CN103881390A - 一种陶瓷化硅橡胶及制备和测试方法 - Google Patents

Abstract

一种陶瓷化硅橡胶及制备和测试方法，所述陶瓷化硅橡胶由以下的组份和重量份组成：由85-99%低乙烯基生胶和1-15%高乙烯基生胶组合而成的混合生胶100份，助剂3—6份，白炭黑30-50份，填料5-20份；其中所述助剂是含有0.55-9%铂络合物的硅油；所述的制备方法包括如下步骤：a）吃粉捏合阶段：在捏合机中按比例加入混合生胶，然后在捏合机中按比例分批加入白炭黑吃粉，再分批平均加入助剂；b)热炼阶段：将养生后的胶料再次投入捏合机，经搅拌成团后，开始通蒸汽升温，然后开始抽真空；c）冷炼加填料阶段：将热炼之后的胶料切成小块，在开炼机上开炼冷却打卷之后，经过养生再投入捏合机内，分批加入填料，混合均匀后出料；d)开炼包装阶段：将出料后的胶料切成块状，加入开炼机开炼均匀，开炼至胶料光滑为止。

Description

一种陶瓷化硅橡胶及制备和测试方法

技术领域

本发明涉及的是一种高性能的陶瓷化硅橡胶的制备方法，属于硅橡胶制备技术领域。 

背景技术

随着人口的不断增长，高层建筑、宾馆酒店、超市等大型公共建筑不断增加，地铁、隧道以及大型公共娱乐场所、公共交通设施也在急剧增加。在安全越来越被重视的今天，特别是如何在火灾的情况下，在一定时间内保障这些公共场所的电力和通讯的畅通，最大限度的赢得宝贵的时间，减少人员的伤亡和生命财产的损失，是人们一直在探索的课题。 

有机硅作为一种高科技新型化工材料，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，在高温硫化硅橡胶中加入功能性材料，使其在高温火焰烧蚀下形成坚硬的陶瓷化保护层，起到防火、绝缘、隔热、隔水、抗震的作用，从而保证了在火灾情况下，电力、通讯的畅通。 

现有的国产陶瓷化硅橡胶，虽然已经应用在电线电缆之中，但是其力学性能与国外产品相比均还有差距，在一些特殊的电线电缆中还是达不到要求。 

现有技术中的陶瓷化硅橡胶通常是在硅橡胶生胶中添加无机填料，如添加无机硅粉、碳酸钙和蒙脱土等，利用无机材料分解吸收热量以降低聚合物的温度、稀释可燃物从而达到耐火阻燃的目的，但是有些填料加入后会影响硅橡胶的机械性能，从而影响其整体功能，或者某些填料加入后会改变硅橡胶原来的颜色。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供了一种不仅具有很高的阻燃性能，同时在添加填料后也不会影响硅橡胶其他机械和力学性能，能满足于输电线路、宇航、机械部件及电子电气等领域可靠使用的高性能的陶瓷化硅橡胶及制备和测试方法。 

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的陶瓷化硅橡胶，它由以下的组份和重量份组成： 

其中所述助剂是含有0.55-9%铂络合物的硅油。 

所述的低乙烯基生胶由乙烯基含量为0.04%，0.08%，0.16%，0.22%的乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶中的1-3种生胶构成，所述高乙烯基生胶由3%，5%，10%这三个种类的高乙烯基生胶中的1-3种生胶构成；所述的助剂包括羟基硅油，乙烯基羟基硅油，二甲基二甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，低含氢硅油，高含氢硅油中的1-4种与铂络合物的组合。 

所述的白炭黑为比表面积为200、300、400的气相法白炭黑组合而成，所述三种比表面积的白炭黑的组合比例分别在1-99%中选择，并以比表面积越高的白炭黑用的越多，性能会越好为选用原则；所述的填料为瓷化粉，氧化锰，氧化锌，氧化铁，氧化镁，二氧化钛，氧化铈这些填料中的1-5种组合而成。 

一种如上所述的陶瓷化硅橡胶制备方法，所述的制备方法包括如下几个步骤： 

a）吃粉捏合阶段：在捏合机中按比例加入混合生胶，然后在捏合机中按比例分批加入白炭黑吃粉，再分批平均加入助剂，总吃粉捏合时间1-4小时；之后将胶料倒出捏合机，放在室温下养生1-12小时； 

b)热炼阶段：将养生后的胶料再次投入捏合机，经搅拌成团后，开始通蒸汽升温，蒸汽压力在0.2–0.8MPa之间，使胶料缓慢升温至100-130度；然后开始抽真空至-0.02-0.08MPa之间，这时保持胶料的温度在120-180℃之间，保持抽真空1-3小时； 

c）冷炼加填料阶段：将热炼之后的胶料切成小块，在开炼机上开炼冷却打卷之后，经过1-8小时的养生，再投入捏合机内，分批加入填料，保持胶料温度在10-50℃之间，混合均匀后出料； 

d)开炼包装阶段：将出料后的胶料切成块状，加入开炼机开炼均匀，辊间距在2-8mm之间，开炼至胶料光滑为止制成陶瓷化硅橡胶成品。 

本发明在所述的步骤a)中，白炭黑分7次平均加入吃粉，助剂也是分7次平均加入； 

所述的步骤b）中，通蒸汽升温，时间1-3小时； 

所述的步骤d）中，将出料后的胶料切成20-40kg左右的块，加入开炼机开炼均匀，辊间距在2-8mm之间，开炼至胶料光滑为止制成陶瓷化硅橡胶胶料；最后按照20kg/箱进行包装。 

一种如上所述制备方法制成的陶瓷化硅橡胶测试方法，所述的测试方法是：将所述陶瓷化硅橡胶胶料采用双二五硫化剂在170-180℃下硫化6-10分钟制成试片，然后将试片分别测试力学性能，得到：拉伸强度达到10.0KN/M，伸长率达到320%-360%，撕裂强度达到25KN/M。 

本发明属于对现有技术的一种改良，它不仅具有很高的阻燃性能，同时在添加填料后也不会影响硅橡胶其他机械和力学性能，能满足于输电线路、宇航、机械部件及电子电气等领域可靠使用等特点；用本发明所述的陶瓷化硅橡胶做出来的制品，性能更好，不易破损，使 用寿命更长。 

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍：本发明所述的陶瓷化硅橡胶，它由以下的组份和重量份组成： 

其中所述助剂是含有0.55-9%铂络合物的硅油。 

所述的低乙烯基生胶由乙烯基含量为0.04%，0.08%，0.16%，0.22%的乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶中的1-3种生胶构成，所述高乙烯基生胶由3%，5%，10%这三个种类的高乙烯基生胶中的1-3种生胶构成；所述的助剂包括羟基硅油，乙烯基羟基硅油，二甲基二甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，低含氢硅油，高含氢硅油中的1-4种与铂络合物的组合。 

所述的白炭黑为比表面积为200、300、400的气相法白炭黑组合而成，所述三种比表面积的白炭黑的组合比例分别在1-99%中选择，并以比表面积越高的白炭黑用的越多，性能会越好为选用原则；所述的填料为瓷化粉，氧化锰，氧化锌，氧化铁，氧化镁，二氧化钛，氧化铈这些填料中的1-5种组合而成。 

一种如上所述的陶瓷化硅橡胶制备方法，所述的制备方法包括如下几个步骤： 

a）吃粉捏合阶段：在捏合机中按比例加入混合生胶，然后在捏合机中按比例分批加入白炭黑吃粉，再分批平均加入助剂，总吃粉捏合时间1-4小时；之后将胶料倒出捏合机，放在室温下养生1-12小时； 

b)热炼阶段：将养生后的胶料再次投入捏合机，经搅拌成团后，开始通蒸汽升温，蒸汽压力在0.2–0.8MPa之间，使胶料缓慢升温至100-130度；然后开始抽真空至-0.02-0.08MPa之间，这时保持胶料的温度在120-180℃之间，保持抽真空1-3小时； 

c）冷炼加填料阶段：将热炼之后的胶料切成小块，在开炼机上开炼冷却打卷之后，经过1-8小时的养生，再投入捏合机内，分批加入填料，保持胶料温度在10-50℃之间，混合均匀后出料； 

d)开炼包装阶段：将出料后的胶料切成块状，加入开炼机开炼均匀，辊间距在2-8mm之间，开炼至胶料光滑为止制成陶瓷化硅橡胶成品。 

本发明在所述的步骤a)中，白炭黑分7次平均加入吃粉，助剂也是分7次平均加入； 

所述的步骤b）中，通蒸汽升温，时间1-3小时； 

所述的步骤d）中，将出料后的胶料切成20-40kg左右的块，加入开炼机开炼均匀，辊间距在2-8mm之间，开炼至胶料光滑为止制成陶瓷化硅橡胶胶料；最后按照20kg/箱进行包装。 

一种如上所述制备方法制成的陶瓷化硅橡胶测试方法，所述的测试方法是：将所述陶瓷化硅橡胶胶料采用双二五硫化剂在170-180℃下硫化6-10分钟制成试片，然后将试片分别测试力学性能，得到：拉伸强度达到10.0KN/M，伸长率达到320%-360%，撕裂强度达到25KN/M。 

实施例1：本发明所述的陶瓷化硅橡胶，它由以下的组份和重量份组成： 

其中所述助剂是含有5%铂络合物的硅油。 

所述的低乙烯基生胶由乙烯基含量为0.08%和0.16%的乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶构成，所述高乙烯基生胶由5%和10%这两个种类的高乙烯基生胶构成；所述的助剂包括乙烯基羟基硅油,二甲基二乙氧基硅烷，低含氢硅油与铂络合物的组合。 

所述的白炭黑为比表面积为200、300、400的气相法白炭黑组合而成，所述三种比表面积的白炭黑的组合比例分别在1-99%中选择，并以比表面积越高的白炭黑用的越多，性能会越好为选用原则；所述的填料为瓷化粉，氧化铁，氧化铈组合而成。 

一种如上所述的陶瓷化硅橡胶制备方法，所述的制备方法包括如下几个步骤： 

a）吃粉捏合阶段：在捏合机中按比例加入混合生胶，然后在捏合机中按比例分批加入白炭黑吃粉，再分批平均加入助剂，总吃粉捏合时间2.5小时；之后将胶料倒出捏合机，放在室温下养生6小时； 

b)热炼阶段：将养生后的胶料再次投入捏合机，经搅拌成团后，开始通蒸汽升温，蒸汽压力在0.5MPa之间，使胶料缓慢升温至115度；然后开始抽真空至0.02MPa，这时保持胶料的温度在150℃，保持抽真空2小时； 

c）冷炼加填料阶段：将热炼之后的胶料切成小块，在开炼机上开炼冷却打卷之后，经过5小时的养生，再投入捏合机内，分批加入填料，保持胶料温度在35℃之间，混合均匀后出料； 

d)开炼包装阶段：将出料后的胶料切成块状，加入开炼机开炼均匀，辊间距在5mm之间，开炼至胶料光滑为止制成陶瓷化硅橡胶成品。 

本发明在所述的步骤a)中，白炭黑分7次平均加入吃粉，助剂也是分7次平均加入。 

一种如上所述制备方法制成的陶瓷化硅橡胶测试方法，所述的测试方法是：将所述陶瓷化硅橡胶胶料采用双二五硫化剂在175℃下硫化8分钟制成试片，然后将试片分别测试力学性能，得到：拉伸强度达到10.0KN/M，伸长率达到320%-360%，撕裂强度达到25KN/M。 

实施例2：本发明所述的陶瓷化硅橡胶，它由以下的组份和重量份组成： 

其中所述助剂是含有0.55%铂络合物的硅油。 

所述的低乙烯基生胶由乙烯基含量为0.04%，0.08%，0.16%，0.22%的乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶中的任一种种生胶构成，所述高乙烯基生胶由3%，5%，10%这三个种类的高乙烯基生胶中的任一种生胶构成；所述的助剂包括羟基硅油，乙烯基羟基硅油，二甲基二甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，低含氢硅油，高含氢硅油中的任一种与铂络合物的组合。 

所述的白炭黑为比表面积为200、300、400的气相法白炭黑组合而成，所述三种比表面积的白炭黑的组合比例分别在1-99%中选择，并以比表面积越高的白炭黑用的越多，性能会越好为选用原则；所述的填料为瓷化粉，氧化锰，氧化锌，氧化铁，氧化镁，二氧化钛，氧化铈这些填料中的任一种组合而成。 

一种如上所述的陶瓷化硅橡胶制备方法，所述的制备方法包括如下几个步骤： 

a）吃粉捏合阶段：在捏合机中按比例加入混合生胶，然后在捏合机中按比例分批加入白炭黑吃粉，再分批平均加入助剂，总吃粉捏合时间1小时；之后将胶料倒出捏合机，放在室温下养生1小时； 

b)热炼阶段：将养生后的胶料再次投入捏合机，经搅拌成团后，开始通蒸汽升温，蒸汽压力在0.2MPa之间，使胶料缓慢升温至100度；然后开始抽真空至-0.02MPa之间，这时保持胶料的温度在120℃之间，保持抽真空1小时； 

c）冷炼加填料阶段：将热炼之后的胶料切成小块，在开炼机上开炼冷却打卷之后，经过1小时的养生，再投入捏合机内，分批加入填料，保持胶料温度在10℃之间，混合均匀后出料； 

d)开炼包装阶段：将出料后的胶料切成块状，加入开炼机开炼均匀，辊间距在2-8mm之间，开炼至胶料光滑为止制成陶瓷化硅橡胶成品。 

本发明在所述的步骤a)中，白炭黑分5次平均加入吃粉，助剂也是分5次平均加入； 

一种如上所述制备方法制成的陶瓷化硅橡胶测试方法，所述的测试方法是：将所述陶瓷 化硅橡胶胶料采用双二五硫化剂在170℃下硫化6分钟制成试片，然后将试片分别测试力学性能，得到：拉伸强度达到10.0KN/M，伸长率达到320%-360%，撕裂强度达到25KN/M。 

实施例3：本发明所述的陶瓷化硅橡胶，它由以下的组份和重量份组成： 

其中所述助剂是含有9%铂络合物的硅油。 

所述的低乙烯基生胶由乙烯基含量为0.04%，0.08%，0.16%，0.22%的乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶中的任三种生胶构成，所述高乙烯基生胶由3%，5%，10%这三个种类的高乙烯基生胶中的任三种生胶构成；所述的助剂包括羟基硅油，乙烯基羟基硅油，二甲基二甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，低含氢硅油，高含氢硅油中的任4种与铂络合物的组合。 

所述的白炭黑为比表面积为200、300、400的气相法白炭黑组合而成，所述三种比表面积的白炭黑的组合比例分别在1-99%中选择，并以比表面积越高的白炭黑用的越多，性能会越好为选用原则；所述的填料为瓷化粉，氧化锰，氧化锌，氧化铁，氧化镁，二氧化钛，氧化铈这些填料中的任5种组合而成。 

一种如上所述的陶瓷化硅橡胶制备方法，所述的制备方法包括如下几个步骤： 

a）吃粉捏合阶段：在捏合机中按比例加入混合生胶，然后在捏合机中按比例分批加入白炭黑吃粉，再分批平均加入助剂，总吃粉捏合时间4小时；之后将胶料倒出捏合机，放在室温下养生12小时； 

b)热炼阶段：将养生后的胶料再次投入捏合机，经搅拌成团后，开始通蒸汽升温，蒸汽压力在0.8MPa之间，使胶料缓慢升温至130度；然后开始抽真空至0.08MPa之间，这时保持胶料的温度在180℃之间，保持抽真空3小时； 

c）冷炼加填料阶段：将热炼之后的胶料切成小块，在开炼机上开炼冷却打卷之后，经过8小时的养生，再投入捏合机内，分批加入填料，保持胶料温度在50℃之间，混合均匀后出料； 

d)开炼包装阶段：将出料后的胶料切成块状，加入开炼机开炼均匀，辊间距在8mm之间，开炼至胶料光滑为止制成陶瓷化硅橡胶成品，最后按照20kg/箱进行包装。 

本发明在所述的步骤a)中，白炭黑分6次平均加入吃粉，助剂也是分6次平均加入； 

一种如上所述制备方法制成的陶瓷化硅橡胶测试方法，所述的测试方法是：将所述陶瓷化硅橡胶胶料采用双二五硫化剂在180℃下硫化10分钟制成试片，然后将试片分别测试力学 性能，得到：拉伸强度达到10.0KN/M，伸长率达到320%-360%，撕裂强度达到25KN/M。 

实施例4：本发明所述的陶瓷化硅橡胶中，使用乙烯基含量为0.04%，0.08%，0.16%，0.22%的乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶生胶中的1-3种生胶，3%，5%，10%这三个种类的高乙烯基生胶中的1-3种生胶为原料并构成320-380kg混合生胶，其中低乙烯基生胶占85-99%，高乙烯基生胶占1-15%； 

选用硅油总重11-18kg，其中铂络合物占100-1000g，它包括羟基硅油，乙烯基羟基硅油，二甲基二甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，低含氢硅油，高含氢硅油，铂络合物中2--5种硅油为助剂，其中铂络合物为必须的助剂； 

在实验室复配混合均匀后、在吃粉捏合阶段分批加入比表面积为200、300、400的气相法白炭黑160kg，三种比表面积的白炭黑比例可以从1-99%，其中比表面积越高的白炭黑用的越多，性能会越好； 

加入的填料选用瓷化粉，氧化锰，氧化锌，氧化铁，氧化镁，二氧化钛，氧化铈这些填料中的1-5种。 

上述陶瓷化硅橡胶的制备方法是： 

吃粉捏合阶段：白炭黑分7次吃粉，前2次每次3包（10kg/包），后5次每次2包。硅油也分7次平均加入。总吃粉捏合时间1-4小时。吃完粉后将胶料倒出捏合机，放在室温下养生1-12小时。 

热炼阶段：将养生后的胶料投入捏合机，搅拌成团后，开始通蒸汽升温，蒸汽压力在0.2–0.8MPa之间，使胶料缓慢升温至100-130度，时间1-3小时。当胶料温度升至100-130度后，开始抽真空，真空度在-0.02-0.08MPa之间，料温在120-180度之间保持抽真空1-3小时。 

冷炼加填料阶段：将热炼之后的胶料切成小块，在开炼机上开炼冷却打卷之后，经过1-8小时的养生，再投入捏合机内，分批加入填料，保持胶料温度在10-50度之间，混合均匀后出料 

开炼包装阶段：将出料后的胶料切成20-40kg左右的块，加入开炼机开炼均匀，辊间距在2-8mm之间，开炼至胶料光滑为止。包装规格：20kg/箱 

本发明所述陶瓷化硅橡胶的测试方法是：将硅橡胶胶料采用双二五硫化剂在175℃下硫化8分钟并制成试片，然后将试片分别测试力学性能；得到拉伸强度为10.0MPa，伸长率在350%，撕裂强度为25KN/M，比现有的市面上的胶料性能提高20%-40%。其他的物理性能及烧蚀性能均和现有国产产品的性能基本一致。本专利的陶瓷化硅橡胶做出来的制品，性能更好，不易破损，使用寿命更长。 

现有的其他国产陶瓷化硅橡胶的物理及烧蚀性能表 

表1陶瓷化耐火硅橡胶的物理性能 

2.2烧蚀性能 

2.2.1陶瓷化防火耐火硅橡胶的烧蚀性能见表2、表3； 

表2：试片在高温炉中的烧蚀结果1） 

注：1）烧蚀时间均为90min。 

表3试样在乙炔火焰中的烧蚀结果（2min断烟） 

试片厚度/mm	700～800℃×90min烧蚀后	3000℃左右氧气焊火焰
			2	陶瓷声 坚硬 瓷化	陶瓷声 坚硬 瓷化
5	陶瓷声 坚硬 瓷化	陶瓷声 坚硬 瓷化
			0.2mm陶瓷化复合带	坚硬 瓷化	坚硬 瓷化
0.4mm陶瓷化复合带	坚硬 瓷化	坚硬 瓷化
			0.8mm陶瓷化复合带	坚硬 瓷化	坚硬 瓷化

Claims (6)

1.一种陶瓷化硅橡胶，其特征在于它由以下的组份和重量份组成：

其中所述助剂是含有0.55-9%铂络合物的硅油。

2.根据权利要求1所述的陶瓷化硅橡胶，其特征在于所述的低乙烯基生胶由乙烯基含量为0.04%，0.08%，0.16%，0.22%的乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶中的1-3种生胶构成，所述高乙烯基生胶由3%，5%，10%这三个种类的高乙烯基生胶中的1-3种生胶构成；所述的助剂包括羟基硅油，乙烯基羟基硅油，二甲基二甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，低含氢硅油，高含氢硅油中的1-4种与铂络合物的组合。

3.根据权利要求1所述的陶瓷化硅橡胶，其特征在于所述的白炭黑为比表面积为200、300、400的气相法白炭黑组合而成，所述三种比表面积的白炭黑的组合比例分别在1-99%中选择，并以比表面积越高的白炭黑用的越多，性能会越好为选用原则；所述的填料为瓷化粉，氧化锰，氧化锌，氧化铁，氧化镁，二氧化钛，氧化铈这些填料中的1-5种组合而成。

4.一种如权利要求1或2或3所述的陶瓷化硅橡胶制备方法，其特征在于所述的制备方法包括如下步骤：

a）吃粉捏合阶段：在捏合机中按比例加入混合生胶，然后在捏合机中按比例分批加入白炭黑吃粉，再分批平均加入助剂，总吃粉捏合时间1-4小时；之后将胶料倒出捏合机，放在室温下养生1-12小时；

b)热炼阶段：将养生后的胶料再次投入捏合机，经搅拌成团后，开始通蒸汽升温，蒸汽压力在0.2–0.8MPa之间，使胶料缓慢升温至100-130度；然后开始抽真空至-0.02-0.08MPa之间，这时保持胶料的温度在120-180℃之间，保持抽真空1-3小时；

c）冷炼加填料阶段：将热炼之后的胶料切成小块，在开炼机上开炼冷却打卷之后，经过1-8小时的养生，再投入捏合机内，分批加入填料，保持胶料温度在10-50℃之间，混合均匀后出料；

d)开炼包装阶段：将出料后的胶料切成块状，加入开炼机开炼均匀，辊间距在2-8mm之间，开炼至胶料光滑为止制成陶瓷化硅橡胶成品。

5.根据权利要求4所述的陶瓷化硅橡胶制备方法，其特征在于：

所述的步骤a)中，白炭黑分5-7次平均加入吃粉，助剂也是分5-7次平均加入；

所述的步骤b）中，通蒸汽升温，时间1-3小时；

所述的步骤d）中，将出料后的胶料切成20-40kg左右的块，加入开炼机开炼均匀，辊间距在2-8mm之间，开炼至胶料光滑为止制成陶瓷化硅橡胶胶料；最后按照20kg/箱进行包装。

6.一种如权利要求4或5所述制备方法制成的陶瓷化硅橡胶测试方法，其特征在于所述的测试方法是：将所述陶瓷化硅橡胶胶料采用双二五硫化剂在175℃下硫化8分钟制成试片，然后将试片分别测试力学性能，得到：拉伸强度达到10.0KN/M，伸长率达到320%-360%，撕裂强度达到25KN/M。