[发明专利]一种氟橡胶硫化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟橡胶硫化剂及其制备方法，属于橡胶硫化助剂技术领域。

背景技术

氟橡胶是指分子主链或侧链的碳原子上接有氟原子的高分子弹性体。在氟橡胶分子结构中，C-F键的键能（435～485kJ/mol）大，且氟原子共价半径（0.064nm）相当于C-C键键长的一半，C-C链段被氟原子很好的保护起来，因此，氟橡胶具有高度的化学稳定性和热稳定性，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种，可广泛用于宇航、汽车、机械、石油化工等。

氟橡胶与其他橡胶一样，需要采用交联手段对其进行加工，从而制得可满足应用的氟橡胶材料。在橡胶硫化过程中，能使橡胶大分子间形成交联键的物质，称为硫化剂。但氟橡胶与传统橡胶又有所不同，它是一种高度饱和的含氟聚合物，一般不用硫磺进行硫化。

目前，由全氟乙丙烯/偏氟乙烯/四氟乙烯和其他单体中的两种/三种或者三种以上单体聚合而成的二元/三元/四元氟橡胶通常采用酚类硫化剂或者胺类硫化剂。胺类硫化剂是指有机二胺类，其通过分子结构中含有的两个氨基进行硫化交联。胺类压缩永久变形较大、硫化速度较慢，耐溶剂、耐油、耐水等性能略差于酚类；其用于低门尼粘度氟橡胶中，物理机械性能很差，用于高门尼粘度氟橡胶中，物理机械性能较好，但加工工艺性能却较差，所以在国外很少使用。酚类硫化剂主要是指双酚类化合物，在促进剂的作用下，通过分子结构中的两个酚羟基进行硫化交联。酚类硫化剂拥有胺类硫化剂无法比拟的压缩永久变形性能和物理机械性能，其在国外被广泛采用。但是，含有酚类硫化体系的氟橡胶在用于挤出和注压等工艺中容易发生焦烧现象，即胶料在高温环境中或在能产生高温环境的高剪切力条件下早期或过度快速硫化，该焦烧现象对于注压氟橡胶胶料会产生许多不利影响，当注压过程在导入阶段，即由注压筒到注压口段温度为70℃以上时，此时胶料注入模具中会导致工效降低、设备损坏，甚至停产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是采用新型的单酚胺结构物质作为硫化剂，配以必要的季磷盐类促进剂，使得到的氟橡胶具有可靠的热撕裂、高强度、压缩永久变形性能及稳定的耐热性能，同时可使氟橡胶组合物的流动性较好，加工工艺性更加优秀，避免酚类硫化体系中的焦烧问题和胺类硫化体系中的氟橡胶性能不佳等问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种氟橡胶硫化剂，所述硫化剂的分子结构中包含至少一个酚羟基和一个氨基；所述硫化剂的通式可表示为通式Ⅰ或通式Ⅱ：

通式Ⅰ通式Ⅱ

在上述通式Ⅰ和通式Ⅱ中，R₁=C_nH_mO_pN_q，所述R₁中包含有至少一个氨基结构，所述的氨基结构可为伯氨基、仲氨基或者亚氨基中的一种或者多种共存；

在上述通式Ⅰ和通式Ⅱ的R₁结构中n=2～55，m=4～112，p=0～5，q=1～6；

在上述通式Ⅱ中，R₂= C_xY_2x，其中Y为卤元素F、Br、Cl、I，或H，x=1～8；

上述具有通式Ⅰ或通式Ⅱ结构的硫化剂与季磷盐配合使用，作为氟橡胶的专用硫化剂。

进一步地，所述通式Ⅰ和通式Ⅱ的R₁结构中还包含有至少一个酰胺结构。

更优选地，所述通式Ⅰ和通式Ⅱ中，R₁=C_nH_mO_pN_q，其中n=7～25，m=14～30，p=0～2，q=1～2。

更优选地，所述通式Ⅱ中，R₂= C_xY_2x，其中x=2～3。

所述具有通式Ⅰ和通式Ⅱ结构的新型氟橡胶硫化剂可通过下述方法制备得到：采用具有酚羟基和硝基烷烃取代的芳烃通过催化加氢还原得到；硝基在催化加压的条件下，可被氢气还原，得到氨基，该氨基通常为伯氨基。

所述具有通式Ⅰ和通式Ⅱ结构的新型氟橡胶硫化剂还可以通过下述方法制备得到：采用具有酚羟基取代的芳烃羧酸和多氨基化合物反应而成，羧基与氨基在加热的条件下很容易失水生成酰胺。

进一步地，所述具有酚羟基取代的芳烃羧酸可以为对羟基苯甲酸、对羟基水杨酸、对羟基肉桂酸、对羟基安息香酸或对（对羟基异丙苯基）苯甲酸中的一种。