氟橡膠3#硫化劑的研制和應用

鄧禮洪

【摘要】氟橡膠以其優(yōu)異的耐熱、耐油、耐溶劑、耐強氧化劑、阻燃等特性，以及良好的加工性能，已廣泛用于航天、航空、交通、石油、機械、冶金、化工等工業(yè)部門，隨著國民經濟的飛速發(fā)展，我國國內對氟橡膠的需求迅速增長。氟橡膠的加工助劑也成為生產發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)，不少人把氟橡膠的硫化劑作為研究的主要方向。盡管有加工性能優(yōu)異的雙酚硫化體系，但其價格昂貴，加工技術含量高，市場需求量較少。而氟橡膠3#硫化劑作為一種價格相對便宜、應用廣泛的硫化劑，60～70%的用戶仍在繼續(xù)使用。本文介紹了氟橡膠3#硫化劑的性質、市場狀況，通過對氟橡膠3#硫化劑合成及應用情況進行研究，提出了合成3#硫化劑的最佳工藝條件。本技術采用苯作為惰性溶劑，肉桂醛與己二胺的最佳投料比確定為2mol：1.1mol，反應溫度控制在35～40℃，反應時間為3～3.5小時，確定反應釜攪拌轉速為65轉/分，結晶釜攪拌轉速為25轉/分，并采用惰性氣體保護條件下進行反應、程序升溫干燥等方法，可以制得質量穩(wěn)定的產品。同時，也對其應用性能進行了簡要的介紹。本工藝生產的產品質量達到國內同行先進水平，可以很好的滿足氟橡膠的加工應用。

【關鍵詞】氟橡膠 3#硫化劑 研制 應用

1 緒論

氟橡膠以其優(yōu)異的耐熱、耐油、耐溶劑、耐強氧化劑、阻燃等特性，以及良好的加工性能，越來越受到人們的重視，氟橡膠作為一種不可替代的高性能彈性體材料，不僅在需求上有了大幅度增加，而且其應用范圍也正在不斷擴大。已廣泛用于航天、航空、交通、石油、機械、冶金、化工等工業(yè)部門，并在各個領域取得較好的經濟效益和社會效益氟橡膠的加工助劑也成為生產發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)，不少人把氟橡膠的硫化劑作為研究的主要方向。

隨著國民經濟的飛速發(fā)展，我國國內對氟橡膠的需求迅速增長。盡管有加工性能優(yōu)異的雙酚硫化體系，但其價格昂貴，加工技術含量高。因此，氟橡膠3#硫化劑作為一種價格相對便宜的硫化劑，60～70%的用戶仍在繼續(xù)使用。目前國內對于3#硫化劑的需求在10噸以上。目前國內主要是自貢天龍和上海試劑一廠兩家為最大制造商。晨光院的氟橡膠產量已達到幾千噸，占據國內同行領先位置。較長時間內，晨光院3#硫化劑卻靠外購與其配套銷售。給我院氟膠用戶的使用，帶來諸多不便。因此，開發(fā)氟橡膠3#硫化劑具有一定的現實意義。

我們對3#硫化劑的生產工藝、檢測方法及應用進行了較為詳細的研究，確定了合理的配方和工藝條件，可以較好的應用于生產。

2 生產工藝及檢測方法

2.5 工藝流程敘述

將肉桂醛和石油苯加入搪瓷反應釜中，然后將融化后的己二胺和苯混合溶解，加入高位槽內，開啟夾套冷卻水，開啟攪拌，緩慢滴加己二胺和苯的混合物，并控制反應溫度，待反應完全后，將其轉入結晶鍋內進行結晶，離心分離出有機溶劑，然后在旋轉真空干燥器內干燥，冷卻粉碎后，包裝。

2.5.1 反應工序

將一定量的肉桂醛和溶劑加入反應釜中，緩慢開啟攪拌，控制攪拌速度在65轉/分，通入氮氣，防止肉桂醛氧化變質，在另一加料釜中將己二胺和溶劑按一定比列配制好，開啟反應釜夾套冷卻水降溫，緩慢滴加己二胺溶液，控制好反應溫度在35—40℃，約1.5小時滴完。滴加完成后，繼續(xù)維持反應2小時。

2.5.2 結晶工序

反應結束后，溫度較高，繼續(xù)降溫，控制攪拌轉速在25轉/分鐘，觀察從反應釜內周邊開始出現微黃色膏狀物，直至全部結晶析出。

2.5.3 離心工序

待結晶析出完全后，將其轉入離心機中，使結晶產品從溶劑及未反應的原料中分離出來。

2.5.4 干燥

將結晶物料轉入真空旋轉干燥器內，在真空條件下，采用程序升溫干燥工藝，脫出其中的剩余的水分和溶劑。整個干燥時間約需5小時。

2.5.5 粉碎

干燥的物料必須經過粉碎，顆粒越細，在橡膠中的分散性能更好，粒徑應至少大于200目。因此粉碎也是關鍵的過程。另外，在粉碎過程中會產生高溫，還必須對粉碎機采取降溫措施。

3 結果與討論

3.1 溶劑的選擇

選擇溶劑必須是3#硫化劑溶解度小，不參與反應，在干燥工序容易揮發(fā)的有機溶劑。經過實驗，從苯、甲苯、二甲苯等溶劑中篩選出苯作為反應溶劑最為合適。苯作為惰性溶劑，不與原料和產物發(fā)生反應，且揮發(fā)度較高，與反應生成的水形成共沸物，在干燥過程中，極易蒸發(fā)出來。而甲苯、二甲苯等溶劑屬高沸點溶劑，不利于干燥。3.2 反應和結晶過程中攪拌速度的影響

此反應為液液反應生成固體結晶物質，攪拌速度對結晶粒度有直接的影響，因此，必須選擇合適的攪拌速度。攪拌快，分子運動速度也加快，反應過程中攪拌速度快，有利于物料相互接觸，縮短反應時間。經過摸索，反應過程中攪拌速度控制在65轉/分最為適宜，可以有高的轉化率和較短的反應時間。

結晶過程中，攪拌速度對二次成核是有影響的，攪拌一般會破壞結晶顆粒的成長。攪拌越快，結晶顆粒變小。同時還與采用的攪拌形式有關，工業(yè)結晶應最大限度的減少攪拌對結晶的影響，至于攪拌速度，只要達到結晶釜內晶體顆粒有合適的粒度分布梯度就可以了，在做試驗過程中，我們一般是用變頻來找到合適的轉速。實踐證明，結晶過程中攪拌速度應控制在25轉/分鐘，可以得到粒徑分布均勻的產品。

3.3 反應時間對己二胺轉化率的影響

在其余工藝條件不變的情況下，探討反應時間對己二胺轉化率的影響。具體結果見下表。

表2 反應時間的影響

3.7 本工藝生產的3#硫化劑產品的質量情況

通過近2年的生產，不斷完善工藝，質量穩(wěn)定，產品質量達到表1的各項技術指標。

3.8 3#硫化劑在氟橡膠中的應用情況

我們采用本院生產的同批次F2603氟橡膠，采用通用檢測配方對自產3#硫化劑和國內部分廠家產品進行硫變測試對比，硫變結果如下表。本產品用于氟橡膠加工作為硫化劑，在整個加工過程中有很好的反應活性，所得混煉膠力學性能好。

從表4中可以看出，產品能夠達到國內廠家的硫變性能，通過重慶君利橡膠廠等廠家應用結果表明，產品質量達到國內同行業(yè)先進水平。

4 結論

（1）采用惰性氣體保護，可以防止原材料被氧化，很好的起到保護作用。

（2）采用程序升溫旋轉真空干燥工藝，可以得到高質量的產品，干燥的物料外觀顏色淺，便于粉碎。

（3）此方法生產的產品外觀和產物主含量、硫變性能等與國內先進水平相當。

存在的問題及今后努力的方向。

（4）完善分析檢測手段，研究產品中的雜質，并對它們的來源及對氟橡膠加工可能影響作進一步深入研究。

參考文獻

[1] 錢麗麗，黃承亞.氟橡膠硫化體系的改進和應用.合成材料老化與應用，2008，37（1）：35-36

[2] 劉迎春，蔡樹銘.新型氟橡膠硫化劑.中國橡膠，2004， 20（15）：26-27