[发明专利]固化的含氟弹性体热空气软管

说明书

技术领域

本发明涉及固化的含氟弹性体热空气软管，其包含含氟弹性体和10至30重量份的炭黑/100重量份含氟弹性体，所述炭黑具有70-150m²/g的氮吸附比表面积(N2SA)和90-180mL/100g的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收。

背景技术

由于日益严格的排放法规，具有涡轮增压发动机的车辆的比例不断提高。涡轮增压发动机中的空气管道所暴露于的温度也在不断提高。含氟弹性体通常用于高温空气管道。

通过乳液聚合法生产此类含氟弹性体在本领域中是为人们所熟知的；例如，参见美国专利4,214,060和3,876,654。

涡轮增压器软管在运转中受到高温下的重复性振动。因此，用于所述软管的橡胶对于动态疲劳和高温应具有充分的耐性。动态疲劳性能通常通过室温和高温下的断裂伸长率(Eb)进行估测。Eb越大，则耐疲劳性越好。Eb在静态热老化期间倾向于降低。因此，在室温下的高初始Eb对于确保在高温下的充分性能是有利的。

将要暴露于200℃环境的涡轮增压器软管中使用的橡胶应当具有在200℃下至少150％的Eb以及在150℃下至少250％的Eb。该橡胶应具有在室温下至少350％的初始Eb。

通过使用相对低的交联密度和相对低的填料强化制备在室温下具有至少350％初始Eb的橡胶是可能的。然而，通过常规手段获得高温下的必要Eb是困难的。橡胶在高温下的物理特性通常由内能的分量(即，能量弹性)决定，而非熵弹性决定。内能大部分可归因于填料组分。炭黑是橡胶制剂中使用的典型补强填料。相对低表面积的炭黑(例如，MT，N-990)通常用于含氟弹性体制剂并且该强化效果通常是低的。这导致含氟弹性体化合物在高温下不良的Eb性能。

通过在含氟弹性体化合物中使用高表面积炭黑获得任何优点一直是困难的，这是因为通过辊磨混合器上的低剪切速率混合(通常用于将炭黑混入含氟弹性体)不能获得对于在橡胶网络基体中产生牢固的内能(即，能弹性)至关重要的填料凝胶。通过应用高剪切速率混合(例如，在密炼机中，诸如班伯里密炼机或捏合机)以高表面积炭黑形成填料凝胶是可能的。然而，使用密炼机将炭黑掺入含氟弹性体存在着问题。

含氟弹性体通常通过多羟基化合物(例如双酚AF)固化或通过有机过氧化物和多功能助剂(例如异氰尿酸三烯丙酯)的组合固化(即，交联)。如果使用低表面积炭黑(例如N-990)作为填料，通常使用至少2重量份的多羟基化合物或多功能助剂/100重量份含氟弹性体来获得物理特性的适当平衡。

发明内容

令人惊奇的是，据发现特定的高补强炭黑填料向含氟弹性体提供优良的特性。本发明的一个方面提供了固化的含氟弹性体热空气软管，其包含：

(A)具有至少53重量％氟的含氟弹性体，所述含氟弹性体包含偏二氟乙烯和至少一种可共聚单体的共聚单元；

(B)10至30重量份的炭黑/100重量份含氟弹性体，所述炭黑具有70-150m²/g的氮吸附比表面积和90-180mL/100g的邻苯二甲酸二丁酯吸收；

(C)0.8至1.8重量份的多元醇固化剂/100重量份含氟弹性体；和

(D)0.2至1重量份的固化促进剂/100重量份含氟弹性体。

本发明的另一个方面是固化的含氟弹性体热空气软管，其包含：

(A)具有至少53重量％氟的含氟弹性体，所述含氟弹性体包含偏二氟乙烯和至少一种可共聚单体的共聚单元；

(B)10至30重量份的炭黑/100重量份含氟弹性体，所述炭黑具有70-150m²/g的氮吸附比表面积和90-180mL/100g的邻苯二甲酸二丁酯吸收；

(C)0.25至2重量份的有机过氧化物/100重量份含氟弹性体；和

(D)0.3至1.3重量份的多功能助剂/100重量份含氟弹性体。

具体实施方式

本发明涉及固化的(即，交联的)含氟弹性体热空气软管。所谓“含氟弹性体”是指无定形弹性体的含氟聚合物。所述含氟聚合物包含至少53重量％的氟，优选至少64重量％的氟。基于所述含氟弹性体的重量计，可用于本发明方法中的含氟弹性体包含25至70重量％的偏二氟乙烯(VF₂)共聚单元。该含氟弹性体中的剩余单元包含一种或多种不同于所述VF₂的附加共聚单体，其选自含氟烯烃、含氟乙烯基醚、烯烃以及它们的混合物。