[发明专利]一种衬胶管道用耐老化橡胶材料及制备方法

说明书

本发明涉及橡胶材料技术领域；具体为一种衬胶管道用耐老化橡胶材料及制备方法。氟橡胶具有良好的耐酸、碱、油性能，但在使用中存在老化问题。本发明自制二氧化硅/二氧化钛/碳纳米管复合材料并与氟橡胶共混得到耐老化的橡胶材料，以提高产品的力学强度、耐老化性能和抗菌能力。碳纳米管具有极强的表面效应，直接共混后易发生团聚，导致橡胶品质下降，通过溶胶凝胶法在碳纳米管表面负载一层二氧化硅和二氧化钛，有效避免上述问题。此外，二氧化硅能提高橡胶的力学强度，而二氧化钛不仅能提高氟橡胶的强度和抗菌灭菌、防紫外老化的效果，作为金属氧化物还能提高氟橡胶的耐热性，延长氟橡胶存放时间和使用寿命。

技术领域

本发明涉及技术领域，具体为一种衬胶管道用耐老化橡胶及其制备方法。

背景技术

衬胶管道是一种具有特殊结构的管道，在化工、食品、矿物、肥料等领域有着广泛的应用。通常情况下，衬胶管道外侧为钢或其他硬质材料为骨架，内侧为耐磨、防腐的橡胶。由于橡胶自身独特的理化属性，不仅可以作为缓冲层，降低管道输送介质对外部结构的冲击作用，还能够隔绝输送介质与外层骨架，防止被腐蚀，从而降低管路维护成本，延长使用寿命。

橡胶是一类具有可逆形变的高弹性聚合物材料，分为天然橡胶和合成橡胶两种。天然橡胶受产地气候限制，产量相对较低且不稳定，而合成橡胶作为三大合成材料之一，分类众多，应用广泛，具有较好的气密性、弹性、耐寒性、耐热性等特点，涉及化工、航空、汽车等领域。其中，氟橡胶具有较好的耐高温、耐油和耐化学腐蚀性能，能够有效对抗大多数酸、碱、油等溶液，非常适合应用于衬胶管道中，但是也存在抗老化性能差、抗菌能力弱的问题，影响储藏和使用寿命，因此有必要开发一种氟橡胶制备的新方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种衬胶管道用耐老化橡胶材料及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种衬胶管道用耐老化橡胶材料及制备方法，包括以下步骤：

步骤1：加工助剂的制备：

S1：首先将碳纳米管在500℃高温下烧结处理10h，然后置于纯水中，洗去表层杂质，用65％的浓硝酸酸化6h后，在室温下加入乙醇和钛酸酯化合物混合溶液中，水浴加热至50℃，加入硝酸，搅拌2h，在75～85℃水浴反应8h后，加纯水冷却至室温，得到二氧化钛/碳纳米管溶液；

S2：将硅酸酯化合物、乙醇、硝酸和纯水充分混合并搅拌均匀得到混合溶液A；将乙醇加入到硝酸溶液中，得到混合溶液B并加至混合溶液A中，在55～65℃下水浴加热搅拌，反应3～5h得到二氧化硅溶液；

S3：将二氧化钛/碳纳米管溶液和二氧化硅溶液混合搅拌30min，加入乙醇、二丙酮醇和N,N-二甲基甲酰胺并搅拌30min，随后加入乙醇、乙二醇甲醚和N,N-二甲基甲酰胺，搅拌90min，得到混合溶液C；将混合溶液C在100℃下烘干，得到加工助剂；

步骤2：将氟橡胶生胶、加工助剂、抗氧剂、增塑剂、阻燃剂加入到密炼机中，物料在150～180℃下充分混合，再经过双螺杆挤出机在160～190℃下挤出、拉条、切粒，得到生胶混炼胶料；

步骤3：采用两段硫化方法将硫化剂和步骤2中制备的生胶混炼胶料一起加入密炼机中分散均匀，再经过热压成型工艺得到成品。

S1中，各组分含量，按重量计，7～10份乙醇、3～5份钛酸酯化合物、90～100份纯水、硝酸4～5份、5～10份碳纳米管。

进一步的，所述钛酸酯化合物为钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、四叔丁基钛酸酯中的任一种。

S2中，所述二氧化硅溶液中，按重量计，20～22份混合溶液A，2～4份混合溶液B。