一种提高力学性能和耐磨性能的氟橡胶密封材料及制备方法与流程

本发明属于氟橡胶材料，具体涉及一种提高力学性能和耐磨性能的氟橡胶密封材料及其制备方法。

背景技术：

1、氟橡胶因主链或侧链含氟原子，由于碳-氟键具有极高的键能，且氟原子对主链碳原子形成紧密的屏蔽保护，氟橡胶展现出优异的耐热性、耐介质性、耐老化性和耐臭氧性，在航天航空、石油化工、汽车制造等高端密封领域应用广泛。

2、但是随着工况苛刻化，对氟橡胶的力学性能和耐磨性能提出了更高的要求，尤其是航空航天、半导体等领域所需的高性能动态密封制品。炭黑是氟橡胶最常用的补强填料，不同粒径和结构的炭黑对硫化胶的性能影响显著。小粒径炭黑（如n325）补强效果好，能提高模量和硬度，但往往导致胶料变脆、断裂伸长率低；大粒径炭黑（如n990）虽然能提供较好的延展性和更高的热分解温度，但强度和模量不足，磨损严重。n550炭黑属于半补强炉法炭黑（fef），其粒径和结构介于高补强型炭黑（如n325）和低补强型炭黑（如n990）之间，理论上可能提供强度与韧性的平衡，但其在过氧类氟橡胶（特别是p757型）体系中相较于其他炭黑品种的系统对比研究及最优化应用尚未见报道。

3、中国专利cn121362414a公开了一种高性能氟橡胶材料及其制备方法，以氟橡胶为主体并添加改性三元乙丙橡胶，制得的氟橡胶材料具有较高的拉伸强度、断裂伸长率和较低压缩永久变形率，但该专利使用了多种弹性体并用的体系，且未对比不同炭黑种类对性能的影响，其增强效应主要来源于聚合物并用而非补强填料的优化。

4、专利申请cn202110637410.7公开了一种采用高耐磨炭黑（1-2份）与半补强炭黑（40-50份）协同补强氟橡胶的技术方案，半补强炭黑虽能保证整体强度，但高耐磨炭黑用量极低，实际补强作用有限，且该专利未披露所制得氟橡胶材料的具体拉伸强度和断裂伸长率数值，其力学性能的可预期性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提高力学性能和耐磨性能的氟橡胶密封材料及其制备方法，以解决现有技术中氟橡胶密封材料难以同时兼顾高强度、高伸长率和优异耐磨性的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高力学性能和耐磨性能的氟橡胶密封材料，包含有以下组分：过氧类氟橡胶80-120质量份；n550炭黑2-10质量份；改性二氧化硅10-25质量份；内脱模剂0.1-3质量份；促进剂1-5质量份；硫化剂0.5-3质量份。

3、优选的，包含有以下组分，以质量份数计：过氧类氟橡胶100质量份；n550炭黑4质量份；改性二氧化硅15质量份；内脱模剂1质量份；促进剂2.5质量份；硫化剂1质量份。

4、所述过氧类氟橡胶优选为p757过氧类氟橡胶。

5、所述n550炭黑用量优选为3-6质量份。

6、所述改性二氧化硅为疏水改性二氧化硅、亲水改性二氧化硅中的至少一种。

7、所述促进剂为bpp、taic、btppc中的至少一种。

8、所述内脱模剂为ws280、ht290中的至少一种。

9、所述硫化剂为双二五、三嗪三硫醇四丁基铵盐、boap中的至少一种。

10、一种如上所述的提高力学性能与耐磨性能的氟橡胶密封材料的制备方法，包括以下步骤：

11、（1）按照配方要求称取原料；

12、（2）将步骤（1）中的原料烘干后加入开炼机中混炼，开炼温度为30-70℃，优选40-60℃，最优选50℃，混炼均匀得到混炼胶；

13、（3）将步骤（2）中得到的混炼胶在硫化机中进行一段硫化，硫化温度为155-205℃，优选165-180℃，最优选170℃，硫化时间为8-12min，优选9-11min，最优选10min；

14、（4）将步骤（3）中硫化得到的材料放于鼓风烘箱中二段硫化，硫化温度为185-255℃，优选190-210℃，最优选200℃，硫化时间为15-30h，优选20-26h，最优选24h。

15、本发明的有益效果如下：通过系统对比四种炭黑（140r、n990、n325、n550）在p757过氧类氟橡胶中的补强效果，首次发现n550炭黑凭借其微晶尺寸和有序度介于n990（高有序度、大晶粒）和n325/140r（低有序度、小晶粒）之间的独特结构特征，在极低用量下，即可同时显著提升拉伸强度（≥28 mpa）、断裂伸长率（≥330%）和耐磨性能（体积磨损量58 mm³），实现了高强度、高韧性与优异耐磨性的协同统一。与n990配方相比，拉伸强度大幅提高且磨损量显著降低；与140r和n325配方相比，断裂伸长率大幅提高且加工安全性（硫化平坦期）明显改善。此外，该配方加工安全性好，硫化平坦期长，且无需复杂改性工艺，成本低廉，适用于航空航天、汽车发动机等苛刻动态密封场合。

1.一种提高力学性能和耐磨性能的氟橡胶密封材料，其特征在于包含有以下组分：

2.根据权利要求1所述的氟橡胶密封材料，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的氟橡胶密封材料，其特征在于：所述过氧类氟橡胶为p757过氧类氟橡胶。

4.根据权利要求1所述的氟橡胶密封材料，其特征在于：所述改性二氧化硅为疏水改性二氧化硅、亲水改性二氧化硅中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的氟橡胶密封材料，其特征在于：所述促进剂为bpp、taic、btppc中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的氟橡胶密封材料，其特征在于：所述内脱模剂为struktol的ws280或struktol的ht290等中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的氟橡胶密封材料，其特征在于：所述硫化剂为双二五、三嗪三硫醇四丁基铵盐、boap中的至少一种。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的氟橡胶密封材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：