[发明专利]具有低溶胀趋势的可固化氟弹性体

说明书

本发明涉及具有低溶胀趋势的可固化的氟弹性体组合物，其包含：A)可固化的氟弹性体；B)固化体系；和C)基于氟弹性体和含氮聚合物的总重量，0.1重量％至30重量％的含氮聚合物，所述含氮聚合物选自聚酰胺、聚酰亚胺及其混合物和/或共聚物；其中所述含氮聚合物是平均粒径在0.15至70μm范围内的颗粒形式和/或平均纤维直径在0.15至70μm范围内的纤维形式。

技术领域

本发明涉及具有低溶胀趋势的可固化的氟弹性体。

背景技术

含氟弹性体(FKM)具有出色的物理和化学特性，例如高耐热性、耐油性和耐化学性，因此被广泛用作密封材料。氟弹性体的例子包括含有偏二氟乙烯(VF2)单体和至少一种其他可共聚的含氟单体的共聚物，含氟单体例如是六氟丙烯(HFP)、四氟乙烯(TFE)、三氟氯乙烯(CTFE)、氟乙烯(VF)和氟乙烯醚，例如全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)。PAVE的具体实例包括全氟(甲基乙烯基醚)、全氟(乙基乙烯基醚)和全氟(丙基乙烯基醚)。

为了改善其机械性能，例如抗拉强度或伸长率，使弹性体固化，即，使之硫化或交联。在氟弹性体的情况下，这通常是通过将未固化的聚合物(即氟弹性体橡胶)与多官能固化剂混合并加热所得混合物来实现的。其中发生固化剂与沿着聚合物结构或侧链的活性位点的化学反应，由此获得具有三维网络结构的交联的聚合物组合物。

氟弹性体的常用固化剂包括自由基产生剂，例如有机过氧化物，与多功能交联凝结剂(Vernetzungskoagenz)的组合。典型地，将金属氧化物添加到该组合物中以改善固化反应(即，固化强度和固化速率两者)。然而，使用金属氧化物的缺点在于，当长时间或在较高温度下有机酸或酸性介质与烃类添加剂(燃料，油)接触时，在此过程中得到的固化的氟弹性体具有很高的体积溶胀度(例如20-200体积％)，这可能导致密封失效。通过从组合物中排除金属氧化物，可以防止或至少最小化这种溶胀。然而，这导致弹性体的高温特性，特别是高温下的拉伸强度的劣化。此外，从组合物中排除金属氧化物的氟弹性体材料显示出明显增加的成形污染趋势，这被认为是恶化的加工性能。

WO 2014088919(A1)描述了一种可固化的氟弹性体组合物，其包含：A)可过氧化固化的氟弹性体；和B)有机过氧化物；C)多功能助剂；D)基于氟弹性体和聚酰胺的总重量，0.5重量％至30重量％的聚酰胺。氟弹性体组合物的制备包括以下步骤：A)提供可过氧化固化的氟弹性体；B)提供具有熔融温度或玻璃化转变温度的聚酰胺；C)在高于聚酰胺的熔融温度或玻璃化转变温度(以较高者为准)的温度下将可过氧化固化的氟弹性体与聚酰胺混合；D)冷却聚合物混合物，以固化聚酰胺；以及E)在低于聚酰胺的熔融温度或玻璃化转变温度(以较低者为准)的温度下，将过氧化物固化剂和多功能助剂加入聚合物共混物中。

通过所述的制备方法，将聚酰胺以熔融形式掺入到氟弹性体中。由此氟弹性体组合物作为聚合物共混物存在，也就是说，聚酰胺以分子分布或微观分散的方式存在于氟弹性体中。在实际测试中已经发现，即使在不存在金属氧化物的情况下，这种氟弹性体组合物也能很好地固化，因此实现其很小的溶胀趋势和良好的耐热性。然而，这些组合物的缺点是它们显示出不令人满意的压缩永久变形。

发明内容

本发明的目的是提供一种氟弹性体组合物，该组合物除了具有低溶胀趋势和良好的耐热性之外，还显示出良好的压缩永久变形。

该目的通过包含以下成分的可固化的氟弹性体组合物来实现：

A)优选可自由基固化的氟弹性体；

B)固化体系；和

C)在各种情况下，基于含氟弹性体和含氮聚合物的总重量，0.1重量％至30重量％的含氮聚合物，所述含氮聚合物选自：聚酰胺、聚酰亚胺、它们的混合物和/或共聚物，其中含氮聚合物以平均粒径在0.15至70μm范围内的颗粒形式和/或平均纤维直径在0.15至70μm范围内的纤维形式存在。