本發明公開了一種微晶纖維素改性氟橡膠的制備方法，屬于改性橡膠技術領域。
背景技術：
微晶纖維素是一種以β-1,4葡萄糖苷鍵結合的直鏈式多糖，由天然纖維素經稀酸水解至極限聚合度的可自由流動的白色或者近白色粉末狀固體產物。主要由以纖維素為主體的有機物和微晶無機物組成。
氟橡膠是指分子主鏈或者側鏈的碳原子上接有氟原子的高分子彈性體。氟橡膠與其他橡膠一樣，需要采用交聯手段對其進行加工，從而制得可滿足應用的氟橡膠材料。但氟橡膠與傳統橡膠又不同，它是一種高度飽和的含氟聚合物，一般不用硫磺進行硫化。其廣泛應用于航天、軍工、國防、汽車、石油化工等許多領域。氟橡膠制品主要應用于密封件、墊圈、墊片、隔膜、膠管、油封、襯里、防腐制品和電絕緣制品。在橡膠工業中，氟橡膠被廣泛地用作高溫場合的密封圈、墊片等，其中有些場合的溫度甚至可以高達250℃。作為一項重要的物理性能，氟橡膠的撕裂強度在這些場合對于有效的密封起著決定性的作用。提高氟橡膠的撕裂強度，無疑能夠擴大氟橡膠在密封場合的應用范圍。氟橡膠優點明顯，但其在高溫下的力學性能嚴重下降，導致氟橡膠制品在脫模時容易產生熱撕裂，在高溫下使用時也容易被破壞。彈性和耐寒性能差，加工性不良，價格頗為昂貴。傳統的氟橡膠彈性密封材料已無法滿足高溫、高速、高耐磨的實際使用要求。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題：針對目前傳統的氟橡膠存在拉伸性能不佳，硬度不高、彈性不佳等缺陷，本發明先將微晶纖維素酸改性后抽濾，將濾渣加入醇液中，氨水調節pH后加入偶聯劑制得改性微晶纖維素，再將粉碎后的氟橡膠與碳酸氫鈉溶液、乙烯基磺酸鈉、硅烷偶聯劑混合后超聲處理表面得表面活化后的氟橡膠，將其和改性微晶纖維素、促進劑、硫化劑、防老化劑等物質混煉后打三角包和薄通，即可得微晶纖維素改性氟橡膠，本發明利用改性微晶纖維素均勻分散于氟橡膠中，對氟橡膠有較佳的補強作用，經實例證明，所得改性后氟橡膠的拉伸性能和彈性性能增強，且氟橡膠的硬度明顯提高，具有較佳的使用價值。
為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：
（1）稱取8～10g微晶纖維素加入到三口燒瓶中，并向燒瓶中加入80～100mL質量分數60%硫酸溶液，放入水浴鍋中，升溫至70～80℃后攪拌混合2～3h，攪拌后將三口燒瓶中的產物抽濾得濾渣，將濾渣用去離子洗滌pH值為中性后放入烘箱中，在60～80℃溫度下干燥6～8h，得干燥物；
（2）將上述干燥物按質量比1:10加入到質量分數85%乙醇溶液中，攪拌混合30～40min后用質量分數10%氨水調節pH值為8.5～9.0，調節后加入3～5g偶聯劑KH-550，放入水浴鍋中，加熱至回流，回流反應1～2h后冷卻至室溫，抽濾得濾渣，用去離子水洗滌4～6次，將洗滌后濾渣放入烘箱中，在70～80℃溫度下干燥5～7h，得改性微晶纖維素，備用；
（3）稱取100～200g氟橡膠246放入橡膠粉碎機中粉碎，過30～40目篩，得氟橡膠顆粒，再稱取50～60g碳酸氫鈉溶于600～800mL去離子水中得碳酸氫鈉溶液，并向水中加入1～3g乙烯基磺酸鈉和3～5g硅烷偶聯劑KH-550，攪拌混合15～25min后加入氟橡膠顆粒，在頻率為25～45kHz和聲強為0.4～0.8W/cm2的條件下超聲處理1～2h，處理后過濾得濾渣，并放入烘箱中在80～100℃溫度下干燥5～7h，得表面活化后的氟橡膠；
（4）按重量份數計，分別選取90～100份上述表面活化后的氟橡膠、10～15份步驟（2）備用的改性微晶纖維、5～7份硬脂酸鈉、4～6份2-硫醇基苯并噻唑、3～5份促進劑DOTG、3～5份氧化鋅、1～3防老劑1010、1～3份過硫酸鉀、3～5份氯化石蠟和3～5份過氧化十二酰，依次加入開煉機上混煉，混煉25～35min混煉后再打10～15次三角包、薄通8～15次，下片，即可得到微晶纖維素改性氟橡膠。
本發明的物理性質是：本發明制得的微晶纖維素改性氟橡膠強度為20～30MPa，伸長率為150～300%，撕裂強度為29～40KN/m，邵氏硬度為70～80°。
本發明的有益效果是：
（1）本發明所得的微晶纖維素改性氟橡膠具有較佳的耐高溫性能，拉伸強度明顯增強，較傳統氟橡膠拉伸強度增加50～70%；
（2）本發明所得的微晶纖維素改性氟橡膠硬度增強，彈性性能增強30～40%，適合大規模生產應用。
具體實施方式
首先稱取8～10g微晶纖維素加入到三口燒瓶中，并向燒瓶中加入80～100mL質量分數60%硫酸溶液，放入水浴鍋中，升溫至70～80℃后攪拌混合2～3h，攪拌后將三口燒瓶中的產物抽濾得濾渣，將濾渣用去離子洗滌pH值為中性后放入烘箱中，在60～80℃溫度下干燥6～8h，得干燥物；將上述干燥物按質量比1:10加入到質量分數85%乙醇溶液中，攪拌混合30～40min后用質量分數10%氨水調節pH值為8.5～9.0，調節后加入3～5g偶聯劑KH-550，放入水浴鍋中，加熱至回流，回流反應1～2h后冷卻至室溫，抽濾得濾渣，用去離子水洗滌4～6次，將洗滌后濾渣放入烘箱中，在70～80℃溫度下干燥5～7h，得改性微晶纖維素，備用；稱取100～200g氟橡膠246放入橡膠粉碎機中粉碎，過30～40目篩，得氟橡膠顆粒，再稱取50～60g碳酸氫鈉溶于600～800mL去離子水中得碳酸氫鈉溶液，并向水中加入1～3g乙烯基磺酸鈉和3～5g硅烷偶聯劑KH-550，攪拌混合15～25min后加入氟橡膠顆粒，在頻率為25～45kHz和聲強為0.4～0.8W/cm2的條件下超聲處理1～2h，處理后過濾得濾渣，并放入烘箱中在80～100℃溫度下干燥5～7h，得表面活化后的氟橡膠；按重量份數計，分別選取90～100份上述表面活化后的氟橡膠、10～15份備用的改性微晶纖維、5～7份硬脂酸鈉、4～6份2-硫醇基苯并噻唑、3～5份促進劑DOTG、3～5份氧化鋅、1～3防老劑1010、1～3份過硫酸鉀、3～5份氯化石蠟和3～5份過氧化十二酰，依次加入開煉機上混煉，混煉25～35min混煉后再打10～15次三角包、薄通8～15次，下片，即可得到微晶纖維素改性氟橡膠。
實例1
首先稱取8g微晶纖維素加入到三口燒瓶中，并向燒瓶中加入80mL質量分數60%硫酸溶液，放入水浴鍋中，升溫至70℃后攪拌混合2h，攪拌后將三口燒瓶中的產物抽濾得濾渣，將濾渣用去離子洗滌pH值為中性后放入烘箱中，在60℃溫度下干燥6h，得干燥物；將上述干燥物按質量比1:10加入到質量分數85%乙醇溶液中，攪拌混合30min后用質量分數10%氨水調節pH值為8.5，調節后加入3g偶聯劑KH-550，放入水浴鍋中，加熱至回流，回流反應1h后冷卻至室溫，抽濾得濾渣，用去離子水洗滌4次，將洗滌后濾渣放入烘箱中，在70℃溫度下干燥5h，得改性微晶纖維素，備用；稱取100g氟橡膠246放入橡膠粉碎機中粉碎，過30目篩，得氟橡膠顆粒，再稱取50g碳酸氫鈉溶于600mL去離子水中得碳酸氫鈉溶液，并向水中加入1g乙烯基磺酸鈉和3g硅烷偶聯劑KH-550，攪拌混合15min后加入氟橡膠顆粒，在頻率為25kHz和聲強為0.4W/cm2的條件下超聲處理1h，處理后過濾得濾渣，并放入烘箱中在80℃溫度下干燥5h，得表面活化后的氟橡膠；按重量份數計，分別選取90份上述表面活化后的氟橡膠、10份備用的改性微晶纖維、5份硬脂酸鈉、4份2-硫醇基苯并噻唑、3份促進劑DOTG、3份氧化鋅、1防老劑1010、1份過硫酸鉀、3份氯化石蠟和3份過氧化十二酰，依次加入開煉機上混煉，混煉25min混煉后再打10次三角包、薄通8次，下片，即可得到微晶纖維素改性氟橡膠。本發明制得的微晶纖維素改性氟橡膠強度為20MPa，伸長率為150%，撕裂強度為29KN/m，邵氏硬度為70°。
實例2
首先稱取9g微晶纖維素加入到三口燒瓶中，并向燒瓶中加入90mL質量分數60%硫酸溶液，放入水浴鍋中，升溫至75℃后攪拌混合2.5h，攪拌后將三口燒瓶中的產物抽濾得濾渣，將濾渣用去離子洗滌pH值為中性后放入烘箱中，在70℃溫度下干燥7h，得干燥物；將上述干燥物按質量比1:10加入到質量分數85%乙醇溶液中，攪拌混合35min后用質量分數10%氨水調節pH值為8.7，調節后加入4g偶聯劑KH-550，放入水浴鍋中，加熱至回流，回流反應1.5h后冷卻至室溫，抽濾得濾渣，用去離子水洗滌5次，將洗滌后濾渣放入烘箱中，在75℃溫度下干燥6h，得改性微晶纖維素，備用；稱取150g氟橡膠246放入橡膠粉碎機中粉碎，過35目篩，得氟橡膠顆粒，再稱取55g碳酸氫鈉溶于700mL去離子水中得碳酸氫鈉溶液，并向水中加入2g乙烯基磺酸鈉和4g硅烷偶聯劑KH-550，攪拌混合20min后加入氟橡膠顆粒，在頻率為30kHz和聲強為0.6W/cm2的條件下超聲處理1.5h，處理后過濾得濾渣，并放入烘箱中在90℃溫度下干燥6h，得表面活化后的氟橡膠；按重量份數計，分別選取95份上述表面活化后的氟橡膠、13份備用的改性微晶纖維、6份硬脂酸鈉、5份2-硫醇基苯并噻唑、4份促進劑DOTG、4份氧化鋅、2防老劑1010、2份過硫酸鉀、4份氯化石蠟和4份過氧化十二酰，依次加入開煉機上混煉，混煉30min混煉后再打13次三角包、薄通12次，下片，即可得到微晶纖維素改性氟橡膠。本發明制得的微晶纖維素改性氟橡膠強度為25MPa，伸長率為200%，撕裂強度為35KN/m，邵氏硬度為75°。
實例3
首先稱取10g微晶纖維素加入到三口燒瓶中，并向燒瓶中加入100mL質量分數60%硫酸溶液，放入水浴鍋中，升溫至80℃后攪拌混合3h，攪拌后將三口燒瓶中的產物抽濾得濾渣，將濾渣用去離子洗滌pH值為中性后放入烘箱中，在80℃溫度下干燥8h，得干燥物；將上述干燥物按質量比1:10加入到質量分數85%乙醇溶液中，攪拌混合40min后用質量分數10%氨水調節pH值為9.0，調節后加入5g偶聯劑KH-550，放入水浴鍋中，加熱至回流，回流反應2h后冷卻至室溫，抽濾得濾渣，用去離子水洗滌6次，將洗滌后濾渣放入烘箱中，在80℃溫度下干燥7h，得改性微晶纖維素，備用；稱取200g氟橡膠246放入橡膠粉碎機中粉碎，過40目篩，得氟橡膠顆粒，再稱取60g碳酸氫鈉溶于800mL去離子水中得碳酸氫鈉溶液，并向水中加入3g乙烯基磺酸鈉和5g硅烷偶聯劑KH-550，攪拌混合25min后加入氟橡膠顆粒，在頻率為45kHz和聲強為0.8W/cm2的條件下超聲處理2h，處理后過濾得濾渣，并放入烘箱中在100℃溫度下干燥7h，得表面活化后的氟橡膠；按重量份數計，分別選取100份上述表面活化后的氟橡膠、15份備用的改性微晶纖維、7份硬脂酸鈉、6份2-硫醇基苯并噻唑、5份促進劑DOTG、5份氧化鋅、3防老劑1010、3份過硫酸鉀、5份氯化石蠟和5份過氧化十二酰，依次加入開煉機上混煉，混煉35min混煉后再打15次三角包、薄通15次，下片，即可得到微晶纖維素改性氟橡膠。本發明制得的微晶纖維素改性氟橡膠強度為30MPa，伸長率為300%，撕裂強度為40KN/m，邵氏硬度為80°。