CN107141810A - 一种改性硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种改性硅橡胶及其制备方法。所述改性硅橡胶由以下重量百分含量的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶27‑38%，硼纤维5‑10%，陶瓷微粉 10‑15%，白炭黑8‑13%，改性树木灰烬1‑3%，羟基硅油0.5‑1.0%，硫化剂0.4‑0.8%和阻燃剂30‑40%。本发明各原料协同作用，制备方法简单，所得改性硅橡胶密度小，质量轻，硬度合适，拉伸强度大，老化性能优异，拉伸伸长率高，撕裂强度高，韧性好，弹性好，阻燃性能好，可广泛应用于电缆封堵材料。

Description

一种改性硅橡胶及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种改性硅橡胶及其制备方法。

背景技术

目前国际电力行业，对电缆封堵材料和装置还是沿用早期的基于无机和有机的软质阻燃材料，封堵效果十分依赖材料本身的理化特性，容易受外界紫外线温度、温度、污秽度因素的影响，随着使用时间的加长，性能会进一步下降，以及对啮齿类动物防护能力也是有限的，不能对电缆和墙体或者柜体之间形成长期坚韧有效的密封。

中国专利CN10044165C公开了一种用于现代建筑孔洞进行封堵的无卤素低密度防火密封堵料。其特点是该无卤素防火密封堵料采用硅橡胶为胶粘材料，配以甲基硅油、氢氧化铝、正硅酸乙酷、有机锡等成份，经配制、搅拌、硫化而成。该无卤素防火密封堵料密度小，并具有良好的流动性，封堵后气密、水密性好，遇火燃烧时不会产生有毒气体，从而彻底解决了以氯化石蜡为原料的堵料遇火分解有毒气体的缺点。但是，该专利所制备的橡胶抗撕拉强度低，弹性差，不适合电缆的封堵。

中国专利申请CN105949747A公开了一种电气柜封堵结构。所述电气柜的底面为复合防火板，所述复合防火板的下方为电缆井，所述复合防火板上设置有若干供电缆通过的孔洞，孔洞与电缆之间通过防火胶泥进行封堵，所述孔洞为倒锥形。所述防火胶泥由以下重量份数计的原料制成，异氰酸酯100份、四溴苯酐二醇40-60份、甲基乙烯基硅橡胶30-60份、硼硅酸盐10-30份、甲基磷酸二甲酯10-20份、聚丁烯油20-40份、聚乙基硅氧烷20-40份、云母粉20-30份、滑石粉10-20份、抗氧剂BHT5-10份。该专利防水、防尘、防有毒气体。防火阻燃、有韧性、重量轻，不会破碎或塌落。便于二次施工，成型后的封堵面可以用钻头钻孔，不会怕破坏整体结构，二次施工就位后，再用防火胶泥封堵即可。但是，该专利防火胶泥原料种类复杂，成本高。

中国专利申请CN105694471A公开了一种陶瓷化耐火硅橡胶的制备方法，该橡胶包含甲基乙烯基硅橡胶100 份、白炭黑20-50 份、羟基硅油2-10 份、偶联剂1-5 份、瓷化粉25-100 份、热稳定剂2-5 份、阻燃剂10-40份、硫化剂1-2 份。其制备方法为：在捏合机中加入甲基乙烯基硅橡胶，再加入白炭黑和羟基硅油，于80℃的温度下混炼30min，之后加入偶联剂、瓷化粉、热稳定剂和阻燃剂，混炼1-1.5h，将温度升至100℃并保持高真空30min，冷却至室温后在开炼机上加入硫化剂混炼，即可制得陶瓷化耐火硅橡胶。该橡胶在常温下具有良好的力学性能和电学性能，不含卤素，燃烧时无烟、无毒，能够很快熄灭并形成陶瓷化壳体保证内部的完整。但是，该专利硅橡胶弹性差，不适合电缆封堵材料。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种改性硅橡胶及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改性硅橡胶，由以下重量百分含量的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶27-38%，硼纤维5-10%，陶瓷微粉 10-15%，白炭黑8-13%，改性树木灰烬1-3%，羟基硅油0.5-1.0%，硫化剂0.4-0.8%和阻燃剂30-40%。

优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶的型号为110-2。

优选地，所述改性树木灰烬的制备方法包括以下步骤：树木灰烬采用质量分数10-15%双氧水浸泡2-3h后，再用去离子水洗涤至中性，烘干；然后加入树木灰烬重量2-3% 的纳米碳、1-2% 的聚异丁烯、2-3% 的柠檬酸三丁酯、1-2% 的氢氧化铝和1-2%的硅烷偶联剂，高速2000-3000r/min 搅拌20-30min，烘干粉碎，即得。

优选地，所述的硅烷偶联剂为KH550或者KH560。

优选地，所述的硫化剂为双二五硫化剂。

优选地，所述的阻燃剂为氢氧化铝或者氢氧化镁。

一种上述的改性硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将甲基乙烯基硅橡胶、硼纤维、陶瓷微粉、白炭黑、改性树木灰烬、阻燃剂加入开炼机中，25-35℃条件下混炼5-10min，得到胶料，然后加入羟基硅油和硫化剂，60-80℃条件下混炼3-5min，然后薄通5-6次，出片；

（2）将步骤（1）片料放入平板硫化机中，硫化15-20min，即得。

优选地，步骤（2）所述的硫化温度为155-165℃，压力为10-15Mpa。

本发明的积极有益效果：

1. 本发明各种原料配合使用，甲基乙烯基硅橡胶，耐高、低温性，可在-50~250℃下长期工作；防潮、电绝缘性，耐电弧，电晕性；耐老化、耐臭氧性；表面不粘性和憎水性；压缩变形小，耐饱和蒸汽性。树木灰烬经过改性，可改善硅橡胶的韧性、弹性和耐腐蚀性。各原料协同作用，所得改性硅橡胶密度1.02-1.10 g/cm³，密度小，质量轻；邵氏硬度为62-64度，硬度合适；拉伸强度为10.8-12.0MPa，拉伸强度大，老化性能优异；拉伸伸长率374%-421%，拉伸伸长率高；撕裂强度25.8-27.8 kN/m，撕裂强度高，韧性好；回弹性63-70%，弹性好；阻燃等级为V-0级，阻燃性能好；本发明改性硅橡胶综合性能优异，可广泛应用于电缆封堵材料。

2. 本发明原料种类少，制备方法简单，较低的温度条件下实现各种原料混合均匀，成本低廉。

具体实施方式

下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。

实施例1

一种改性硅橡胶，由以下重量百分含量的原料制成：110-2型甲基乙烯基硅橡胶27%，硼纤维5%，陶瓷微粉 12%，白炭黑12%，改性树木灰烬3%，羟基硅油0.5%，硫化剂双二五硫化剂0.5%和阻燃剂氢氧化铝40%。

所述改性树木灰烬的制备方法包括以下步骤：树木灰烬采用质量分数15%双氧水浸泡2.5h后，再用去离子水洗涤至中性，烘干；然后加入树木灰烬重量3% 的纳米碳、1% 的聚异丁烯、2% 的柠檬酸三丁酯、1.5% 的氢氧化铝和1%的硅烷偶联剂KH550，高速3000r/min搅拌20min，烘干粉碎，即得。

上述改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将甲基乙烯基硅橡胶、硼纤维、陶瓷微粉、白炭黑、改性树木灰烬、阻燃剂加入开炼机中，25℃条件下混炼10min，得到胶料，然后加入羟基硅油和硫化剂，70℃条件下混炼4min，然后薄通5次，出片；

（2）将步骤（1）片料放入平板硫化机中，在155℃、15Mpa条件下硫化15min，即得。

实施例2

一种改性硅橡胶，由以下重量百分含量的原料制成：110-2型甲基乙烯基硅橡胶28%，硼纤维8%，陶瓷微粉 15%，白炭黑11.5%，改性树木灰烬3%，羟基硅油0.7%，硫化剂双二五硫化剂0.8%和阻燃剂氢氧化镁33%。

所述改性树木灰烬的制备方法包括以下步骤：树木灰烬采用质量分数12%双氧水浸泡2h后，再用去离子水洗涤至中性，烘干；然后加入树木灰烬重量2% 的纳米碳、1.5% 的聚异丁烯、3% 的柠檬酸三丁酯、1% 的氢氧化铝和1.2%的硅烷偶联剂KH560，高速2000r/min搅拌30min，烘干粉碎，即得。

上述改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将甲基乙烯基硅橡胶、硼纤维、陶瓷微粉、白炭黑、改性树木灰烬、阻燃剂加入开炼机中，30℃条件下混炼8min，得到胶料，然后加入羟基硅油和硫化剂，60℃条件下混炼5min，然后薄通6次，出片；

（2）将步骤（1）片料放入平板硫化机中，在160℃、12Mpa条件下硫化18min，即得。

实施例3

一种改性硅橡胶，由以下重量百分含量的原料制成：110-2型甲基乙烯基硅橡胶30%，硼纤维10%，陶瓷微粉 13%，白炭黑10%，改性树木灰烬1%，羟基硅油0.6%，硫化剂双二五硫化剂0.4%和阻燃剂氢氧化铝35%。

所述改性树木灰烬的制备方法包括以下步骤：树木灰烬采用质量分数10%双氧水浸泡3h后，再用去离子水洗涤至中性，烘干；然后加入树木灰烬重量2% 的纳米碳、1% 的聚异丁烯、3% 的柠檬酸三丁酯、2% 的氢氧化铝和1.5%的硅烷偶联剂KH560，高速2000r/min搅拌25min，烘干粉碎，即得。

上述改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将甲基乙烯基硅橡胶、硼纤维、陶瓷微粉、白炭黑、改性树木灰烬、阻燃剂加入开炼机中，35℃条件下混炼5min，得到胶料，然后加入羟基硅油和硫化剂，70℃条件下混炼4min，然后薄通6次，出片；

（2）将步骤（1）片料放入平板硫化机中，在165℃、11Mpa条件下硫化20min，即得。

实施例4

一种改性硅橡胶，由以下重量百分含量的原料制成：110-2型甲基乙烯基硅橡胶30.5%，硼纤维6%，陶瓷微粉 12%，白炭黑10.5%，改性树木灰烬2%，羟基硅油0.6%，硫化剂双二五硫化剂0.4%和阻燃剂氢氧化镁38%。

所述改性树木灰烬的制备方法包括以下步骤：树木灰烬采用质量分数15%双氧水浸泡2.5h后，再用去离子水洗涤至中性，烘干；然后加入树木灰烬重量3% 的纳米碳、2% 的聚异丁烯、2.5% 的柠檬酸三丁酯、1% 的氢氧化铝和2%的硅烷偶联剂KH550，高速3000r/min搅拌30min，烘干粉碎，即得。

上述改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将甲基乙烯基硅橡胶、硼纤维、陶瓷微粉、白炭黑、改性树木灰烬、阻燃剂加入开炼机中，30℃条件下混炼10min，得到胶料，然后加入羟基硅油和硫化剂，70℃条件下混炼5min，然后薄通5次，出片；

（2）将步骤（1）片料放入平板硫化机中，在155℃、10Mpa条件下硫化20min，即得。

实施例5

一种改性硅橡胶，由以下重量百分含量的原料制成：110-2型甲基乙烯基硅橡胶32%，硼纤维9%，陶瓷微粉 10%，白炭黑10.6%，改性树木灰烬1%，羟基硅油0.8%，硫化剂双二五硫化剂0.6%和阻燃剂氢氧化铝36%。

所述改性树木灰烬的制备方法包括以下步骤：树木灰烬采用质量分数15%双氧水浸泡3h后，再用去离子水洗涤至中性，烘干；然后加入树木灰烬重量2% 的纳米碳、2% 的聚异丁烯、2.5% 的柠檬酸三丁酯、1.5% 的氢氧化铝和2%的硅烷偶联剂KH550，高速3000r/min搅拌25min，烘干粉碎，即得。

上述改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将甲基乙烯基硅橡胶、硼纤维、陶瓷微粉、白炭黑、改性树木灰烬、阻燃剂加入开炼机中，35℃条件下混炼8min，得到胶料，然后加入羟基硅油和硫化剂，70℃条件下混炼4min，然后薄通6次，出片；

（2）将步骤（1）片料放入平板硫化机中，在160℃、12Mpa条件下硫化16min，即得。

实施例6

一种改性硅橡胶，由以下重量百分含量的原料制成：110-2型甲基乙烯基硅橡胶35%，硼纤维9%，陶瓷微粉 12%，白炭黑8.5%，改性树木灰烬2%，羟基硅油1.0%，硫化剂双二五硫化剂0.5%和阻燃剂氢氧化镁32%。

所述改性树木灰烬的制备方法包括以下步骤：树木灰烬采用质量分数12%双氧水浸泡2h后，再用去离子水洗涤至中性，烘干；然后加入树木灰烬重量3% 的纳米碳、1.5% 的聚异丁烯、3% 的柠檬酸三丁酯、2% 的氢氧化铝和1%的硅烷偶联剂KH560，高速2000r/min搅拌30min，烘干粉碎，即得。

上述改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将甲基乙烯基硅橡胶、硼纤维、陶瓷微粉、白炭黑、改性树木灰烬、阻燃剂加入开炼机中，35℃条件下混炼8min，得到胶料，然后加入羟基硅油和硫化剂，80℃条件下混炼3min，然后薄通6次，出片；

（2）将步骤（1）片料放入平板硫化机中，在160℃、12Mpa条件下硫化16min，即得。

实施例7

一种改性硅橡胶，由以下重量百分含量的原料制成：110-2型甲基乙烯基硅橡胶36%，硼纤维5%，陶瓷微粉 14%，白炭黑13%，改性树木灰烬1%，羟基硅油0.6%，硫化剂双二五硫化剂0.4%和阻燃剂氢氧化铝30%。

所述改性树木灰烬的制备方法包括以下步骤：树木灰烬采用质量分数10%双氧水浸泡3h后，再用去离子水洗涤至中性，烘干；然后加入树木灰烬重量2% 的纳米碳、2% 的聚异丁烯、2% 的柠檬酸三丁酯、2% 的氢氧化铝和1.5%的硅烷偶联剂KH550，高速3000r/min搅拌20min，烘干粉碎，即得。

上述改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将甲基乙烯基硅橡胶、硼纤维、陶瓷微粉、白炭黑、改性树木灰烬、阻燃剂加入开炼机中，30℃条件下混炼10min，得到胶料，然后加入羟基硅油和硫化剂，70℃条件下混炼3min，然后薄通6次，出片；

（2）将步骤（1）片料放入平板硫化机中，在160℃、15Mpa条件下硫化20min，即得。

实施例8

一种改性硅橡胶，由以下重量百分含量的原料制成：110-2型甲基乙烯基硅橡胶38%，硼纤维5%，陶瓷微粉 13%，白炭黑8%，改性树木灰烬1.3%，羟基硅油0.9%，硫化剂双二五硫化剂0.8%和阻燃剂氢氧化镁33%。

所述改性树木灰烬的制备方法包括以下步骤：树木灰烬采用质量分数15%双氧水浸泡2h后，再用去离子水洗涤至中性，烘干；然后加入树木灰烬重量2% 的纳米碳、2% 的聚异丁烯、2.5% 的柠檬酸三丁酯、1% 的氢氧化铝和2%的硅烷偶联剂KH560，高速3000r/min搅拌30min，烘干粉碎，即得。

上述改性橡胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将甲基乙烯基硅橡胶、硼纤维、陶瓷微粉、白炭黑、改性树木灰烬、阻燃剂加入开炼机中，30℃条件下混炼5min，得到胶料，然后加入羟基硅油和硫化剂，60℃条件下混炼5min，然后薄通5次，出片；

（2）将步骤（1）片料放入平板硫化机中，在155℃、12Mpa条件下硫化18min，即得。

对比实施例1

本实施例改性橡胶配方和制备方法与实施例5相似，相同之处不重述，有些不同的是：所述的110-2型甲基乙烯基硅橡胶替换为乙基硅橡胶。

对比实施例2

本实施例改性橡胶配方和制备方法与实施例5相似，相同之处不重述，有些不同的是：所述的110-2型甲基乙烯基硅橡胶替换为甲基苯基乙烯基硅橡胶。

对比实施例3

本实施例改性橡胶配方和制备方法与实施例5相似，相同之处不重述，有些不同的是：省略改性树木灰烬的使用，同时110-2型甲基乙烯基硅橡胶百分含量增加为33%。

对比实施例4

本实施例改性橡胶配方和制备方法与实施例5相似，相同之处不重述，有些不同的是：所述的硫化剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰。

对本发明实施例1-8和对比实施例1-4制备的改性硅橡胶性能进行检测，检测结果见表1。

表1 本发明实施例1-8制备的改性硅橡胶的检测结果

由表1可知，相比较与对比实施例1-4，对比实施例1和2采用不同的硅橡胶作为基材，所得材料的拉伸强度、拉伸伸长率和撕裂强度下降明显；对比实施例3省略改性树木灰烬的使用，所得材料的密度和硬度变大，回弹率下降，封堵效果差；对比实施例4采用不同的硫化剂，密度、硬度变大，强度、回弹率降低，综合性能下降。

本发明实施例1-8制备的改性硅橡胶性能优异，密度1.02-1.10 g/cm³，密度小，质量轻；邵氏硬度为62-64度，硬度合适；拉伸强度为10.8-12.0MPa，拉伸强度大，老化性能优异；拉伸伸长率374%-421%，拉伸伸长率高；撕裂强度25.8-27.8 kN/m，撕裂强度高，韧性好；回弹性63-70%，弹性好；阻燃等级为V-0级，阻燃性能好；本发明改性硅橡胶综合性能优异，可广泛应用于电缆封堵材料。

Claims (8)

1.一种改性硅橡胶，其特征在于，由以下重量百分含量的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶27-38%，硼纤维5-10%，陶瓷微粉 10-15%，白炭黑8-13%，改性树木灰烬1-3%，羟基硅油0.5-1.0%，硫化剂0.4-0.8%和阻燃剂30-40%。

2.根据权利要求1所述的改性硅橡胶，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶的型号为110-2。

3.根据权利要求1所述的改性硅橡胶，其特征在于，所述改性树木灰烬的制备方法包括以下步骤：树木灰烬采用质量分数10-15%双氧水浸泡2-3h后，再用去离子水洗涤至中性，烘干；然后加入树木灰烬重量2-3% 的纳米碳、1-2% 的聚异丁烯、2-3% 的柠檬酸三丁酯、1-2%的氢氧化铝和1-2%的硅烷偶联剂，高速2000-3000r/min 搅拌20-30min，烘干粉碎，即得。

4.根据权利要求3所述的改性硅橡胶，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为KH550或者KH560。

5.根据权利要求1所述的改性硅橡胶，其特征在于，所述的硫化剂为双二五硫化剂。

6.根据权利要求1所述的改性硅橡胶，其特征在于，所述的阻燃剂为氢氧化铝或者氢氧化镁。

7.一种权利要求1所述的改性硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将甲基乙烯基硅橡胶、硼纤维、陶瓷微粉、白炭黑、改性树木灰烬、阻燃剂加入开炼机中，25-35℃条件下混炼5-10min，得到胶料，然后加入羟基硅油和硫化剂，60-80℃条件下混炼3-5min，然后薄通5-6次，出片；

（2）将步骤（1）片料放入平板硫化机中，硫化15-20min，即得。

8.根据权利要求7所述的改性硅橡胶的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的硫化温度为155-165℃，压力为10-15Mpa。