| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411428178.6 | 申请日 | 2024-10-14 |
| 公开(公告)号 | CN119144167A | 公开(公告)日 | 2024-12-17 |
| 申请人 | 安徽永正密封件有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 吴小波; 刘乔良; 张德兵; | 第一发明人 | 吴小波 |
| 权利人 | 安徽永正密封件有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 安徽永正密封件有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：安徽省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：安徽省宣城市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：安徽省宣城市广德经济开发区广屏路16号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：242200 |
| 主IPC国际分类 | C08L101/06 | 所有IPC国际分类 | C08L101/06 ; C08K3/04 ; C08K9/06 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京正企知航知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 王君昌; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种全氟醚 橡胶 密封件 ，属于橡胶材料技术领域，全氟醚橡胶100份、改性 氧 化 石墨 烯1～5份、交联剂1～5份、填料6～9份、吸酸剂1～5份、促进剂1～2份；所述改性 石墨烯 为 硅 烷 偶联剂 接枝 离子液体 修饰的氧化石墨烯；所述硅烷偶联剂接枝离子液体为端 氨 基咪唑类不饱和离子液体和环氧基硅烷偶联剂反应后得到。本发明中将硅烷偶联剂接枝离子液体修饰的氧化石墨烯作为原料加入全氟醚橡胶密封件的制备过程中，在保证全氟醚橡胶密封件稳定硬度和拉伸强度情况下，具有良好耐介质性能。 | ||
| 权利要求 | 1.一种全氟醚橡胶密封件，其特征在于，包括如下重量份原料：全氟醚橡胶100份、改性氧化石墨烯1～5份、交联剂1～5份、填料6～9份、吸酸剂1～5份、促进剂1～2份；所述改性石墨烯为硅烷偶联剂接枝离子液体修饰的氧化石墨烯；所述硅烷偶联剂接枝离子液体为端氨基咪唑类不饱和离子液体和环氧基硅烷偶联剂反应后得到。 |
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| 说明书全文 | 一种全氟醚橡胶密封件技术领域[0001] 本发明属于橡胶材料技术领域，具体涉及一种全氟醚橡胶密封件。 背景技术[0002] 目前光电行业涉及设备多数运行环境较为恶劣，比如在高温条件、氮气环境下运行，其中氮气会在高温条件下反应为氨气，氨气分解后显碱性。这种环境下O型普通橡胶密封圈难以满足设备密封效果。长期处于高温、碱性的环境会对橡胶分子主链构成侵蚀，造成橡胶性能劣化，导致密封失效。 [0003] 材料性能是密封制品性能好坏的决定性因素，在运行中处于强腐蚀性介质、湿热和高磨损的严酷环境中，由于环境恶劣，所用材料必须能承受化学、高温、高湿和机械的长期负荷，其性能有着特殊的要求。因为一旦密封失效，不仅会大幅增加后续维修成本，还可能导致致命的灾难。因此如何提高密封件的耐腐蚀性能十分必要。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种全氟醚橡胶密封件，以解决密封件耐腐蚀性能较差的问题。 [0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现： [0006] 一种全氟醚橡胶密封件，包括如下重量份原料：全氟醚橡胶100份、改性氧化石墨烯1～5份、交联剂1～5份、填料6～9份、吸酸剂1～5份、促进剂1～2份；所述改性石墨烯为硅烷偶联剂接枝离子液体修饰的氧化石墨烯；所述硅烷偶联剂接枝离子液体为端氨基咪唑类不饱和离子液体和环氧基硅烷偶联剂发生环氧开环反应后得到。全氟醚橡胶分子链中所有的氢原子都被氟原子取代，是一种完全不含C‑H键的橡胶。因此全氟醚橡胶相比于其他氟橡胶具有更加优异的化学稳定性，能够在更加苛刻的介质环境中使用。所以本发明中以全氟醚橡胶作为基础胶料。 [0007] 进一步地，所述改性石墨烯通过如下步骤制备： [0008] 将硅烷偶联剂接枝离子液体加入体积分数80％的乙醇水溶液中，调节体系为酸性，然后加入质量分数为1％的氧化石墨烯乙醇分散液，升温至70℃反应2h，反应结束后依次用乙醇、水洗涤，干燥，得到改性石墨烯。硅烷偶联剂接枝离子液体进行功能化修饰可带来更多的反应活性位点。 [0009] 进一步地，硅烷偶联剂接枝离子液体、乙醇水溶液和氧化石墨烯乙醇分散液的用量比为3～6g：100g：100g。 [0010] 进一步地，硅烷偶联剂接枝离子液体通过如下步骤制备： [0012] 将端氨基咪唑类不饱和离子液体加入乙醇中搅拌溶解，加入环氧基硅烷偶联剂搅拌分散，设置温度为40～45℃，搅拌反应24h，得到硅烷偶联剂接枝离子液体。 [0013] 进一步地，烯基咪唑单体和溴乙胺氢溴酸盐的用量摩尔比为1.125：1；溴乙胺氢溴酸盐和环氧基硅烷偶联剂的用量摩尔比为1：1。 [0014] 进一步地，所述烯基咪唑单体为乙烯基咪唑和N‑烯丙基咪唑中的一种。 [0015] 进一步地，所述交联剂为2，5‑二甲基‑2，5‑二(叔丁基过氧基)己烷； [0016] 填料为炭黑N990、炭黑N774、炭黑N550中的至少一种； [0017] 所述吸酸剂为氧化锌； [0018] 促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯。 [0019] 进一步地，全氟醚橡胶密封件通过如下步骤制备： [0020] 按照重量份计，称量原料，将全氟醚橡胶进行塑炼，再将改性氧化石墨烯、交联剂、填料、吸酸剂和促进剂投入密炼机中混炼5～8min；排胶至开炼机压片冷却，得到混炼胶；将混炼胶放入模具中，经过一段硫化、二段硫化取出后自然冷却。 [0021] 进一步地，一段硫化，硫化条件为160℃/13MPa×(20～25)min。 [0022] 进一步地，二段硫化，硫化条件为220℃×24h。 [0023] 本发明的有益效果： [0024] 本发明制备了一种全氟醚橡胶密封件，将硅烷偶联剂接枝离子液体修饰的氧化石墨烯作为改性氧化石墨烯加入全氟醚橡胶密封件的制备过程中，在保证全氟醚橡胶密封件稳定硬度和拉伸强度情况下，具有良好耐介质性能。 [0025] 本发明中以端氨基咪唑类不饱和离子液体和环氧基硅烷偶联剂发生环氧开环反应制备的改性氧化石墨烯，将离子液体固载在氧化石墨烯上，提高氧化石墨烯的分散性，提升全氟醚橡胶密封件样品的力学性能(例如拉伸强度)；改性氧化石墨烯的中不仅引入了离子液体，还通过离子液体引入了可以参与交联的双键，还可以通过离子‑π作用和π‑π作用将石墨烯与橡胶基材进行“锚固”，进而充分发挥氧化石墨烯在橡胶基材中提升力学性能和充当阻隔介质的作用。 具体实施方式[0026] 下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 [0027] 本实施例中提出了一种全氟醚橡胶密封件，包括如下重量份原料：全氟醚橡胶100份、改性氧化石墨烯1～5份、交联剂1～5份、填料6～9份、吸酸剂1～5份、促进剂1～2份；改性石墨烯为硅烷偶联剂接枝离子液体修饰的氧化石墨烯；所述硅烷偶联剂接枝离子液体为端氨基咪唑类不饱和离子液体和环氧基硅烷偶联剂反应后得到。 [0028] 在一些具体实施例中，上述改性石墨烯通过如下步骤制备： [0029] 将硅烷偶联剂接枝离子液体加入体积分数80％的乙醇水溶液中，调节体系为酸性，然后加入质量分数为1％的氧化石墨烯乙醇分散液，升温至70℃反应2h，反应结束后依次用乙醇、水洗涤，干燥，得到改性石墨烯。 [0030] 硅烷偶联剂接枝离子液体、乙醇水溶液和氧化石墨烯乙醇分散液的用量比为3～6g：100g：100g。实施例中硅烷偶联剂接枝离子液体的用量可以是3g、4g、5g、6g等典型但非限制性的用量或者任意两用量之间的范围值，在这个用量范围下，可以使改性石墨烯在橡胶基体中达到较高或者稳定的性能。 [0031] 在一些具体实施例中，硅烷偶联剂接枝离子液体通过如下步骤制备： [0032] 将烯基咪唑单体和溴乙胺氢溴酸盐加入乙醇中混合，加热回流反应24h，经重结晶、干燥、醇洗得到端氨基咪唑类不饱和离子液体； [0033] 将端氨基咪唑类不饱和离子液体加入乙醇中搅拌溶解，加入环氧基硅烷偶联剂搅拌分散，设置温度为40～45℃，搅拌反应24h，得到硅烷偶联剂接枝离子液体。实施例中设置温度可以为40℃、41℃、42℃、43℃、44℃和45℃等典型但非限制性的用量或者任意两用量之间的范围值，在这个用量范围下，端氨基咪唑类不饱和离子液体中的氨基和环氧基硅烷偶联剂的环氧基发生环氧开环反应得到硅烷偶联剂接枝离子液体。 [0034] 在一些具体实施例中，烯基咪唑单体和溴乙胺氢溴酸盐的用量摩尔比为1.125：1；溴乙胺氢溴酸盐和环氧基硅烷偶联剂的用量摩尔比为1：1。 [0035] 在一些具体实施例中，所述烯基咪唑单体为乙烯基咪唑和N‑烯丙基咪唑中的一种。实施例中烯基咪唑单体的选择中，要保证至少可以引入一个双键，从而在氧化石墨烯中引入多个可以参与交联的双键，增强全氟醚橡胶密封件样品的力学性能。 [0036] 在一些具体实施例中，所述交联剂为2，5‑二甲基‑2，5‑二(叔丁基过氧基)己烷； [0037] 填料为炭黑N990、炭黑N774、炭黑N550中的至少一种； [0038] 所述吸酸剂为氧化锌； [0039] 在一些具体实施例中，促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯。 [0040] 按照重量份计，称量原料，将全氟醚橡胶进行塑炼，再将改性氧化石墨烯、交联剂、填料、吸酸剂和促进剂投入密炼机中混炼5～8min；排胶至开炼机压片冷却，得到混炼胶；将混炼胶放入模具中，经过一段硫化、二段硫化取出后自然冷却。一段硫化，硫化条件为160℃/13MPa×(20～25)min。二段硫化，硫化条件为220℃×24h。 [0041] 下面结合具体实施例进一步说明。 [0042] 制备例1 [0043] 制备改性石墨烯： [0044] 将烯基咪唑单体(乙烯基咪唑、N‑烯丙基咪唑)和溴乙胺氢溴酸盐加入乙醇中混合，加热回流反应24h，反应结束后，旋蒸除去乙醇，加入少量乙醇重结晶，加入KOH中和至pH≥8，真空干燥8h。加入适量乙醇，搅拌，抽滤，除KBr，旋蒸，得到端氨基咪唑类不饱和离子液体； [0045] 将端氨基咪唑类不饱和离子液体加入乙醇中搅拌溶解，加入环氧基硅烷偶联剂(KH～560)搅拌分散，设置温度为40℃，搅拌反应24h，反应结束后用旋转蒸发仪除去反应液中的乙醇溶剂，得到硅烷偶联剂接枝离子液体。烯基咪唑单体和溴乙胺氢溴酸盐的用量摩尔比为1.125：1；溴乙胺氢溴酸盐和环氧基硅烷偶联剂的用量摩尔比为1：1。 [0046] 将硅烷偶联剂接枝离子液体加入体积分数80％的乙醇水溶液中，用醋酸调节pH值为4.5，然后加入质量分数为1％的氧化石墨烯乙醇分散液，升温至70℃反应2h，反应结束后依次用乙醇、水洗涤，干燥，得到改性石墨烯。硅烷偶联剂接枝离子液体、乙醇水溶液和氧化石墨烯乙醇分散液的用量比为3g：100g：100g。 [0047] 制备例2 [0048] 本制备例与制备例1相比，将烯基咪唑单体替换成N‑烯丙基咪唑，其余原料及制备过程与制备例1保持相同。 [0049] 制备例3 [0050] 本制备例与制备例1相比，硅烷偶联剂接枝离子液体、乙醇水溶液和氧化石墨烯乙醇分散液的用量比为5g：100g：100g，其余原料及制备过程与制备例1保持相同。 [0051] 制备例4 [0052] 本制备例与制备例1相比，硅烷偶联剂接枝离子液体、乙醇水溶液和氧化石墨烯乙醇分散液的用量比为6g：100g：100g，其余原料及制备过程与制备例1保持相同。 [0053] 制备例5 [0054] 本制备例与制备例1相比，将烯基咪唑单体替换成N～乙基咪唑，其余原料及制备过程与制备例1保持相同。 [0055] 制备例6 [0056] 本制备例与制备例1相比，将硅烷偶联剂接枝离子液体替换成硅烷偶联剂(KH570)，其余原料及制备过程与制备例1保持相同。 [0057] 具体的：将硅烷偶联剂(KH570)加入体积分数80％的乙醇水溶液中，用醋酸调节pH值为4.5，然后加入质量分数为1％的氧化石墨烯乙醇分散液，升温至70℃反应2h，反应结束后依次用乙醇、水洗涤，干燥，得到改性石墨烯。硅烷偶联剂(KH570)、乙醇水溶液和氧化石墨烯乙醇分散液的用量比为3g：100g：100g。 [0058] 实施例1 [0059] 本实施例提供了一种全氟醚橡胶密封件，包括如下重量份原料：全氟醚橡胶(全氟醚PFE40Z)100份、制备例1制备得到的改性氧化石墨烯‑5份、交联剂(2，5‑二甲基‑2，5‑二(叔丁基过氧基)己烷)1.5份、填料(炭黑N990)9份、吸酸剂(氧化锌)1份、促进剂(三烯丙基异氰脲酸酯)2份； [0060] 耐氨耐高温的全氟醚橡胶密封件通过如下步骤制备： [0061] 按照重量份计，称量原料，将全氟醚橡胶进行塑炼，再将改性氧化石墨烯、交联剂(2，5‑二甲基‑2，5‑二(叔丁基过氧基)己烷)、填料(炭黑N990)、吸酸剂(氧化锌)、促进剂(三烯丙基异氰脲酸酯)投入密炼机中混炼5～8min；排胶至开炼机压片冷却，得到混炼胶； [0062] 将混炼胶放入O形圈的模具中，在平板硫化机上进行一段硫化，硫化条件为160℃/13MPa×20min，硫化完成后取出模具，使其自然冷却并脱模。一段硫化胶放入真空烘箱中进行二段硫化，硫化条件为220℃×24h，取出后自然冷却。 [0063] 实施例2～实施例5与实施例1相同，区别在于调整实施例1中的原料配比，其中实施例1～实施例5的配方如表1所示： [0064] 表1 [0065]项目 全氟醚橡胶 改性氧化石墨烯 填料 交联剂 吸酸剂 促进剂 实施例1 100份 5份 9份 1.5份 1份 2份 实施例2 100份 3份 9份 1.5份 1份 2份 实施例3 100份 1份 9份 1.5份 1份 2份 实施例4 100份 5份 6份 1.5份 1份 2份 实施例5 100份 3份 6份 1.5份 1份 2份 实施例6 100份 1份 6份 1.5份 1份 2份 [0066] 实施例7 [0067] 本实施例与实施例1相比，将制备例1制备得到的改性氧化石墨烯替换成制备例2制备得到的改性氧化石墨烯，其余原料及制备过程与实施例1保持相同。 [0068] 实施例8 [0069] 本实施例与实施例1相比，将制备例1制备得到的改性氧化石墨烯替换成制备例3制备得到的改性氧化石墨烯，其余原料及制备过程与实施例1保持相同。 [0070] 实施例9 [0071] 本实施例与实施例1相比，将制备例1制备得到的改性氧化石墨烯替换成制备例4制备得到的改性氧化石墨烯，其余原料及制备过程与实施例1保持相同。 [0072] 对比例1 [0073] 本实施例与实施例1相比，将制备例1制备得到的改性氧化石墨烯替换成制备例5制备得到的改性氧化石墨烯，其余原料及制备过程与实施例1保持相同。(无双键)[0074] 对比例2 [0075] 本实施例与实施例1相比，将制备例1制备得到的改性氧化石墨烯替换成制备例6制备得到的改性氧化石墨烯，其余原料及制备过程与实施例1保持相同。(有双键、无离子液体) [0076] 对比例3 [0077] 本实施例与实施例1相比，将制备例1制备得到的改性氧化石墨烯替换成未处理的氧化石墨烯，其余原料及制备过程与实施例1保持相同。 [0078] 对比例4 [0079] 本实施例与实施例1相比，将制备例1制备得到的改性氧化石墨烯替换成未处理的氧化石墨烯，且将未处理的氧化石墨烯的用量调整成1份，其余原料及制备过程与实施例1保持相同。 [0080] 对实施例1～实施例9和对比例1～对比例3制备的待测试样进行性能测试，测试包括邵尔A型硬度、拉伸强度和耐介质性能。 [0081] 其中，(1)邵尔A型硬度。按照GB/T531.1～2008《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法(邵尔硬度)》进行测试。 [0082] (2)拉伸强度。按照GB/T528～2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行测试。 [0083] (3)耐介质性能。按照GB/T1690～2010《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》进行测试。 [0084] 测试结果如表2所示： [0085] 表2 [0086] [0087] 从测试结果可知，本发明制备的试样具有良好的力学性能，根据实施例1‑实施例6可知，在一定范围内，随着改性氧化石墨烯用量的增加，拉伸性能呈现先增加后减小的趋势，并且浮动范围较小，体现出较高的稳定性，改性氧化石墨烯与基材具有良好的相容性。相对的，对比例1‑对比例4对应试样拉伸性能相对较差，其中，对比例1中使用的改性氧化石墨烯中仅通过了常规的离子液体修饰，分散性相对较好，但是在后续硫化过程中与基材的化交联点相对较少，不利于整体性的提升，对比例2中选用常规的不饱和硅烷偶联剂，相对于离子液体，常规的硅烷偶联剂耐高温性较差，不利于分散性能的提升；对比例3和对比例4对应的试样，未进行修饰处理，在氧化石墨烯用量较大的时团聚现象严重，试样拉升时产生应力集中，导致拉伸强度减小。 [0088] 测试试样的耐介质性能，将待测试样分别在碱性：氢氧化钾溶液(质量分数50％)、酸性氢氟酸溶液(质量分数49％)条件中浸泡，23℃×720h。记录试样的硬度变化、拉伸强度变化以及体积变化。结果如下表3所示： [0089] 表3 [0090] [0091] 从测试结果可知，本发明制备的耐介质性能较好。 [0092] 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。 |
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