一种抗静电氟弹性体组合物的制备方法与流程

本技术涉及氟橡胶，具体涉及一种抗静电氟弹性体组合物的制备方法。

背景技术：

1、氟弹性体是四氟乙烯（tfe）与偏氟乙烯（vdf）、全氟苯氧丙基乙烯基醚（ptve）以及全氟烷基乙烯基醚（pave）等的至少一种单体的共聚产物。类似于聚四氟乙烯ptfe，氟弹性体分子链上的氢原子部分或全部被氟原子所取代使其具有良好的耐热性能和耐化学介质性能。

2、但是氟弹性体是非极性弹性体，其体积电阻率比较高，属于电绝缘材料。当氟橡胶的表面受到运动和应力等作用产生摩擦时，容易造成电荷积聚，形成静电。在半导体制程中一些动点位需要采用具有抗静电功能的氟橡胶密封，例如光刻机内用于固定掩膜和晶圆的卡盘，其密封材料就需要具有抗静电功能。

3、添加传统的抗静电剂虽然能够从根本上防止静电，但是它可能与氟橡胶中的其他添加剂相互作用，或不适应半导体制程中具有腐蚀性的高能等离子体刻蚀环境。

4、采用导电性填料作为抗静电剂是一种选择，使氟弹性体组合物既能达到抗静电效果，又能保持其他优良的性能。

5、cn114085477b公开一种耐油导电氟橡胶、制备方法及应用，在其制备方法中，首先配制氟橡胶混炼胶和丁腈橡胶混炼胶，再将丁腈橡胶混炼胶冷冻磨成粉体，过筛后，与碳纳米管混合得到混合粉体，将混合粉体与氟橡胶混炼胶进行混炼，所得混炼胶硫化后得到可作为形状记忆材料的耐油导电氟橡胶。

6、cn113105703a公开了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。改性导电氟橡胶包含以下质量份数的组分：氟橡胶80-120份、分散剂0-20份、吸酸剂0-10份、增塑剂5-20份、补强炭黑11-50份、导电炭黑11-50份、促进剂0-10份、纳米助剂11-50份和硫化剂0-10份。所制备的改性导电氟橡胶其耐温效果、耐介质性能优越。

7、cn115594986a公开了一种锂电池用高导电氟橡胶密封圈及其制备方法。先合成木质素基阻燃剂，再通过界面聚合法在碱性条件下将聚多巴胺负载在木质素阻燃剂表面，制备得到聚多巴胺微胶囊，解决了木质素基阻燃剂与氟橡胶直接共混时产生的团聚问题，不仅提高了氟橡胶的阻燃性能，还能增强氟橡胶的拉伸强度。

8、氧化石墨烯（简称go）特点是表面官能团丰富，活性高。氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。

9、影响氧化石墨烯填料效率的因素主要是其分散性。分散性与氧化石墨烯表面活性和表面结构有关，粒径越小，其表面化学性质越复杂，表面能越高，越趋向团聚难分散，对氟弹性体复合材料的最终性能产生不利影响。因此，为了获得优异性能的氟弹性体复合材料，改善氧化石墨烯在氟弹性体基体中的分散及其与基体间的界面相互作用极为关键。

10、基于此，需要一种新技术方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种抗静电氟弹性体组合物的制备方法，以提高氟弹性体组合物的抗静电效果。

2、本说明书实施例提供以下技术方案：一种抗静电氟弹性体组合物的制备方法，包括，

3、s1：将氧化石墨烯纳米颗粒置于含全氟硅烷和氟化氢的乙醇和水混合溶液中超声分散，对超声分散后的溶液进行分离、洗涤和干燥得到疏水改性的氧化石墨烯纳米颗粒；

4、s2：将疏水改性后的氧化石墨烯纳米颗粒在氟醚油中研磨并超声分散得到疏水改性的氧化石墨烯氟醚油悬浮液；

5、s3：先将总质量10-30%疏水改性的氧化石墨烯氟醚油悬浮液与共聚含氟单体和硫化点单体进行乳液聚合，然后逐滴加入剩余部分氧化石墨烯氟醚油悬浮液，得到含改性氧化石墨烯的氟弹性体复合乳液，所述氧化石墨烯纳米颗粒为共聚含氟单体质量的5-15wt%；

6、s4：将所述氟弹性体复合乳液凝聚后洗涤、干燥、薄通得到氟弹性体；

7、s5：将所述氟弹性体进行薄通、混炼、模压成型及二次硫化得到氟弹性体组合物，并在薄通、混炼的过程中加入含碳填料，所述含碳填料为共聚含氟单体质量的5-10wt%。

8、可选地，所述共聚含氟单体由四氟乙烯与下列单体中至少一种形成的共聚物组成：偏氟乙烯、六氟丙烯、全氟苯氧丙基乙烯基醚和全氟烷基乙烯基醚。

9、可选地，所述共聚含氟单体中四氟乙烯的含量为31-60wt%。

10、可选地，所述氧化石墨烯纳米颗粒的厚度为1-6 nm，片径为1-5 μm。

11、可选地，所述全氟硅烷为十七氟癸基三甲氧基硅烷或全氟癸基三乙氧基硅烷。

12、可选地，所述氟醚油为 cf3cf2cf2o(cf(cf3)cf2o)ncf=cf2，n=1-5和cf3o(cf2o)mcf=cf2，m=1-6的混合物，所述cf3cf2cf2o(cf(cf3)cf2o)ncf=cf2与cf3o(cf2o)mcf=cf2的质量比例为1:1-2。

13、可选地，所述疏水改性后的氧化石墨烯纳米颗粒与氟醚油的质量比例为1:1-2。

14、可选地，所述硫化点单体为氯代三氟乙烯、氯代乙烯、丙烯、异丁烯或3-溴全氟(丙基乙烯基)醚，所述硫化点单体添加量为共聚含氟单体质量的0.5-5wt%。

15、可选地，所述含碳填料包括石墨烯、碳纳米管和炭黑中的一种或多种。

16、可选地，所述模压成型条件为模压压力8-12mpa，模压温度160-175℃，模压时间5-16min；所述二次硫化条件为硫化温度200-220℃，硫化时间10-24hr。

17、可选地，s3中，所述乳液聚合的温度为80-120℃，在添加剩余部分氧化石墨烯氟醚油悬浮液的过程中，反应温度升高20-50℃。

18、可选地，s1中，所述全氟硅烷溶液中全氟硅烷的含量为0.5-4wt%，氟化氢的含量为0.5-4wt%，乙醇的含量为80-85wt%，其余为水。

19、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

20、本技术所制得的氟弹性体组合物用于对半导体制程中光刻或蚀刻过程中抗静电点位进行密封，由于弹性体组合物中不含金属离子，在光刻或蚀刻过程中弹性体刻蚀后不含金属杂质，石墨烯被氧化成二氧化碳随反应气体逸反应腔室，不会对反应腔室造成污染；

21、氢氟酸提供酸性条件，促进全氟硅烷的水解，全氟硅烷水解后释放低分子醇，由此产生的活泼性硅醇，在氧化石墨烯纳米颗粒表面形成自组装的单分子氟硅膜层，使得氧化石墨烯纳米颗粒具有极低的表面能和优异的疏水性能，减少氧化石墨烯纳米颗粒团聚，氟醚油在研磨的过程中将疏水氧化石墨烯纳米颗粒充分包裹，使得疏水氧化石墨烯纳米颗粒分散到共聚含氟单体和硫化点单体中乳液聚合反应形成的胶团内，氧化石墨烯纳米颗粒在氟弹性体基体中形成导电网络，充分发挥其抗静电作用，同时还起到填料增强的作用；

22、氢氟酸水解产生氟离子，氟离子与氧化石墨烯的羟基反应，增加了氧化石墨烯与全氟硅烷、共聚含氟单体之间的相容性，使得氧化石墨烯与共聚含氟单体充分混合，在氟弹性体中形成导电网络；

23、在乳液聚合的过程中加入的氧化石墨烯与共聚含氟单体形成氟弹性体复合乳液，通过在薄通、混炼的过程中加入含碳填料，含碳填料与氧化石墨烯形成架桥结构，提高了氟弹性体组合物的抗静电性能；

24、本技术直接将疏水改性后的氧化石墨烯纳米颗粒通过氟醚油悬浮液的方式分散到共聚含氟单体及硫化点单体进行乳液聚合反应形成的胶团内，相对于外购疏水性石墨烯省去了保持石墨烯稳定的更多表面活性剂等稳定剂，祛除了表面活性剂等稳定剂的干扰，提高了氟弹性体组合物的洁净度。