本发明公开了一种微晶纤维素改性氟橡胶的制备方法，属于改性橡胶技术领域。
背景技术：
微晶纤维素是一种以β-1,4葡萄糖苷键结合的直链式多糖，由天然纤维素经稀酸水解至极限聚合度的可自由流动的白色或者近白色粉末状固体产物。主要由以纤维素为主体的有机物和微晶无机物组成。
氟橡胶是指分子主链或者侧链的碳原子上接有氟原子的高分子弹性体。氟橡胶与其他橡胶一样，需要采用交联手段对其进行加工，从而制得可满足应用的氟橡胶材料。但氟橡胶与传统橡胶又不同，它是一种高度饱和的含氟聚合物，一般不用硫磺进行硫化。其广泛应用于航天、军工、国防、汽车、石油化工等许多领域。氟橡胶制品主要应用于密封件、垫圈、垫片、隔膜、胶管、油封、衬里、防腐制品和电绝缘制品。在橡胶工业中，氟橡胶被广泛地用作高温场合的密封圈、垫片等，其中有些场合的温度甚至可以高达250℃。作为一项重要的物理性能，氟橡胶的撕裂强度在这些场合对于有效的密封起着决定性的作用。提高氟橡胶的撕裂强度，无疑能够扩大氟橡胶在密封场合的应用范围。氟橡胶优点明显，但其在高温下的力学性能严重下降，导致氟橡胶制品在脱模时容易产生热撕裂，在高温下使用时也容易被破坏。弹性和耐寒性能差，加工性不良，价格颇为昂贵。传统的氟橡胶弹性密封材料已无法满足高温、高速、高耐磨的实际使用要求。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对目前传统的氟橡胶存在拉伸性能不佳，硬度不高、弹性不佳等缺陷，本发明先将微晶纤维素酸改性后抽滤，将滤渣加入醇液中，氨水调节pH后加入偶联剂制得改性微晶纤维素，再将粉碎后的氟橡胶与碳酸氢钠溶液、乙烯基磺酸钠、硅烷偶联剂混合后超声处理表面得表面活化后的氟橡胶，将其和改性微晶纤维素、促进剂、硫化剂、防老化剂等物质混炼后打三角包和薄通，即可得微晶纤维素改性氟橡胶，本发明利用改性微晶纤维素均匀分散于氟橡胶中，对氟橡胶有较佳的补强作用，经实例证明，所得改性后氟橡胶的拉伸性能和弹性性能增强，且氟橡胶的硬度明显提高，具有较佳的使用价值。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取8～10g微晶纤维素加入到三口烧瓶中，并向烧瓶中加入80～100mL质量分数60%硫酸溶液，放入水浴锅中，升温至70～80℃后搅拌混合2～3h，搅拌后将三口烧瓶中的产物抽滤得滤渣，将滤渣用去离子洗涤pH值为中性后放入烘箱中，在60～80℃温度下干燥6～8h，得干燥物；
（2）将上述干燥物按质量比1:10加入到质量分数85%乙醇溶液中，搅拌混合30～40min后用质量分数10%氨水调节pH值为8.5～9.0，调节后加入3～5g偶联剂KH-550，放入水浴锅中，加热至回流，回流反应1～2h后冷却至室温，抽滤得滤渣，用去离子水洗涤4～6次，将洗涤后滤渣放入烘箱中，在70～80℃温度下干燥5～7h，得改性微晶纤维素，备用；
（3）称取100～200g氟橡胶246放入橡胶粉碎机中粉碎，过30～40目筛，得氟橡胶颗粒，再称取50～60g碳酸氢钠溶于600～800mL去离子水中得碳酸氢钠溶液，并向水中加入1～3g乙烯基磺酸钠和3～5g硅烷偶联剂KH-550，搅拌混合15～25min后加入氟橡胶颗粒，在频率为25～45kHz和声强为0.4～0.8W/cm2的条件下超声处理1～2h，处理后过滤得滤渣，并放入烘箱中在80～100℃温度下干燥5～7h，得表面活化后的氟橡胶；
（4）按重量份数计，分别选取90～100份上述表面活化后的氟橡胶、10～15份步骤（2）备用的改性微晶纤维、5～7份硬脂酸钠、4～6份2-硫醇基苯并噻唑、3～5份促进剂DOTG、3～5份氧化锌、1～3防老剂1010、1～3份过硫酸钾、3～5份氯化石蜡和3～5份过氧化十二酰，依次加入开炼机上混炼，混炼25～35min混炼后再打10～15次三角包、薄通8～15次，下片，即可得到微晶纤维素改性氟橡胶。
本发明的物理性质是：本发明制得的微晶纤维素改性氟橡胶强度为20～30MPa，伸长率为150～300%，撕裂强度为29～40KN/m，邵氏硬度为70～80°。
本发明的有益效果是：
（1）本发明所得的微晶纤维素改性氟橡胶具有较佳的耐高温性能，拉伸强度明显增强，较传统氟橡胶拉伸强度增加50～70%；
（2）本发明所得的微晶纤维素改性氟橡胶硬度增强，弹性性能增强30～40%，适合大规模生产应用。
具体实施方式
首先称取8～10g微晶纤维素加入到三口烧瓶中，并向烧瓶中加入80～100mL质量分数60%硫酸溶液，放入水浴锅中，升温至70～80℃后搅拌混合2～3h，搅拌后将三口烧瓶中的产物抽滤得滤渣，将滤渣用去离子洗涤pH值为中性后放入烘箱中，在60～80℃温度下干燥6～8h，得干燥物；将上述干燥物按质量比1:10加入到质量分数85%乙醇溶液中，搅拌混合30～40min后用质量分数10%氨水调节pH值为8.5～9.0，调节后加入3～5g偶联剂KH-550，放入水浴锅中，加热至回流，回流反应1～2h后冷却至室温，抽滤得滤渣，用去离子水洗涤4～6次，将洗涤后滤渣放入烘箱中，在70～80℃温度下干燥5～7h，得改性微晶纤维素，备用；称取100～200g氟橡胶246放入橡胶粉碎机中粉碎，过30～40目筛，得氟橡胶颗粒，再称取50～60g碳酸氢钠溶于600～800mL去离子水中得碳酸氢钠溶液，并向水中加入1～3g乙烯基磺酸钠和3～5g硅烷偶联剂KH-550，搅拌混合15～25min后加入氟橡胶颗粒，在频率为25～45kHz和声强为0.4～0.8W/cm2的条件下超声处理1～2h，处理后过滤得滤渣，并放入烘箱中在80～100℃温度下干燥5～7h，得表面活化后的氟橡胶；按重量份数计，分别选取90～100份上述表面活化后的氟橡胶、10～15份备用的改性微晶纤维、5～7份硬脂酸钠、4～6份2-硫醇基苯并噻唑、3～5份促进剂DOTG、3～5份氧化锌、1～3防老剂1010、1～3份过硫酸钾、3～5份氯化石蜡和3～5份过氧化十二酰，依次加入开炼机上混炼，混炼25～35min混炼后再打10～15次三角包、薄通8～15次，下片，即可得到微晶纤维素改性氟橡胶。
实例1
首先称取8g微晶纤维素加入到三口烧瓶中，并向烧瓶中加入80mL质量分数60%硫酸溶液，放入水浴锅中，升温至70℃后搅拌混合2h，搅拌后将三口烧瓶中的产物抽滤得滤渣，将滤渣用去离子洗涤pH值为中性后放入烘箱中，在60℃温度下干燥6h，得干燥物；将上述干燥物按质量比1:10加入到质量分数85%乙醇溶液中，搅拌混合30min后用质量分数10%氨水调节pH值为8.5，调节后加入3g偶联剂KH-550，放入水浴锅中，加热至回流，回流反应1h后冷却至室温，抽滤得滤渣，用去离子水洗涤4次，将洗涤后滤渣放入烘箱中，在70℃温度下干燥5h，得改性微晶纤维素，备用；称取100g氟橡胶246放入橡胶粉碎机中粉碎，过30目筛，得氟橡胶颗粒，再称取50g碳酸氢钠溶于600mL去离子水中得碳酸氢钠溶液，并向水中加入1g乙烯基磺酸钠和3g硅烷偶联剂KH-550，搅拌混合15min后加入氟橡胶颗粒，在频率为25kHz和声强为0.4W/cm2的条件下超声处理1h，处理后过滤得滤渣，并放入烘箱中在80℃温度下干燥5h，得表面活化后的氟橡胶；按重量份数计，分别选取90份上述表面活化后的氟橡胶、10份备用的改性微晶纤维、5份硬脂酸钠、4份2-硫醇基苯并噻唑、3份促进剂DOTG、3份氧化锌、1防老剂1010、1份过硫酸钾、3份氯化石蜡和3份过氧化十二酰，依次加入开炼机上混炼，混炼25min混炼后再打10次三角包、薄通8次，下片，即可得到微晶纤维素改性氟橡胶。本发明制得的微晶纤维素改性氟橡胶强度为20MPa，伸长率为150%，撕裂强度为29KN/m，邵氏硬度为70°。
实例2
首先称取9g微晶纤维素加入到三口烧瓶中，并向烧瓶中加入90mL质量分数60%硫酸溶液，放入水浴锅中，升温至75℃后搅拌混合2.5h，搅拌后将三口烧瓶中的产物抽滤得滤渣，将滤渣用去离子洗涤pH值为中性后放入烘箱中，在70℃温度下干燥7h，得干燥物；将上述干燥物按质量比1:10加入到质量分数85%乙醇溶液中，搅拌混合35min后用质量分数10%氨水调节pH值为8.7，调节后加入4g偶联剂KH-550，放入水浴锅中，加热至回流，回流反应1.5h后冷却至室温，抽滤得滤渣，用去离子水洗涤5次，将洗涤后滤渣放入烘箱中，在75℃温度下干燥6h，得改性微晶纤维素，备用；称取150g氟橡胶246放入橡胶粉碎机中粉碎，过35目筛，得氟橡胶颗粒，再称取55g碳酸氢钠溶于700mL去离子水中得碳酸氢钠溶液，并向水中加入2g乙烯基磺酸钠和4g硅烷偶联剂KH-550，搅拌混合20min后加入氟橡胶颗粒，在频率为30kHz和声强为0.6W/cm2的条件下超声处理1.5h，处理后过滤得滤渣，并放入烘箱中在90℃温度下干燥6h，得表面活化后的氟橡胶；按重量份数计，分别选取95份上述表面活化后的氟橡胶、13份备用的改性微晶纤维、6份硬脂酸钠、5份2-硫醇基苯并噻唑、4份促进剂DOTG、4份氧化锌、2防老剂1010、2份过硫酸钾、4份氯化石蜡和4份过氧化十二酰，依次加入开炼机上混炼，混炼30min混炼后再打13次三角包、薄通12次，下片，即可得到微晶纤维素改性氟橡胶。本发明制得的微晶纤维素改性氟橡胶强度为25MPa，伸长率为200%，撕裂强度为35KN/m，邵氏硬度为75°。
实例3
首先称取10g微晶纤维素加入到三口烧瓶中，并向烧瓶中加入100mL质量分数60%硫酸溶液，放入水浴锅中，升温至80℃后搅拌混合3h，搅拌后将三口烧瓶中的产物抽滤得滤渣，将滤渣用去离子洗涤pH值为中性后放入烘箱中，在80℃温度下干燥8h，得干燥物；将上述干燥物按质量比1:10加入到质量分数85%乙醇溶液中，搅拌混合40min后用质量分数10%氨水调节pH值为9.0，调节后加入5g偶联剂KH-550，放入水浴锅中，加热至回流，回流反应2h后冷却至室温，抽滤得滤渣，用去离子水洗涤6次，将洗涤后滤渣放入烘箱中，在80℃温度下干燥7h，得改性微晶纤维素，备用；称取200g氟橡胶246放入橡胶粉碎机中粉碎，过40目筛，得氟橡胶颗粒，再称取60g碳酸氢钠溶于800mL去离子水中得碳酸氢钠溶液，并向水中加入3g乙烯基磺酸钠和5g硅烷偶联剂KH-550，搅拌混合25min后加入氟橡胶颗粒，在频率为45kHz和声强为0.8W/cm2的条件下超声处理2h，处理后过滤得滤渣，并放入烘箱中在100℃温度下干燥7h，得表面活化后的氟橡胶；按重量份数计，分别选取100份上述表面活化后的氟橡胶、15份备用的改性微晶纤维、7份硬脂酸钠、6份2-硫醇基苯并噻唑、5份促进剂DOTG、5份氧化锌、3防老剂1010、3份过硫酸钾、5份氯化石蜡和5份过氧化十二酰，依次加入开炼机上混炼，混炼35min混炼后再打15次三角包、薄通15次，下片，即可得到微晶纤维素改性氟橡胶。本发明制得的微晶纤维素改性氟橡胶强度为30MPa，伸长率为300%，撕裂强度为40KN/m，邵氏硬度为80°。