【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于橡胶复合材料领域，涉及一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶及其制备方法。
技术介绍
1、氟橡胶具有耐高温、耐油、耐腐蚀等特点，是航空航天、汽车、船舶等行业不可缺少的密封材料。氟橡胶中氟原子的存在导致其具有较高的势能和分子刚性，玻璃化转变温度(tg)约为-18℃，在高纬度寒冷地区的应用受到限制。相比之下，硅橡胶在-70℃至-90℃的温度范围内保持分子链的弹性和柔韧性。但是，硅橡胶机械性能较差。单一的氟橡胶或硅橡胶不能完全满足各种应用的多样化要求，特别是在耐低温和高强度方面。因而将这两种橡胶并用，制得兼具氟橡胶和硅橡胶优点的氟硅橡胶或硅橡胶/氟橡胶共混胶，使其性能互补，以进一步拓宽橡胶的应用领域。
2、但是由于氟橡胶和硅橡胶有不同的化学结构和物理特性，因此它们之间的相容差，将氟橡胶和硅橡胶简单共混很难实现两者交联。纳米粒子具有高比表面积、高表面活性和高界面稳定性，在不相容共混体系增容方面引起了广泛的关注。相比传统增容剂，无机纳米粒子作为增容剂具有添加量小、来源广泛、成本低、易于工业化、能调控聚合物相结构、赋予复合材料特殊功能性等优点被应用于不相容聚合物共混体系的增容研究。但目前简单添加纳米粒子增溶剂进行氟硅橡胶共混改性效果并不理想，急需开发新的增容改性方法以实现氟硅橡胶优势互补提升使用性能。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶及其制备方法，提高氟橡胶和硅橡胶的相容性，使其性能互补，以进一步拓宽橡胶的
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶，包括如下质量份数的组分：氟橡胶10～90份、硅橡胶10～90份、氟硅烷偶联剂改性纳米粒子10～40份、硫化剂bipb 1～2份、硫化促进剂taic 2～3份、羟基硅油0.2～1份。
4、所述的氟橡胶，为26型氟橡胶、246型氟橡胶、四丙氟橡胶、偏氟醚橡胶、全氟醚橡胶等中的任意一种。
5、所述的硅橡胶，为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶等中的任意一种。
6、所述的氟硅烷偶联剂改性纳米粒子通过纳米粒子与氟硅烷偶联剂制备而成，该改性后的纳米粒子作为纳米增容剂，加入到氟/硅橡胶中，制备综合性能优异的氟/硅橡胶复合材料。
7、本专利技术的另一目的是提供一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶的制备方法，步骤包括：
8、第一步，制备氟硅烷偶联剂改性纳米粒子：
9、s1.室温下将纳米粒子加入到无水乙醇溶液中，超声分散0.5～1h，得到溶液a；所述纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米硅，纳米炭黑、纳米二氧化钛、碳纳米管(cnts)、石墨烯等中的一种或多种。
10、s2.将氟硅烷偶联剂分散在无水乙醇/去离子水的混合溶液中，加入氢氧化钠调节调节ph值为5～6，水解1～2h，得到溶液b；所述的氟硅烷偶联剂为三氟乙基硅烷偶联剂、六氟丙基三甲氧基硅烷偶联剂、三甲氧基十二氟辛基硅烷偶联剂、二甲氧基二十二氟辛基硅烷偶联剂、十三氟辛基三乙氧基硅烷等的任意一种或多种。
11、s3.将步骤s1和s2获得的溶液a、b混合均匀，然后于80℃水浴中搅拌5～6h；所述溶液a中的纳米粒子与溶液b中的氟硅烷偶联剂的质量比为10:1-10:3。
12、s4.将步骤s3得到的溶液离心，取下层沉淀，洗涤，在80℃下，干燥24h，得到氟硅烷偶联剂改性纳米粒子。
13、第二步，按原料配比称取氟橡胶，将其塑炼10-20遍，加入纳米增容剂，待吃料完全后，混炼均匀，打卷多次，三角包多次，下片放置，得到混炼氟橡胶。所述的打卷和三角包的次数均为5次以上。
14、第三步，按原料配比称取硅橡胶，包辊后，加入羟基硅油，混炼均匀，下片放置，得到混炼硅橡胶。
15、第四步，将第二步制备的混炼氟橡胶加入到第三步制备的混炼硅橡胶中，然后加入硫化剂bipb、硫化促进剂taic，混炼均匀，制备出氟/硅橡胶共混物。该混炼过程中，使得氟橡胶和硅橡胶混炼均匀。
16、第五步，将第四步制备的氟/硅橡胶共混物进行一段硫化，硫化温度为160-180℃，加压15～20mpa，硫化时间为5～8min。该硫化过程中，使得氟/硅橡胶中的线性分子结构通过硫化剂的作用转化为三维网状结构，从而显著提高橡胶的物理和化学性能。
17、第六步，将第五步处理后的氟/硅橡胶共混物进行二段硫化，硫化温度为200～230℃，硫化时间为10～12h；自然降温至室温，放置8～16h，得到产物。该硫化过程中，可以使橡胶中的硫化程度更高,以达到更好的机械强度和热性能等。
18、本专利技术的有益效果如下：
19、(1)本专利技术中的无机纳米粒子粒径小，表面含有许多化学官能团，如羟基、羧基、胺基等。在纳米颗粒表面接枝氟硅烷偶联剂，引入氟原子基团和硅氧烷基团。改性后的纳米粒子化学反应活性增强，分散性提高，可以稳定的存在于氟橡胶和硅橡胶的两相界面上，起到增容效果，从而改善了氟橡胶和硅橡胶的相容性。
20、(2)本专利技术共混胶的低温脆性温度和tr10温度都大大降低，力学性能也明显提高。同时与不添加纳米增容剂，只添加相同质量份纳米粒子作为对照组，发现纳米增容剂对氟/硅橡胶的低温性能和力学性能均优于对照组。本专利技术纳米增容剂的添加，实现氟橡胶和硅橡胶共相容，弥补了单一氟橡胶或硅橡胶的性能缺陷。
21、(3)本专利技术该制备方法简单，条件可控，在常规生产线即可制备。
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1.一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶，其特征在于，所述的纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶包括如下质量份数的组分：氟橡胶10～90份、硅橡胶10～90份、氟硅烷偶联剂改性纳米粒子10～40份、硫化剂1～2份、硫化促进剂2～3份、羟基硅油0.2～1份。
2.根据权利要求1所述的一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶，其特征在于，所述的氟橡胶为26型氟橡胶、246型氟橡胶、四丙氟橡胶、偏氟醚橡胶、全氟醚橡胶中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶，其特征在于，所述的硅橡胶为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶等中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶，其特征在于，所述的氟硅烷偶联剂改性纳米粒子由纳米粒子与氟硅烷偶联剂制备而成。
5.一种权利要求1-4任一所述的纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶的制备方法
7.根据权利要求6所述的一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米硅，纳米炭黑、纳米二氧化钛、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种；所述的氟硅烷偶联剂为三氟乙基硅烷偶联剂、六氟丙基三甲氧基硅烷偶联剂、三甲氧基十二氟辛基硅烷偶联剂、二甲氧基二十二氟辛基硅烷偶联剂、十三氟辛基三乙氧基硅烷等的任意一种或多种。
8.根据权利要求5所述的一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述的第五步的一段硫化的温度为160-180℃，加压15～20MPa，硫化时间为5～8min。
9.根据权利要求5所述的一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述的第六步的二段硫化的温度为200～230℃，硫化时间为10～12h，放置时间8～16h。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶，其特征在于，所述的纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶包括如下质量份数的组分：氟橡胶10～90份、硅橡胶10～90份、氟硅烷偶联剂改性纳米粒子10～40份、硫化剂1～2份、硫化促进剂2～3份、羟基硅油0.2～1份。
2.根据权利要求1所述的一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶，其特征在于，所述的氟橡胶为26型氟橡胶、246型氟橡胶、四丙氟橡胶、偏氟醚橡胶、全氟醚橡胶中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶，其特征在于，所述的硅橡胶为甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶等中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶，其特征在于，所述的氟硅烷偶联剂改性纳米粒子由纳米粒子与氟硅烷偶联剂制备而成。
5.一种权利要求1-4任一所述的纳米粒子接枝氟硅烷偶联剂增容氟/硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄子岸，
申请(专利权)人：超能材料科技大连有限公司，
类型：发明
国别省市：
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