[发明专利]橡胶相具有核壳结构的氟硅热塑性弹性体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热塑性弹性体，特别是涉及一种橡胶相具有核壳结构的氟硅热塑性弹性体及其制备方法；在该热塑性弹性体中，橡胶相是以硅橡胶为核，氟橡胶为壳的核壳交联橡胶粒子分散在氟塑料基体中。

背景技术

航空航天、海洋船舶、汽车机械、化工民用等领域对橡胶(弹性体)材料不断提出高性能化与多性能化要求，尤其需要橡胶材料在拥有一定物理机械性能的同时兼具耐寒、耐热、耐酸碱、耐溶剂、耐油、耐辐射、耐气候等性能，单一的橡胶材料往往难以全部具备这些性能。特种橡胶，尤其是氟硅橡胶，能够兼具上述多种性能而受到人们的重视。然而，由于氟硅橡胶合成路线较长、工艺复杂不易控制、技术要求高，难以大量普及民用。近几年来，国内外越来越广泛地通过共混改性方法把两种或两种以上的不同高聚物复合在一起，以制得具有优良综合性能的共混材料。同时还可以根据材料的性能要求，通过改变组成配比和选择加工方法来满足使用要求，这种方法本身就具有初步的材料设计意义，所以目前聚合物共混已经成为高分子材料的一个重要研究领域。通过氟橡胶与硅橡胶的共混，并通过有效的界面改性已经能够获得具有接近氟硅橡胶性能的混炼胶。此种混炼胶与通用橡胶类似，使用前需要进行硫化。一旦氟橡胶/硅橡胶混炼胶硫化成型后即成热固型材料而散失了加工性，不可重复利用。由于氟橡胶与硅橡胶本身价格昂贵，人们总是希望在获得较好综合性能的同时，尽可能重复使用聚合物材料，这对于降低成本，环境保护以及节约石油资源非常重要。

动态硫化是开发橡塑共混材料的一项新技术，所得的产物为“动态硫化橡塑共混型热塑性弹性体”。动态硫化过程一般是，将弹性体(橡胶)和热塑性塑料以及适宜的硫化剂在适宜温度和剪切作用下熔融共混，在此过程中橡胶相发生交联，并被剪切成微小粒子均匀分散在塑料连续相中。选择适当的交联剂或者界面改性剂甚至能在动态硫化过程中引发橡塑两相界面发生反应而起到原位改善界面相容性的效果。所得的动态硫化橡塑共混型热塑性弹性体同时兼具热塑性塑料的可反复加工性与硫化橡胶的弹性体性能。因而，通过动态硫化法制备氟硅热塑性弹性体，开发一种能够兼具氟硅橡胶材料部分特性，并且能够重复加工的弹性体材料，以代替或者部分代替氟硅橡胶是非常具有现实意义的。

动态硫化方法制得的热塑性弹性体其相形态的形成原理是：橡胶相和塑料相熔融共混时，在高温度场和高剪切力场作用下，橡胶相发生动态硫化，使其黏度和内聚力变得很大，而塑料相处于熔融状态下，黏度较低，因此即使橡塑比很高，体系仍能形成以塑料相为连续相，橡胶相为分散相的热塑性弹性体。现在动态硫化制备热塑性弹性体主要集中在两相，一相为塑料相，另一相为橡胶相，材料最终呈现典型的海‐岛结构。目前对于动态硫化制备三元热塑性弹性体的研究报道较少，特别是一相塑料相，两相橡胶相的三元热塑性弹性体尚未见报道。

在动态硫化热塑性弹性体的制备过程中，若塑料相和橡胶相两相极性相差较大或者相容性不好，制备材料的力学性能会很差，严重时甚至会发生相分离。氟塑料和硅橡胶极性相差较大，固有的相容性不好，研究发现当硅橡胶的质量分数超过60％时，出现了相分离，难以成型加工，不具有使用价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种避免硅橡胶与氟塑料直接接触，而氟橡胶与氟塑料相容性好，成型加工性能好，综合性能优异的橡胶相具有核壳结构的氟硅热塑性弹性体及其制备方法。

相对于现有技术制备的弹性体，本发明制得热塑性弹性体具有特殊的形貌结构，不同于传统热塑性弹性体中的“海‐岛”结构，在该热塑性弹性体中，橡胶相是以硅橡胶为核，氟橡胶为壳的核壳结构交联橡胶粒子，分散在氟塑料基体中。核壳结构的橡胶粒子的壳层——氟橡胶与氟塑料基体具有良好的相容性，从而避免了因硅橡胶与氟塑料的直接接触而产生的弱界面，进而提高材料的强度和韧性，同时核壳结构具有不同的交联程度，可做为粘弹性阻尼材料广泛用于船舰、航天、航空、兵器、交通运输和机械制造等领域。本发明专利对核壳结构新材料的研究与开发有重要的理论与实际意义。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种橡胶相具有核壳结构的氟硅热塑性弹性体，以硅橡胶为核，氟橡胶为壳，硅橡胶与氟橡胶为具有核壳结构的橡胶粒子分散在氟塑料中；按质量分数计，其原料配方组成包括：

所述的氟塑料为全氟(乙烯丙烯)(FEP)共聚物、聚全氟烷氧基(PFA)树脂、聚三氟氯乙烯(PCTFF)、乙烯‐三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯‐四氟乙烯(ETFE)共聚物、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)中的一种或多种；