專利名稱：一種氟橡膠表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氟橡膠表面處理方法，屬于橡膠表面處理領(lǐng)域。經(jīng)過所述的表面處理方法處理后的氟橡膠，摩擦系數(shù)低。
背景技術(shù)：
氟橡膠(fIuororubber)是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子彈性體，具有耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕的特性，是現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭、宇宙航行等尖端科學(xué)技術(shù)不可缺少的材料。近年，隨著汽車工業(yè)對(duì)可靠性、安全性等要求的不斷提升，氟橡膠在汽車中的用量也迅速增長。氟橡膠主要包括聚烯烴類氟橡膠，如23型、26型、246型以及亞硝基類氟橡膠；四丙氟橡膠、全氟醚橡膠、氟化磷橡膠、偏氟乙烯系橡膠、磷腈氟橡膠、四氟乙烯/丙烯橡膠、高含氟橡膠、高純氟橡膠、液體富彈性體等。橡膠制品在用作活動(dòng)密封件時(shí)，如唇形密封，由于旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速高，在潤滑狀態(tài)不良時(shí)，密封區(qū)域生熱大，導(dǎo)致膠料發(fā)粘裂口，粘附性增大，使轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重磨損?，F(xiàn)有技術(shù)通過在生膠中添加減磨填料，降低了膠料摩擦系數(shù)，改善了膠料的導(dǎo)熱性，例如FX-1O氟橡膠。FX-1O氟橡膠已成功地用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)橡膠皮碗。對(duì)于一些精密儀器，其連接部件，如電子產(chǎn)品的轉(zhuǎn)軸、齒輪等等，往往尺寸較小，選用金屬加工，加工難度大，精度不夠?，F(xiàn)有技術(shù)有選用硬度較大的氟橡膠制品來替代金屬加工小尺寸連接部件的趨勢(shì)。所述的氟橡膠制品耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕，但其摩擦系數(shù)始終達(dá)不到要求。因此，如何開發(fā)一種摩擦系數(shù)低，硬度大的氟橡膠制品，是本領(lǐng)域一個(gè)亟待解決的問題。`

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種氟橡膠表面處理方法，所述方法為將氟橡膠經(jīng)浸泡溶脹后，浸泡在表面處理溶液中，經(jīng)過干燥得到產(chǎn)品。本發(fā)明將氟橡膠浸泡溶脹后，使氟橡膠的分子鏈松散化，浸泡在表面處理溶液中，表面處理溶液能夠深入氟橡膠的分子鏈中，快速在氟橡膠的表面形成膜層。本發(fā)明所述浸泡溶脹的溶液選自酮溶液，優(yōu)選自丙酮、甲乙酮、2-戊酮、3-戊酮、環(huán)己酮中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選丙酮；優(yōu)選地，所述浸泡溶脹的時(shí)間為15s-10min，例如16s、22s、29s、35s、44s、49s、54s、lmin、l. 4min、2. lmin、2. 9min、3. 5min、4. 4min、5. 5min、6. 3min、6. 9min、7. 4min、
8.0min、8. 6min、9. 3min、9. 8min 等，優(yōu)選 30s_8min。本發(fā)明可以通過控制浸泡溶脹的時(shí)間，控制氟橡膠表面處理時(shí)，在氟橡膠表面形成的膜層的厚度，進(jìn)而達(dá)到控制氟橡膠表面的摩擦系數(shù)。本發(fā)明所述氟橡膠選自聚烯烴類氟橡膠、四丙氟橡膠、全氟醚橡膠、氟化磷橡膠、偏氟乙烯系橡膠、磷腈氟橡膠、四氟乙烯橡膠、四氟丙烯橡膠、高含氟橡膠、高純氟橡膠中的任意I種或至少2種的組合，所述組合例如全氟醚橡膠/氟化磷橡膠、偏氟乙烯系橡膠/四氟乙烯橡膠、四氟乙烯橡膠/四氟丙烯橡膠、高含氟橡膠/高純氟橡膠/偏氟乙烯系橡膠等，優(yōu)選聚烯烴類氟橡膠、四丙氟橡膠中的任意I種或至少2種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選23型氟橡膠、26型氟橡膠、246型氟橡膠中的任意I種或至少2種的組合。本發(fā)明所述表面處理溶液為氟橡膠的硫化溶液，優(yōu)選自有機(jī)二胺類硫化溶液、二羥基化合物溶液、過氧化物硫化溶液中的任意I種或至少2種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選自有機(jī)二胺類硫化溶液、二羥基化合物溶液中的任意I種或至少2種的組合；特別優(yōu)選雙酚AF-BPP硫化溶液。所述的氟橡膠的硫化溶液中，溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%_15%，溶劑為酮類溶劑，例如丙酮、甲乙酮、2-戊酮、3-戊酮、環(huán)己酮中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選丙酮。所述有機(jī)二胺類硫化體系的實(shí)例有I號(hào)硫化劑(己二胺氨基甲酸鹽)、2號(hào)硫化劑(乙二胺氨基甲酸鹽)、3號(hào)硫化劑(N，N’ -雙亞肉桂基-1，6-己二胺)、4號(hào)硫化劑(雙-(4-氨己基環(huán)己基)甲烷氨基甲酸鹽)。所述有機(jī)二胺類硫化體系中3號(hào)硫化劑的使用量為2份，另外可以加入O. 4-0. 5份的BPP來縮短硫化時(shí)間。所述雙分類硫化體系的實(shí)例有雙酚AF (2，2’ -雙(4-羥基苯基)六氟丙烷)，其用量為2-2. 5份，另外加入BPP可以改善氟橡膠的理化性能，縮短硫化時(shí)間；而雙酚AF和BPP的比例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過所掌握的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際情況進(jìn)行選擇，本發(fā)明不做具體限定，例如雙酚AF和BPP的比例為1.5:6 (氟橡膠硫化體系的改進(jìn)及應(yīng)用，錢麗麗，合成橡膠老化及應(yīng)用，2008年第37卷第I期45-50)。關(guān)于本發(fā)明所述的氟橡膠表面處理溶液的選擇，本領(lǐng)域已有現(xiàn)有技術(shù)涉及，如“不同硫化體系對(duì)氟橡膠氯醚橡膠共混物性能的影響”(不同硫化體系對(duì)氟橡膠氯醚橡膠共混物性能的影響，錢麗麗，合成橡膠工業(yè)，2010，33 (I) 53-55)優(yōu)選地,所述浸泡在表面處理溶液中的時(shí)間為20s-40min,優(yōu)選30s-30min。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種氟橡膠表面處理方法包括如下步驟(I)清洗氟橡膠；(2)將清洗后的氟橡膠進(jìn)行預(yù)溶脹浸泡；(3)將經(jīng)過預(yù)溶脹浸泡的氟橡膠浸泡在表面處理溶液中，進(jìn)行表面處理；(4)取出表面處理后的氟橡膠，在室溫下進(jìn)行干燥；( 5)將干燥后的氟橡膠進(jìn)行硫化；(6)硫化后的氟橡膠冷卻，清洗，干燥得成品。本發(fā)明步驟(I)所述“清洗氟橡膠”為將氟橡膠浸泡在堿性溶液中，進(jìn)行超聲處理，然后用去離子水進(jìn)行沖洗，并進(jìn)行干燥。優(yōu)選地，所述堿性溶液的pH 值為 9-14，例如 9. 3,9. 8、10. 4、10. 9、11. 3、11. 9、12、12. 7,13. 1,13. 6,13. 8 等。優(yōu)選地，所述超聲處理的功率為40-70W，例如42W、46W、49W、51W、58W、64W、69W等，超聲處理的時(shí)間為 10_40min,例如 12min、18min、23min、28min、33min、36min、38min 等。本發(fā)明步驟(2)所述“預(yù)溶脹浸泡”為將清洗后的氟橡膠浸泡在預(yù)溶脹溶液中15s_10min,例如 18s、27s、45s、57s、3min、5min、7min 等，優(yōu)選 30s_8min。
優(yōu)選地，所述浸泡溶脹的溶液選自酮溶液，優(yōu)選選自丙酮、甲乙酮、2-戊酮、3-戊酮、環(huán)己酮中的任意I種或至少2種的組合，所述組合例如丙酮/甲乙酮、2-戊酮/3-戊酮、環(huán)己酮/甲乙酮、丙酮/環(huán)己酮/甲乙酮等，優(yōu)選丙酮。本發(fā)明步驟(3)所述“表面處理”為將經(jīng)過預(yù)溶脹浸泡的氟橡膠浸泡在表面處理溶液中 20s_40min,例如 22s、28s、37s、55s、3min、5min、7min、14min、21min、26min、35min、37min 等，優(yōu)選 30s_30min。優(yōu)選地，所述表面處理溶液選自有機(jī)二胺類硫化體系、二羥基化合物體系中的任意I種或至少2種的組合；優(yōu)選雙酚AF-BPP硫化體系。本發(fā)明步驟(5)所述“硫化”為在200_260°C下烘烤4_24h。所述硫化溫度可以是205 °C、209 °C、214 °C、223 V、235 V、244 V、249 V、252 V、257。。等。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述氟橡膠表面處理方法包括如下步驟(I)用pH為9-14的堿性溶液在超聲波下清洗氟橡膠產(chǎn)品10_40min，然后用去離子水沖洗產(chǎn)品進(jìn)行干燥；(2)將清洗后的氟橡膠浸泡 在酮類溶劑中15s-10min，進(jìn)行預(yù)溶脹浸泡；(3)將經(jīng)過預(yù)溶脹浸泡的氟橡膠浸泡在雙酚AF-BPP硫化體系的溶液中20s_40min,進(jìn)行表面處理；(4)取出表面處理后的氟橡膠，在室溫下吹干；(5)將干燥后的氟橡膠在200_260°C下烘烤4_24h，進(jìn)行硫化； (6)硫化后的氟橡膠冷卻，超聲波清洗，干燥得成品。經(jīng)過本發(fā)明處理后的氟橡膠同樣可以達(dá)到物理機(jī)械性能、幾何尺寸不變。摩擦系數(shù)可降低50%以上，能較大幅度地提高使用壽命。使橡膠表面的潤滑程度大幅度提高，表面更細(xì)膩。而且成膜厚度均一、調(diào)節(jié)方便簡(jiǎn)單，解決了表面易裂問題。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果( I)采用預(yù)溶脹浸泡，實(shí)現(xiàn)了氟橡膠鍍膜厚度的可控性，能夠簡(jiǎn)單有效的調(diào)節(jié)鍍膜
厚度；(2)處理溶液為單一溶液，便于調(diào)節(jié)和控制；(3)后期采用吹干直接烘烤，縮短了工藝時(shí)間；(4)本發(fā)明提供的方法處理后的氟橡膠的摩擦系數(shù)較低，大約為O. 3-0. 4，例如
O.31,0. 33,0. 35,0. 38,0. 39 等。
具體實(shí)施例方式為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下實(shí)施例1一種氟橡膠表面處理方法，包括如下步驟(I)用pH為9的NaHCO3溶液在超聲波下清洗23型氟橡膠產(chǎn)品40min，然后用去離子水沖洗產(chǎn)品進(jìn)行干燥；(2)將清洗后的氟橡膠浸泡在丙酮中15smin，進(jìn)行預(yù)溶脹浸泡；
(3)將經(jīng)過預(yù)溶脹浸泡的氟橡膠浸泡在雙酚AF-BPP硫化體系(雙酚AF和BPP的質(zhì)量比為1. 5:6)的溶液中40min，進(jìn)行表面處理；所述溶液的溶劑為2-戊酮；(4)取出表面處理后的氟橡膠，在室溫下吹干；(5)將干燥后的氟橡膠在260°C下烘烤4h，進(jìn)行硫化；(6)硫化后的氟橡膠冷卻，超聲波清洗，干燥得成品。改性后的氟橡膠的摩擦系數(shù)為 0. 3。實(shí)施例2一種氟橡膠表面處理方法，包括如下步驟(I)用pH為14的NaOH溶液在超聲波下清洗26型氟橡膠產(chǎn)品l0min，然后用去離子水沖洗產(chǎn)品進(jìn)行干燥；(2)將清洗后的氟橡膠浸泡在甲乙酮中l(wèi)0min，進(jìn)行預(yù)溶脹浸泡；(3)將經(jīng)過預(yù)溶脹浸泡的氟橡膠浸泡在雙酚AF-BPP硫化體系(雙酚AF和BPP的質(zhì)量比為1. 3:5)的溶液中20s-40min，進(jìn)行表面處理；所述溶液的溶劑為丙酮；(4)取出表面處理后的氟橡膠，在室溫下吹干；(5)將干燥后的氟橡膠在200°C下烘烤24h，進(jìn)行硫化；(6)硫化后的氟橡膠冷卻，超聲波清洗，干燥得成品。改性后的氟橡膠的摩擦系數(shù)為 0. 4。實(shí)施例3一種氟橡膠表面處理方法，包括如下步驟(I)用pH為11的氫氧化鉀溶液在超聲波下清洗氟橡膠產(chǎn)品20min，然后用去離子水沖洗產(chǎn)品進(jìn)行干燥；(2)將清洗后的氟橡膠浸泡在丁酮中60min，進(jìn)行預(yù)溶脹浸泡；(3)將經(jīng)過預(yù)溶脹浸泡的氟橡膠浸泡在雙酚AF-BPP硫化體系(雙酚AF和BPP的質(zhì)量比為1. 7:8)的溶液中15min，進(jìn)行表面處理；(4)取出表面處理后的氟橡膠，在室溫下吹干；(5)將干燥后的氟橡膠在240°C下烘烤13h，進(jìn)行硫化；(6)硫化后的氟橡膠冷卻，超聲波清洗，干燥得成品。改性后的氟橡膠的摩擦系數(shù)為 0. 34。應(yīng)該注意到并理解，在不脫離后附的權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿?xì)描述的本發(fā)明做出各種修改和改進(jìn)。因此，要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導(dǎo)的限制。申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氟橡膠表面處理方法，其特征在于，所述方法為將氟橡膠經(jīng)浸泡溶脹后，浸泡在表面處理溶液中，經(jīng)過干燥得到產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述浸泡溶脹的溶液選自酮溶液，優(yōu)選自丙酮、甲乙酮、2-戊酮、3-戊酮、環(huán)己酮中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選丙酮； 優(yōu)選地，所述浸泡溶脹的時(shí)間為15s-10min，優(yōu)選30s_8min。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述氟橡膠選自聚烯烴類氟橡膠、四丙氟橡膠、全氟醚橡膠、氟化磷橡膠、偏氟乙烯系橡膠、磷腈氟橡膠、四氟乙烯橡膠、四氟丙烯橡膠、高含氟橡膠、高純氟橡膠中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選聚烯烴類氟橡膠、四丙氟橡膠中的任意I種或至少2種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選23型氟橡膠、26型氟橡膠、246型氟橡膠中的任意I種或至少2種的組合。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述表面處理溶液為氟橡膠的硫化溶液，優(yōu)選自有機(jī)二胺類硫化體系、二羥基化合物體系、過氧化物硫化劑體系中的任意I種或至少2種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選自有機(jī)二胺類硫化體系、二羥基化合物體系中的任意I種或至少2種的組合；特別優(yōu)選雙酚AF-BPP硫化體系； 優(yōu)選地，所述浸泡在表面處理溶液中的時(shí)間為20s-40min，優(yōu)選30s_30min。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (1)清洗氟橡膠； (2)將清洗后的氟橡膠進(jìn)行預(yù)溶脹浸泡； (3)將經(jīng)過預(yù)溶脹浸泡的氟橡膠浸泡在表面處理溶液中，進(jìn)行表面處理； (4)取出表面處理后的氟橡膠，在室溫下進(jìn)行干燥； (5)將干燥后的氟橡膠進(jìn)行硫化； (6)硫化后的氟橡膠冷卻，清洗，干燥得成品。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步驟(I)所述“清洗氟橡膠”為將氟橡膠浸泡在堿性溶液中，進(jìn)行超聲處理，然后用去離子水進(jìn)行沖洗，并進(jìn)行干燥； 優(yōu)選地，所述堿性溶液的PH值為9-14 ； 優(yōu)選地，所述超聲處理的功率為40-70W，超聲處理的時(shí)間為10-40min。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述“預(yù)溶脹浸泡”為將清洗后的氟橡膠浸泡在預(yù)溶脹溶液中15s-10min,優(yōu)選30s_8min ； 優(yōu)選地，所述浸泡溶脹的溶液選自酮溶液，優(yōu)選自丙酮、甲乙酮、2-戊酮、3-戊酮、環(huán)己酮中的任意I種或至少2種的組合，優(yōu)選丙酮。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述“表面處理”為將經(jīng)過預(yù)溶脹浸泡的氟橡膠浸泡在表面處理溶液中20s-40min，優(yōu)選30s-30min ； 優(yōu)選地，所述表面處理溶液選自有機(jī)二胺類硫化體系、二羥基化合物體系中的任意I種或至少2種的組合；優(yōu)選雙酚AF-BPP硫化體系。
9.如權(quán)利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，步驟(5)所述“硫化”為在200-260°C下烘烤4-24h。
10.如權(quán)利要求1-9之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (I)用pH為9-14的強(qiáng)堿溶液在超聲波下清洗氟橡膠產(chǎn)品10-40min，然后用去離子水沖洗產(chǎn)品進(jìn)行干燥；(2)將清洗后的氟橡膠浸泡在酮類溶劑中15s-10min，進(jìn)行預(yù)溶脹浸泡； (3)將經(jīng)過預(yù)溶脹浸泡的氟橡膠浸泡在雙酚AF-BPP硫化體系的溶液中20s-40min，進(jìn)行表面處理； (4)取出表面處理后的氟橡膠，在室溫下吹干； (5) 將干燥后的氟橡膠在200-260°C下烘烤4-24h，進(jìn)行硫化； (6 )硫化后的氟橡膠冷卻，超聲波清洗，干燥得成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氟橡膠表面處理方法，所述方法為將氟橡膠經(jīng)浸泡溶脹后，浸泡在表面處理溶液中，經(jīng)過干燥得到產(chǎn)品。所述方法采用預(yù)溶脹浸泡，實(shí)現(xiàn)了氟橡膠鍍膜厚度的可控性，能夠簡(jiǎn)單有效的調(diào)節(jié)鍍膜厚度；處理溶液為單一溶液，便于調(diào)節(jié)和控制；后期采用吹干直接烘烤，縮短了工藝時(shí)間。
文檔編號(hào)C08J7/02GK103059331SQ201310007909
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者林清華 申請(qǐng)人:奧科(無錫)合成材料研發(fā)有限公司