本发明专利技术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；本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料及其制备工艺
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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；步骤2：将步骤1中制备的氟化联苯二酸甲酯溶于甲醇、四氢呋喃和水的混合溶剂中，搅拌溶解后，向其中加入氢氧化钠，搅拌反应2h，将得到的产物通过碳酸钠水溶液进行萃取，得到氟化联苯四酸，反应结构式如图1所示；混合溶剂中甲醇、四氢呋喃和水以1：1：1的比例混合制备；每克氟化联苯二酸甲酯中加入混合溶剂15-18mL,加入氢氧化钠0.65-0.67g；步骤3：将步骤2中制备的氟化联苯四酸加入反应釜中，同时向其中加入丙酮和二氯亚砜，搅拌反应5h，然后通过减压蒸馏得到氟化联苯四酰氯，反应结构式如图1所示；其中每克氟化联苯四酸中加入丙酮10-12mL,加入二氯亚砜0.35-0.37mL；步骤4：将步骤3中制备的氟化联苯四酰氯加入反应釜中，同时向其中加入丙酮,搅拌溶解后升温至70℃，然后向其中加入2，4-二氨基苯酚，回流反应4h，得到粘稠的胶体，蒸发回收其中的溶剂，然后将得到的固体分别经过去离子水和乙醇洗涤，得到氟化聚酰胺树脂，反应结构式如图2所示，其中每克氟化联苯四酰氯中加入丙酮10-12mL，加入2，4-二氨基苯酚0.78-0.8g；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，同时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，从而降低了分子间作用力，使得树脂分子上的酚羟基作用位点暴露，进而使得氟化树脂能够进一步改性，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，同时在每个主链单体上均含有6个氟元素，进而使得整个聚合物主链上含有大量的氟元素，由于氟元素的引入能够提高聚合物的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性；现有的氟橡胶虽然含有氟元素，能够满足橡胶耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性，但是氟橡胶主链单体是由烷基交替连接形成的主链为直链结构，使得氟橡胶的力学性能较低，并且韧性差，质地较脆；阻燃壳聚糖的具体制备过程如下：将壳聚糖溶于0.1mol/L的乙酸溶液中，配置成浓度为0.2g/mL的壳聚糖溶液，然后将壳聚糖溶液加入丙酮中，同时向其中加入三乙胺，升温至80℃搅拌混合均匀，然后向其中加入六氯环三磷氰，回流反应6h，然后进行旋转蒸发除去其中的乙酸，得到固体物质，依次用去离子水、乙醇对固体物质进行洗涤，然后在60℃下烘干，得到阻燃壳聚糖，其中每升壳聚糖溶液中加入丙酮1L,加入三乙胺120-125g，加入六氯环三磷氰150g；反应结构式如图3所示，由于壳聚糖主链上含有氨基，同时在三乙胺的催化作用下氨基与六氯环三磷氰中的氯元素发生亲核取代反应，由于六氯环三磷氰上含有六个环状氯元素，进而使得壳聚糖分子之间通过六氯环三磷氰交联连接，使得制备壳聚糖聚合体中含有大量的磷元素，实现壳聚糖的阻燃性能，同时壳聚糖上含有的羟基能提供反应位点；一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料的制备工艺，具体如下：第一步，将氟化聚酰胺树脂和N,N-二甲基甲酰胺加入反应釜中，升温至50℃，同时向其中加入阻燃壳聚糖、甲苯二异氰酸酯和表面活性剂，恒温反应3h，然后进行过滤洗涤，得到氟化阻燃橡胶，反应结构式如图4所示；由于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本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料，其特征在于，包括如下成分的各组分：/n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；/n其中氟化聚酰胺树脂的具体制备过程如下：/n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；/n步骤2：将步骤1中制备的氟化联苯二酸甲酯溶于甲醇、四氢呋喃和水的混合溶剂中，搅拌溶解后，向其中加入氢氧化钠，搅拌反应2h，将得到的产物通过碳酸钠水溶液进行萃取，得到氟化联苯四酸；/n步骤3：将步骤2中制备的氟化联苯四酸加入反应釜中，同时向其中加入丙酮和二氯亚砜，搅拌反应5h，然后通过减压蒸馏得到氟化联苯四酰氯；/n步骤4：将步骤3中制备的氟化联苯四酰氯加入反应釜中，同时向其中加入丙酮,搅拌溶解后升温至70℃，然后向其中加入2，4-二氨基苯酚，回流反应4h，得到粘稠的胶体，蒸发回收其中的溶剂，然后将得到的固体分别经过去离子水和乙醇洗涤，得到氟化聚酰胺树脂。/n...
【技术特征摘要】
1.一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料，其特征在于，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；
步骤2：将步骤1中制备的氟化联苯二酸甲酯溶于甲醇、四氢呋喃和水的混合溶剂中，搅拌溶解后，向其中加入氢氧化钠，搅拌反应2h，将得到的产物通过碳酸钠水溶液进行萃取，得到氟化联苯四酸；
步骤3：将步骤2中制备的氟化联苯四酸加入反应釜中，同时向其中加入丙酮和二氯亚砜，搅拌反应5h，然后通过减压蒸馏得到氟化联苯四酰氯；
步骤4：将步骤3中制备的氟化联苯四酰氯加入反应釜中，同时向其中加入丙酮,搅拌溶解后升温至70℃，然后向其中加入2，4-二氨基苯酚，回流反应4h，得到粘稠的胶体，蒸发回收其中的溶剂，然后将得到的固体分别经过去离子水和乙醇洗涤，得到氟化聚酰胺树脂。
2.根据权利要求1所述的一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料，其特征在于，步骤1中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。
3.根据权利要求1所述的一种氟化改性的阻燃耐老化橡胶材料，其特征在于，步骤2中混合溶剂中甲醇、四氢呋喃和水以1：1：1的比例混合制备，每克氟化联苯二酸甲酯中加入混合溶剂15-18mL,加入氢氧化钠0.65-0.67g。
【专利技术属性】
技术研发人员：喻跃琴，
申请(专利权)人：杭州睿琦化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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