下保持弹性，并提高橡胶的低温性能。全氟聚醚改性可提高交联聚硅氧烷微球与氟醚橡胶之间的相容性，有助于提高橡胶的机械性能，并降低压缩永久变形率。通过以上协同作用，全氟聚醚改性的交联聚硅氧烷微球在耐低温氟醚橡胶组合物中发挥着重要作用，可以显著提升橡胶的整体性能，特别是在低温条件下表现出色。

9、优选的，所述乙烯基硅油、全氟聚醚乙烯基硅油、乳化剂、引发剂和去离水的摩尔份数比为1:(0.2-0.3):(0.07-0.09):(0.05-0.06):(60-80)。

10、优选的，所述乳化剂由全氟辛酸钠、全氟烷基羧酸钠和十二烷基苯磺酸钠以质量份数比2:3:1-2组成。

11、通过采用上述技术方案，在耐低温氟醚橡胶组合物的制备中，乳化剂是非常重要的原料，它在全氟聚醚改性的交联聚硅氧烷微球制备过程中发挥着关键的作用。乳化剂中的全氟辛酸钠、全氟烷基羧酸钠和十二烷基苯磺酸钠具有良好的分散性能，能够有效地将乙烯基硅油、全氟聚醚乙烯基硅油等原料分散在水相中，促进微球的均匀形成。乳化剂中的成分具有乳化性质，能够在水和油相之间形成乳液结构，有利于反应物质的混合和均匀分散，促进乳液聚合反应的进行。乳化剂的添加可以提高乳液的稳定性，避免在乳液聚合反应过程中发生分层或剧烈振荡，保证反应的连续性和稳定性。全氟辛酸钠、全氟烷基羧酸钠和十二烷基苯磺酸钠三者组合使用可以形成较为完善的乳化体系，相互协同作用，提高乳化效果和反应的顺利进行。

12、优选的，所述引发剂过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基和偶氮二异丁腈中的一种。

13、优选的，所述偶联剂由巯丙基二甲氧基甲基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以质量份数比5:3:1-2组成。

14、通过采用上述技术方案，巯丙基二甲氧基甲基硅烷：具有巯基的官能团，可以与橡胶的双键发生化学反应，起到偶联橡胶和硅铝酸钙的作用，增强两者之间的粘合力，提高橡胶的耐磨性和耐老化性能。十二烷基三甲氧基硅烷：作为界面活性剂，能够在橡胶和其他填料之间降低表面张力，促进各组分的混合和分散，提高橡胶的加工性能和机械性能。γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷：具有丙烯酰氧基官能团，可以与硅铝酸钙表面的羟基反应，改变其表面性质为碱性，减少氢键的形成，提高硅铝酸钙在橡胶中的分散性，从而降低压缩永久变形率和玻璃化温度，提高低温性能。综上所述，所述的偶联剂中的巯丙基二甲氧基甲基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷三者结合运用，能够协同发挥偶联、界面活性和表面改性的作用，提高耐低温氟醚橡胶组合物的性能并加工性能。

15、优选的，所述交联剂为双2，5[2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷]和1,3-双(叔-丁基过氧化异丙基)苯中的一种；所述助交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯。

16、第二方面，本技术提供一种耐低温氟醚橡胶组合物的制备方法，采用如下的技术方案：

17、作为一个总的技术构思，本技术还提供上述一种耐低温氟醚橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：

18、s91、按照质量份数，将氟醚橡胶放入开炼机辊筒中，包辊成3-4mm厚的光滑胶片后，调节辊距至1.5mm，分别加入全氟聚醚改性的交联聚硅氧烷微球、改性硅铝酸钙、炭黑n990、硬脂酸、偶联剂、交联剂和助交联剂并适当捣胶，锁紧辊距薄通打卷或打三角包3次，停放1天，获得混炼胶；

19、s92、将混炼胶放入硫化机中，在温度162-168℃，模具单位面积上压力为12-15mpa条件下硫化8-10min，降至室温后，置于烘箱中进行二段硫化。

20、优选的，在步骤s92中，所述二段硫化是先由室温升温至230℃后，保温3-4h，再冷却至室温，得到耐低温氟醚橡胶组合物。

21、综上所述，本技术的有益技术效果：

22、1.优异的加工性能：通过合理选用填料和添加剂，使得橡胶复合材料在加工过程中具有良好的可塑性和成型性，有利于生产制造，并提高生产效率。

23、2.优异的机械性能：由于添加了改性硅铝酸钙、炭黑等填料，使得橡胶材料在使用过程中具有良好的强度、硬度和耐磨性，能够满足各种使用要求并延长材料的使用寿命。

24、3.优异的永久压缩变形性能：通过优化配方和选用适当的添加剂，降低了材料的压缩永久变形率，使得橡胶在长期使用后能够保持稳定的形状和性能，延长了材料的使用寿命。

25、4.优异的耐低温性能：通过添加全氟聚醚改性的交联聚硅氧烷微球和使用巯丙基二甲氧基甲基硅烷改性硅铝酸钙，降低了玻璃化温度并提高了低温弹性和柔韧性，使得橡胶在低温环境下依然能够保持优异的性能，适用于寒冷地区和低温条件下的使用。