[發明專利]一種耐二甲醚燃料的橡膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310595055.7
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103571069A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 任文壇;張武高;黃震
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08L23/16
• 分類號: C08L23/16;C08L23/34;C08L49/00;C08K13/02;C08K3/34;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/04;C08K5/3492
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術領域

本發明涉及一種高分子復合材料的制備方法，特別是一種耐二甲醚燃料的橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

作為理想的發動機清潔燃料，二甲醚(DME)具有無煙燃燒、氮氧化物排放低、燃燒噪聲小、熱效率高、不析碳、無殘液等優勢，引起了人們的極大興趣，相關研究正在不斷深入和加強。

DME是一種極性、滲透性和揮發性較強的低分子量醚類有機化合物，對于金屬材料無腐蝕性，但它可溶解或溶脹某些聚合物材料，使其力學性能下降，尤其是對橡膠類聚合物的性能影響更甚。另外，作為發動機燃料還要給其中添加一些其他成分，如：潤滑、抗爆添加劑等。因而，二甲醚燃料不僅是單一的極性化合物成分，也含有一些非極性的成分，這將給二甲醚發動機系統用橡膠材料帶來很大的問題。于是，人們針對耐二甲醚燃料的橡膠材料開展了許多探索性研究工作，但現有文獻對橡膠材料耐二甲醚燃料的性能報道始終沒有統一的認識。例如：Sorenson[Joumal?of?Engineering?for?Gas?Turbines?and?Power，2001，123(7)：652-658]認為三元乙丙橡膠(EPDM)和全氟醚橡膠可以耐受二甲醚的侵蝕；Hashimoto等[The?Society?of?Rubber?Industry，2005，78(3)：111-118]則認為EPDM完全不能使用，丁基橡膠(IIR)對DME的耐受性能最好，丁腈橡膠(NBR)、硅橡膠(SIR)勉強可以使用；吳寧等人[上海交通大學學報，2006，40(8)：1257-1260]對10種橡膠樣品進行了耐二甲醚介質實驗，認為EPDM材料的性能較好；李根寶等人[西安交通大學學報，2005，39(3)：317-320]也對多種橡膠材料進行了耐二甲醚燃料的性能試驗，結果又認為氟硅橡膠材料性能較為理想。

盡管諸如此類的研究工作仍在繼續，但到目前為止將除全氟醚橡膠材料之外的其他橡膠材料用于二甲醚燃料發動機的橡膠配件，尤其是橡膠密封件，似乎人們還沒有充分的把握和信心。全氟醚橡膠是由全氟甲基乙烯基醚、四氟乙烯與全氟烯丙基醚三元共聚得到的一類彈性體，可耐特殊化學藥品。然而全氟醚橡膠除價格十分昂貴之外，其化學結構特性決定了該橡膠材料的耐低溫性能，特別是加工工藝性能差，作為工業化用途來使用有很大的局限性。所以，研制一種具有工業化應用價值的耐二甲醚燃料橡膠復合材料，將是一項十分重大和有意義的工作。通過特殊的配合體系和加工工藝技術將橡膠基體與短纖維進行有效復合，無疑是一種制備簡便、成本低廉、工藝過程可控、易于實現工業化生產的理想途徑。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種耐二甲醚燃料的橡膠復合材料及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種耐二甲醚燃料的橡膠復合材料，其特征在于，該材料的原料包括以下質量份的組分：

三元乙丙橡膠100～130份，

氯磺化聚乙烯橡膠/芳綸漿粕預混料10-30份，

補強填充劑60～80份，

硫化活性劑3～6份，

助硫化劑1.0～1.5份，

硫化劑2.0～3.0份。

所述的氯磺化聚乙烯橡膠/芳綸漿粕預混料由氯磺化聚乙烯橡膠40質量份、對叔丁基苯酚聚乙炔樹脂10質量份、硅藻土10質量份和芳綸漿粕40質量份混合而成。

所述的氯磺化聚乙烯橡膠的生膠門尼粘度為ML₁₊₄^100℃=30～45；所述的芳綸漿粕的纖維長度為0.85～1.19mm，含水量5.0～11wt％。

所述的三元乙丙橡膠為充油生膠與高乙烯含量生膠并用，二者并用質量比為1：1～1.0：1.5；其中，充油生膠門尼粘度為ML₁₊₄^125℃=40～50，石蠟油充油量為100％；高乙烯含量生膠的生膠門尼粘度為ML₁₊₄^125℃=70～80，乙烯含量為65～70％。

所述的硫化活性劑為質量比為5：1的氧化鋅和硬脂酸的混合物。

所述的補強填充劑為質量比為3：4的快壓出炭黑和半補強炭黑的混合物。

所述的硫化劑為過氧化二異丙苯。

所述的助硫化劑為三烯丙基異氰脲酸酯。

一種耐二甲醚燃料的橡膠復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟，以下原料均以質量份表示：