一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法技术

本发明专利技术涉及锂电池密封材料技术领域，公开了一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法。本发明专利技术以氟橡胶为基体，配合硫化剂、活化剂、助交联剂、导电填料、导电助剂、分散剂等辅助材料，经填料预处理、混炼和硫化制得易加工且具有低压缩永久变形的高导电氟橡胶密封材料。本发明专利技术制得的氟橡胶密封材料优异的加工性能、抗挤压变形和高导电特性，同时具有优异的力学性能，对热老化和电解液均具有较好的耐受性，在锂离子电池的电极柱密封方面具有光明的应用前景。有光明的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法


[0001]本专利技术涉及锂电池密封材料
，具体为一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法。

技术介绍

[0002]我导电橡胶在网络通信、汽车、新能源、航空航天等领域有着广泛应用，主要起到电磁屏蔽、防尘、放水和密封作用。目前，聚苯硫醚(PPS)是市面上常用的锂离子电池正极极柱的导电材料，但成本高、且耐久性得不到保证。氟橡胶是一类具有稳定性、耐高温性、耐老化性和耐介质等特性的特种橡胶材料，主要应用于现代航空、导弹、火箭等尖端技术及汽车、造船等工业领域。导电橡胶要求体积电阻在109Ω以内，与常规的非极性橡胶相比，氟橡胶具更小的电阻率和介电强度，绝缘性相对较差，适宜用作导电橡胶的基体材料。然而，氟橡胶本身的导电性与导电橡胶的要求差距较大，一般需要填充导电填料，从而提高其导电性。目前常用的导电填料主要分为碳系和金属系导电填料。
[0003]专利申请号为201810512707.9的“一种锂离子电池的极柱密封材料及其制备方法”，以氟橡胶为基体，超导炭黑和弱导炭黑为导电填料，虽然填料含量不高，但借助于乙丙橡胶提升加工性能，影响了材料的耐高温性。专利申请号为202110303500.2的“一种改性导电氟橡胶、制备方法及导电耐介质氟橡胶密封圈”，以氟橡胶为基体，以补强炭黑和导电炭黑为填料，虽然体积电阻较低，但填料含量较高，影响加工性能。在诸如专利申请号为202111417540.6、202111274732.6、201811197368.6、201510999758.5等专利中，几乎都存在填料含量较高或氟橡胶与辅助橡胶并用的缺陷。
[0004]在导电橡胶中，为了达到足够高的电导率，导电填料必须相互接触。然而，填料的团聚会降低导电通道的连续性，可通过提高填料添加量促进填料相互接触，这势必会降低材料的加工性能，而氟橡胶本身的加工性能就相对较差。因此，在低导电填料含量下，填料在橡胶基体中的分散是决定复合材料导电和力学性能的关键因素。大多数专利中所采用的低分量的聚烯烃蜡、高级脂肪酸和酯类等助剂的加入在一定程度上影响了材料的耐高温性能。离子液体具有高极性、难燃性能、高热稳定性和高离子电导率的特性，另一个重要优势是其多样化的化学成分，可以通过将各种有机阳离子与多种无机或有机阴离子配对来赋予其不同的特性。离子液体还被用作填料的有效分散剂和基体材料的润滑剂，以提高复合材料的导电和加工性能。例如，大多数碳材料填料可以与离子液体形成离子
‑
π相互作用，从而使得这些填料在基体中获得较为理想的分散状态和界面作用；在脆性高分子材料(PPO、PES、PSF等)在加入少量离子液体能显著提升材料的延展性同时提升其离子电导率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法，包含以下重量份数比例的原料：
[0008]氟橡胶50
‑
100份、活化剂3
‑
6份、分散剂0.5
‑
3份、导电填料5
‑
10份、导电助剂3
‑
5份、硫化剂2
‑
4份、助交联剂3
‑
6份。
[0009]进一步的，所述氟橡胶为过氧化物型氟橡胶、四丙氟橡胶、氟醚橡胶中的任意一种。
[0010]进一步的，所述活化剂为氧化锌和硬脂酸锌中的任意一种或两种的混合物；所述分散剂为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1
‑
乙基
‑1‑
甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐、1
‑
甲基
‑1‑
乙基吡咯烷鎓六氟磷酸盐中的任意一种。
[0011]进一步的，所述导电填料为导电炭黑，导电助剂为尺寸3
‑
10μm的覆银铜片。
[0012]进一步的，所述硫化剂为2，5
‑
二甲基
‑
2，5
‑
双(叔丁过氧基)己烷、1，2
‑
双叔丁基过氧异丙基苯、六氟双酚中的一种或多种混合物；所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、苄基三苯基氯化磷中的任意一种。
[0013]进一步的，包括以下步骤：
[0014]S1：将导电填料和导电助剂混合均匀，加入一半分散剂，混合均匀，得到混合填料；
[0015]S2：将氟橡胶加热塑炼后加入另一半分散剂混炼，得到预混胶；将活化剂、助交联剂和混合填料加入预混胶中，混合分散，加入硫化剂，混合均匀，得到混炼胶；
[0016]S3：将混炼胶在硫化机中升温硫化，得到高导电氟橡胶密封材料。
[0017]进一步的，所述步骤S1中，混合温度为100
‑
150℃；
[0018]进一步的，所述步骤S2中，加热塑炼温度为40
‑
60℃，时间为1
‑
5min，混炼温度为50
‑
80℃，时间为5
‑
15min，混合分散时间为10
‑
20min；
[0019]进一步的，所述步骤S3中，所述升温硫化分为一段硫化和二段硫化；其中，一端硫化温度为150
‑
170℃，时间为10
‑
20min，二段硫化温度为170
‑
200℃，时间为1
‑
3h。
[0020]进一步的，所述氟橡胶为改性液体氟橡胶；所述导电填料为改性石墨烯。
[0021]进一步的，所述改性液体氟橡胶按如下方法制备：
[0022]将液体氟橡胶溶解在丙酮中，加入γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、三乙胺和对苯二酚，在氮气气氛下，升温反应；中和，沉淀除杂，真空干燥，得到改性液体氟橡胶。
[0023]进一步的，所述改性液体氟橡胶中，液体氟橡胶：γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为3：(1
‑
1.2)；升温反应温度为95
‑
98℃，反应时间为12
‑
14h；真空干燥温度为45
‑
50℃，干燥时间24h。
[0024]进一步的，所述改性石墨烯按如下方法制备：
[0025]将硅藻土加入到pH为1的盐酸溶液中，恒温搅拌，得到硅藻土悬浊液；将五水四氯化锡和三氯化锑溶解于盐酸溶液中，得到盐酸混合液；将盐酸混合液滴入硅藻土悬浊液中，同时滴加氢氧化钠溶液，维持硅藻土悬浊液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法，其特征在于：包含以下重量份数比例的原料：氟橡胶50
‑
100份、活化剂3
‑
6份、分散剂0.5
‑
3份、导电填料5
‑
10份、导电助剂3
‑
5份、硫化剂2
‑
4份、助交联剂3
‑
6份。2.根据权利要求1所述的一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法，其特征在于：所述氟橡胶为过氧化物型氟橡胶、四丙氟橡胶、氟醚橡胶中的任意一种。3.根据权利要求1所述的一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法，其特征在于：所述氟橡胶为过氧化物型氟橡胶和改性液体氟橡胶的混合物；其中，过氧化物型氟橡胶：改性液体氟橡胶的质量比为4：1。4.根据权利要求1所述的一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法，其特征在于：所述导电填料为导电炭黑，导电助剂为尺寸3
‑
10μm的覆银铜片。5.根据权利要求1所述的一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法，其特征在于：所述导电填料为导电炭黑和改性石墨烯的混合物；其中，导电炭黑：改性石墨烯的质量比为4：1
‑
1：1。6.根据权利要求1所述的一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法，其特征在于：所述活化剂为氧化锌和硬脂酸锌中的任意一种或两种的混合物；所述分散剂为1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1
‑
乙基
‑1‑
甲基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑六氟磷酸盐、1
‑
甲基
‑1‑
乙基吡咯烷鎓六氟磷酸盐中的任意一种；所述硫化剂为2，5
‑
二甲基
‑
2，5
‑
双(叔丁过氧基)己烷、1，2
‑
双叔丁基过氧异丙基苯、六氟双酚中的一种或多种混合物；所述助交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、苄基三苯基氯化磷中的任意一种。7.根据权利要求1所述的一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将导电填料和导电助剂混合均匀，加入一半分散剂，混合均匀，得到混合填料；S2：将氟橡胶加热塑炼后加入另一半分散剂混炼，得到预混胶；将活化剂、助交联剂和混合填料加入预混胶中，混合分散，加入硫化剂，混合均匀，得到混炼胶；S3：将混炼胶在硫化机中升温硫化，得到高导电氟橡胶密封材料。8.根据权利要求7所述的一种离子液体辅助分散制备高导电氟橡胶密封材料的方法，其特征在于：步骤S1中，混合温度为100
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：敖煜之，程亚南，简鹏，王彩石，刘珊，
申请(专利权)人：江苏中煜橡塑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：