CN106905702A - 制备纳米改性硅橡胶的方法 - Google Patents

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Abstract

制备纳米改性硅橡胶的方法，属于绝缘橡胶材料技术领域。本发明的步骤1、改性纳米材料的制备：将6‑8层的石墨烯或白石墨烯用表面活性剂处理，得到改性纳米材料粉体；步骤2、将硅橡胶、氧化石墨烯及步骤1中得到的改性纳米材料粉体在开炼机或密炼机中进行混炼均匀，混炼具体为先加入软化剂和粉末状填充剂进行第一阶段的粗混炼，胶料经冷却和放置一定时间后，再加硫黄和促进剂进行第二阶段混炼，所述硅橡胶为疏水性白炭黑增强硅橡胶，得到橡胶复合材料。本发明中，采用疏水性白炭黑增强硅橡胶，缩短了胶料的混炼时间，降低了硅胶的硬度和拉伸强度，提高了硅胶的延伸率。

Description

制备纳米改性硅橡胶的方法
技术领域
本发明涉及一种硅橡胶的制备方法，具体涉及一种制备纳米改性硅橡胶的方法，属于绝艳橡胶材料技术领域。
背景技术
随着空间电荷测量技术在近30年的巨大进步，电介质空间电荷研究成为国际研究热点。国内外许多研究表明：介质中的空间电荷现象与介质老化和击穿机制密切相关。而电缆运行中的发热导致绝缘温度梯度分布，温度梯度效应使得直流电压下双层介质的空间电荷特性变得更为复杂。研究表明：在直流电压作用下，硅橡胶中存在着空间电荷的注入，且空间电荷随加压作用时间的增加，并有逐渐向另一极迁移的现象。硅橡胶中空间电荷电量的增加，对应表面电荷去掉后硅橡胶憎水性的下降。研究发现：在高场强范围内，硅橡胶的空间电荷分布中异极性电荷仍处主导地位，但电荷的注入效应十分明显，尤其在介质中部，空间电荷的极性决定于功函数较低的金属电极的极性。在高场强下空间电荷的不稳定性可作为硅橡胶击穿的征兆。通过测量硅橡胶中空间电荷的分布，发现在场强相对较低(5kV/mm)与较高(60kV/mm，70kV/mm)时，电极附近介质中的电荷分布均为异极性电荷，但其形成机理完全不同；而在中场强(10kV/mm，30kV/mm)下可出现同极性电荷。研究人员研究了温度梯度场下SR与XLPE界面上空间电荷的形成机理。研究表明：随着纳米氧化铝质量份数的增加，相同外加场强下，硅橡胶试品的空间电荷积聚量增加，撤压后消散也更为迅速。随着纳米氧化铝质量份数的增加，硅橡胶试品的迁移率增大，陷阱深度则随之逐渐减小，使得空间电荷的积聚和消散变得更为容易。
传统的橡胶制品已不能满足迅速发展的需求。橡胶改性是提高材料性能的有效途径，而纳米材料氧化石墨烯、石墨烯和白石墨烯以其独特的分子结构及特性在增强橡胶功能化方面极具应用潜力。目前亟待解决纳米材料/橡胶复合材料的两个关键问题是纳米材料的分散以及与基体界面的相互作用。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，根据本发明的一个方面，本发明旨在提出一种制备纳米改性硅橡胶的方法，来解决上述技术问题。
本发明所采取的方案为：制备纳米改性硅橡胶的方法，
具体方法为，
步骤1、改性纳米材料的制备：将6-8层的石墨烯或白石墨烯用表面活性剂处理，得到改性纳米材料粉体；
步骤2、将硅橡胶、氧化石墨烯及步骤1中得到的改性纳米材料粉体在开炼机或密炼机中进行混炼均匀，混炼具体为先加入软化剂和粉末状填充剂进行第一阶段的粗混炼，胶料经冷却和放置一定时间后，再加硫黄和促进剂进行第二阶段混炼，所述硅橡胶为疏水性白炭黑增强硅橡胶，得到橡胶复合材料。
进一步地：步骤1中所述表面活性剂处理方式为在质量浓度为0.1％的表面活性剂的水溶液浸泡24h，50℃真空干燥48h。
进一步地：步骤1中处理所述石墨烯的表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、木质素磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮中的一种；处理所述白石墨烯的表面活性剂包括长链路易斯碱、长链路易斯酸、季铵化物、磺酸化物、非离子型表面活性剂中的一种。
进一步地：所述长链路易斯碱为胺类；所述长链路易斯酸为硼烷类；所述季铵化物为烷基三甲基季铵盐、烷基二甲基苄基季铵盐、二烷基二甲基季铵盐中的一种；所述磺酸化物为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、甘胆酸钠中的一种；所述非离子型表面活性剂为聚醚、聚酯、聚乙烯醇、纤维素衍生物中的一种。
本发明具有以下有益效果：
本发明中，采用疏水性白炭黑增强硅橡胶，缩短了胶料的混炼时间，降低了硅胶的硬度和拉伸强度，提高了硅胶的延伸率；
将石墨烯、白石墨烯经表面改性后以填料的方式加入到橡胶中，而氧化石墨烯本身含有丰富的官能团，保证了纳米材料在橡胶中的良好分散；
改性石墨烯、氧化石墨烯或改性白石墨烯有良好的隔离气体的性能和高的强度，少量添加即能大幅度提高橡胶的阻隔性能和机械强度而其他性能不受影响；
本发明的橡胶复合材料制备工艺简单、生产成本低、无环境污染，易于实现大规模的工业化生产。
具体实施方式
在下文中将对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
具体实施方式一、制备纳米改性硅橡胶的方法，具体方法为，
步骤1、改性纳米材料的制备：将6-8层的石墨烯或白石墨烯用表面活性剂处理，得到改性纳米材料粉体；
步骤2、将硅橡胶、氧化石墨烯及步骤1中得到的改性纳米材料粉体在开炼机或密炼机中进行混炼均匀，混炼具体为先加入软化剂和粉末状填充剂进行第一阶段的粗混炼，胶料经冷却和放置一定时间后，再加硫黄和促进剂进行第二阶段混炼，所述硅橡胶为疏水性白炭黑增强硅橡胶，得到橡胶复合材料。
步骤1中所述表面活性剂处理方式为在质量浓度为0.1％的表面活性剂的水溶液浸泡24h，50℃真空干燥48h。
步骤1中处理所述石墨烯的表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、木质素磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮中的一种；处理所述白石墨烯的表面活性剂包括长链路易斯碱、长链路易斯酸、季铵化物、磺酸化物、非离子型表面活性剂中的一种。
所述长链路易斯碱为胺类；所述长链路易斯酸为硼烷类；所述季铵化物为烷基三甲基季铵盐、烷基二甲基苄基季铵盐、二烷基二甲基季铵盐中的一种；所述磺酸化物为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、甘胆酸钠中的一种；所述非离子型表面活性剂为聚醚、聚酯、聚乙烯醇、纤维素衍生物中的一种。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (4)

1.制备纳米改性硅橡胶的方法，其特征在于：具体方法为，
步骤1、改性纳米材料的制备：将6-8层的石墨烯或白石墨烯用表面活性剂处理，得到改性纳米材料粉体；
步骤2、将硅橡胶、氧化石墨烯及步骤1中得到的改性纳米材料粉体在开炼机或密炼机中进行混炼均匀，混炼具体为先加入软化剂和粉末状填充剂进行第一阶段的粗混炼，胶料经冷却和放置一定时间后，再加硫黄和促进剂进行第二阶段混炼，所述硅橡胶为疏水性白炭黑增强硅橡胶，得到橡胶复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备纳米改性硅橡胶的方法，其特征在于：步骤1中所述表面活性剂处理方式为在质量浓度为0.1％的表面活性剂的水溶液浸泡24h，50℃真空干燥48h。
3.根据权利要求1所述的制备纳米改性硅橡胶的方法，其特征在于：步骤1中处理所述石墨烯的表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、木质素磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮中的一种；处理所述白石墨烯的表面活性剂包括长链路易斯碱、长链路易斯酸、季铵化物、磺酸化物、非离子型表面活性剂中的一种。
4.根据权利要求3所述的制备纳米改性硅橡胶的方法，其特征在于：所述长链路易斯碱为胺类；所述长链路易斯酸为硼烷类；所述季铵化物为烷基三甲基季铵盐、烷基二甲基苄基季铵盐、二烷基二甲基季铵盐中的一种；所述磺酸化物为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、木质素磺酸钠、甘胆酸钠中的一种；所述非离子型表面活性剂为聚醚、聚酯、聚乙烯醇、纤维素衍生物中的一种。
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