[发明专利]一种含氟弹性体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工合成领域，具体涉及一种含氟弹性体的制备方法。

背景技术

氟弹性体是指主链或侧链的碳原子上连接有氟原子的一种具有特殊性能的高分子弹性体。因其优良的耐热、耐液和耐油性以及良好的物理机械性能、电绝缘性和耐辐射性，被广泛的应用于航空、航天、汽车和石油化工等方面。近几年来，在能源日趋紧张的情况下，在化工工业及汽车领域，随着新型环保能源、燃料的出现，如甲醇燃油、乙醇燃油，要求氟弹性体具有优良的耐溶剂性能。

随着氟含量的增加，氟弹性体耐甲醇燃油、乙醇燃油性能越好，硫化后的氟弹性体在甲醇燃油浸泡后，拉伸强度和伸长率变化越小，使用寿命越长。但随着氟含量的增加，氟弹性体中偏氟乙烯含量势必减少，会导致硫化速度缓慢，机械性能降低。因此开发一种耐油性好、硫化速度快的三元氟弹性体是势在必行的。

国内外有关于以乳液聚合生产含氟弹性体在本技术领域是熟知的，如US4214060，含氟弹性体的氟含量在67%，此类氟弹性体的耐油性较差，在甲醇汽油中易发生溶胀，影响使用寿命；CN100999560A，氟含量在70%，此类含氟弹性体的反应所用的引发剂为无机过氧化物，分子链端基为无机端基含量多，导致硫化速度慢，机械性能差。另外，含氟弹性体共聚单体的含量组成是30-60％偏氟乙烯、20-40％的六氟丙烯和20-40％的四氟乙烯（以上均为摩尔分数）。三元氟弹性共聚单体中的偏氟乙烯含量低于60%，硫化速度非常缓慢，且硫化胶的机械性能很差；高于65%，氟含量低，耐油性能不好。因此通过实验证明偏氟乙烯的含量在60-65％的三元氟弹性体的硫化速度较快，耐油性能最好。

在聚合反应中乳化剂的使用量，低于0.1重量份，在反应过程中会因乳化剂量少，导致反应速率下降，甚至不反应；高于2重量份，会给洗涤造成负担，增加成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种含氟弹性体的制备方法，解决硫化速度慢，机械性能差的问题，实现高氟含量的快速硫化技术。

本发明所述的含氟弹性体的制备方法，步骤如下：

（1）向反应釜中加入水、乳化剂和PH调节剂；

（2）将偏氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯混合均匀，加入反应釜中，搅拌均匀，等待反应；

（3）最后向反应釜中加入无机引发剂，引发聚合反应，在聚合过程中，加入有机引发剂、分子量调节剂，聚合后得到乳液，乳液经凝聚、洗涤、干燥，即得。

步骤（1）中以重量份数计，

水              100份

乳化剂          0.1-2份

PH调节剂        0.01-0.5份。

步骤（1）中所述的乳化剂是烷基聚氧乙二醇醚硫酸酯盐、非离子型乳化剂或全氟辛酸盐中的一种，优选全氟辛酸铵或全氟辛酸钠。

步骤（1）中所述的PH调节剂是弱碱盐，优选为硼砂、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾中的一种。

步骤（2）中以摩尔分数计，以偏氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯总物质的量为100%计，

偏氟乙烯     60-65％

六氟丙烯     15-20％

四氟乙烯     15-20％。

步骤（3）中所述的无机引发剂是过硫酸盐，优选过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的一种或两种，更优选过硫酸铵；无机引发剂的质量是水的质量的0.01-0.05%，无机引发剂的浓度是2-10%。

步骤（3）中所述的有机引发剂是过氧化二碳酸二异丙酯、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰或叔丁基过氧化马来酸中的一种或几种，优选叔丁基过氧化氢，有机引发剂的质量是水的质量的0.05-0.1%。

步骤（3）中所述的分子量调节剂是甲酸、乙酸、四氯化碳、丙二酸二乙酯、丁二酸二乙酯、十二碳硫醇、异丙醇、2-甲基丁烷、异戊烷或丙酮中的一种或几种，优选丙二酸二乙酯或异戊烷。

步骤（3）中所述的分子量调节剂的质量是水的质量的0.05-0.1%。

步骤（3）中所述的聚合反应压力是1.0-4.0MPa，聚合反应温度是60-130℃，聚合时间是120-220分钟。

本发明的聚合过程中注意调节单体补加入量，使反应釜内压力基本保持恒定，稳定在要求压力的±0.05MPa内。因反应开始后消耗釜内的气相单体，导致聚合釜内压力下降，在反应过程中需要从补加槽内向反应釜补加单体，维持反应釜内压力恒定。不同单体聚合时所要求的釜压略有不同，参照现有技术。一般在1.0-4.0MPa范围内。