[发明专利]一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料，包括如下成分的各组分：氟化聚酰胺树脂65‑70份、阻燃壳聚糖32‑36份、甲苯二异氰酸酯28‑31份、炭黑5‑8份、蒙脱土12‑14份、表面活性剂4‑5份、N,N‑二甲基甲酰胺120‑130份；本发明制备的氟化聚酰胺树脂主链由联苯酰氯和苯胺交联制备，主链分子是由苯环交替连接，由于苯环本身具有较高的刚性，每个主链单元中通过四个苯环连接，使得整个主链分子的刚性提高，进而提高了聚合物分子的力学强度，并且在于阻燃壳聚糖交联时，由于甲苯二异氰酸酯上含有苯环，进而在聚合物主链上接枝苯环能够提高制备的氟化阻燃橡胶的刚性，进一步提高氟化阻燃橡胶的抗拉伸强度。

技术领域

本发明属于橡胶材料制备领域，涉及一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料及其制备工艺。

背景技术

氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。氟原子的引入，赋予橡胶优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性，在航天、航空、汽车、石油和家用电器等领域得到了广泛应用，是国防尖端工业中无法替代的关键材料，但是现有的氟橡胶耐溶剂性能、阻燃性能和粘结性能差，在改性提高性能时不能通过与功能助剂进行共混制备，并且氟橡胶的强度和韧性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料及其制备工艺，其中制备的氟化聚酰胺树脂主链由联苯酰氯和苯胺交联制备，主链分子是由苯环交替连接，由于苯环本身具有较高的刚性，每个主链单元中通过四个苯环连接，使得整个主链分子的刚性提高，进而提高了聚合物分子的力学强度，并且在于阻燃壳聚糖交联时，由于甲苯二异氰酸酯上含有苯环，进而在聚合物主链上接枝苯环能够提高制备的氟化阻燃橡胶的刚性，进一步提高氟化阻燃橡胶的抗拉伸强度，解决了现有氟橡胶材料改性提高性能时不能通过与功能助剂进行共混制备，并且氟橡胶的强度和韧性较低的问题。

本发明制备的氟化聚酰胺树脂每个主链单元中的联苯胺苯环上均连接三个苯环，三个苯环之间均形成非共平面结构，进而使得整个主链单元发生扭曲，破坏了相连苯环之间的共轭体系，降低了分子链的堆积，同时分子链间堆积密度的降低能够提高聚合物的韧性和断裂伸长率，防止聚合物刚性太高造成树脂的质地较脆，容易断裂，同时由于氟化聚酰胺树脂本身每个主链单元中的联苯胺苯环上均连接三个苯环，三个苯环之间均形成非共平面结构，进一步在提高强度的情况下降低了分子链的堆积，提高了橡胶材料的韧性和断裂伸长率，解决了现有氟橡胶材料改性提高性能时不能通过与功能助剂进行共混制备，并且氟橡胶的强度和韧性较低的问题。

本发明制备氟化聚酰胺树脂中含有酚羟基，同时阻燃壳聚糖中含有醇羟基，两者在甲苯二异氰酸酯的交联作用下反应，形成具有较高粘度的氟化阻燃橡胶，由于阻燃壳聚糖含有大量的磷元素，通过接枝交联后使得橡胶主链上含有大量的磷元素，进而使得制备的氟化阻燃橡胶本身具有较高的阻燃性能，并且阻燃壳聚糖通过交联作用固定在主链上，使得氟化阻燃橡胶中磷元素的分布均匀，使得阻燃橡胶的阻燃性能均匀，由于氟化阻燃橡胶之间形成非平面结构，使得在燃烧时各平面之间由于分子不堆积进而造成燃烧速度提高，但是蒙脱土为片层结构，能够穿插在氟化阻燃橡胶的非平面之间，对各个平面起到阻隔作用，进而能实现对各个非平面结构之间的阻燃，降低了橡胶材料各个平面之间的燃烧效率，解决了现有氟橡胶阻燃性能差的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料，包括如下成分的各组分：

氟化聚酰胺树脂65-70份、阻燃壳聚糖32-36份、甲苯二异氰酸酯28-31份、炭黑5-8份、蒙脱土12-14份、表面活性剂4-5份、N,N-二甲基甲酰胺120-130份；

其中氟化聚酰胺树脂的具体制备过程如下：

步骤1：将六氟二酐和二甲基亚砜加入反应容器中，搅拌溶解后升温至80℃，再向其中加入甲醇和对甲苯磺酸，恒温反应5h，然后将产物过柱，得到氟化联苯二酸酯；每克六氟二酐中加入二甲基亚砜12-13mL,加入甲醇0.21-0.24g，加入对甲苯磺酸0.1g；