CN110467446B - 一种耐高温硅胶垫片及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温硅胶垫片及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐高温硅胶垫片及其制备方法。一种耐高温硅胶垫片，主要由以下成分混合制成：按重量份计，液体硅橡胶7～13份、成瓷填料10～30份、助熔剂1～10份、其他填料5～30份和助剂0.5～6份；所述其他填料选自氧化铝粉或纤维或二者的混合；所述纤维优选碳纤维粉、短切碳纤维、玻璃纤维粉和短切玻璃纤维中的一种或多种；所述助剂为偶联剂、抑制剂、催化剂和交联剂中的一种或多种。本发明的硅胶垫片在高温下可保持其结构完整性，因此用于高温环境时能长久保持良好的密封性，且本身不会向冶炼金属中引入杂质。

Description

一种耐高温硅胶垫片及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，尤其是涉及一种耐高温硅胶垫片及其制备方法。
背景技术
在金属冶金领域中，不同部件之间的连接大多仅靠金属部件相互之间的接触完成的，也有一些是用有机耐火密封材料完成，但是这些材料耐高温性不佳，在使用过程中会分解，导致密封性能发生变化，甚至会导致耐火材料中的物质进入金属液中，这可能导致冶炼金属过程中吸入空气导致气体含量异常和非金属杂质过量，进而造成材料加工性能劣化以及质量不佳等。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种耐高温硅胶垫片，该硅胶垫片在高温下可保持其结构完整性，因此用于高温环境时能长久保持良好的密封性，且本身不会向冶炼金属中引入杂质。
本发明的第二目的在于提供上述耐高温硅胶垫片的制备方法，该方法简单，常温下混合后加热或紫外固化即可。
为了解决以上技术问题，本发明提供了以下技术方案：
一种耐高温硅胶垫片，主要由以下成分混合制成：
按重量份计，液体硅橡胶7～13份、成瓷填料10～30份、助熔剂1～10份、其他填料5～30份和助剂0.5～6份；
所述其他填料选自氧化铝粉或纤维或二者的混合；所述纤维优选碳纤维粉、短切碳纤维、玻璃纤维粉和短切玻璃纤维中的一种或多种；
所述助剂为偶联剂、抑制剂、催化剂和交联剂中的一种或多种。
以上配方中，纤维的加入形式可以是粉状、短切纤维等，不同形式的纤维效果有区别。
本发明的硅胶片垫片在主要成分液体硅橡胶的基础上，添加了成瓷填料以增加材料在高温下的稳定性，同时增加一定量的助熔剂及其他填料和助剂使其能够成型，同时满足密封垫的其他基本性能。
本发明中，成瓷填料与其他填料(其他填料中不含有成瓷填料)的组合是耐高温的关键，二者在高温下能够交联成更强的三维骨架结构，这样既可以将其他成分固定在三维骨架内部，避免高温下这些成分分解逸出污染加工材料，还可以提高垫片在高温下的强度，避免开裂等问题，保证高温下仍具有良好的密封性。偶联剂可以增加液体硅橡胶和填料等其他固体成分之间的粘结性，起到桥的作用。交联剂可以促进液体硅橡胶自身活性官能团相互连接产生网络结构，若配合催化剂使用则速率更快，配合抑制剂可以将交联反应限制的在一定程度内。
本发明通过改进硅胶垫片的配方不仅解决了现有产品耐高温性不佳的问题，还保证了其他性能至少保持与现有产品同等水平，甚至更优异，具体表现在以下几点：
1、本发明的硅胶垫片耐800～1100℃温度，在该温度下作为密封材料使用时，垫片不会出现变形、开裂、密封性差等问题；
2、本发明的硅胶垫片的柔软，达到ShoreA 25～80，更容易按照需求裁切成不同的形状，并且可以压缩，为实现良好的密封性提供基础；
3、本发明的硅胶垫片在高温下可以瓷化，强度增加，同时在使用后便于清理。
以上配方中，各组分的用量可以在上述范围内任意选择，例如，相对于其他组分，液体硅橡胶可取7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份等，成瓷填料可取10份、12份、15份、17份、19份、20份、25份、27份、29份、30份等，助熔剂可取1份、2份、3份、4份、5份、7份、9份、10份等，其他填料可取5份、7份、9份、10份、12份、15份、17份、19份、20份、25份、27份、29份、30份等，助剂可取0.01份、0.05份、0.1份、0.5份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、6份等。
其中，每种组分可优选以下成分。
优选地，所述成瓷填料选自云母粉、高岭土、二氧化硅和黏土中的至少一种。
成瓷填料可选用云母粉、高岭土、二氧化硅或黏土，或者云母粉与高岭土的混合，或者高岭土与二氧化硅的混合，或者高岭土、二氧化硅与黏土的混合。
优选地，所述其他填料至少含有氧化铝粉，更优选至少含有氧化铝粉和碳纤维粉。
氧化铝粉与成瓷填料在高温环境下交联成的三维结构更稳定，耐高温性以及高温强度更优异。
在此基础上若添加碳纤维则可以起到一定的补强作用，尤其是短切碳纤维比碳纤维粉的效果更佳。
优选地，所述液体硅橡胶选自二甲基硅橡胶和/或乙烯基硅橡胶。
优选地，所述助熔剂为450℃～550℃熔点的玻璃粉；优选500℃熔点左右。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选KH-570。
优选地，所述催化剂选自有机锡类催化剂、铂金催化剂、钛酸酯类催化剂和胺类催化剂中的任意一种。
优选地，所述交联剂选自多烷氧基硅烷、多丁酮肟基硅烷、多乙酰氧基硅烷、多胺基硅烷、多酰胺基硅烷、多异丙烯氧基硅烷和含氢硅油其中的任意一种。
优选地，所述抑制剂主要选用炔醇类抑制剂。
以上选择中，优选的组方如表1。
表1
Figure BDA0002182293050000041
Figure BDA0002182293050000051
Figure BDA0002182293050000061
表格中，各成分的配比满足液体硅橡胶7～13份、成瓷填料10～30份、助熔剂1～10份、其他填料5～30份和助剂0.5～6份，其中氧化铝粉与短切碳纤维的质量比优选20-25:1，还可以选择21:1、22:1、23:1、24:1。
优选地，按重量份计，液体硅橡胶8～9份、成瓷填料10～25份、助熔剂5～10份、其他填料10～30份和助剂0.5～1份。
优选地，按重量份计，所述助剂包括偶联剂0.08～2份、抑制剂0.01～0.2份、催化剂0.02～0.5份和交联剂0.2～3份；
更优选所述助剂包括偶联剂0.08～2份、抑制剂0.01～0.1份、催化剂0.02～0.3份和交联剂0.2～3份。
上述耐高温硅胶垫片的制备方法比较简单，如下：
按照配方将所有原料混合后，压延或者模压成预设厚度，再固化；
所述固化为热固化或紫外固化，热固化的条件优选为100℃以上下固化。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
(1)本发明提供的硅胶垫片耐温性能好；
(2)本发明提供的硅胶垫片柔软性好；
(3)本发明提供的硅胶垫片在高温下瓷化可保持其结构稳定性；
(4)本发明提供的硅胶垫片制备方法简单。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
制备耐高温硅胶垫片
取液体二甲基硅橡胶10kg、云母粉30kg、低熔点玻璃粉1kg、氧化铝粉及短切碳纤维30kg(二者重量比为25:1)、KH-570 0.1kg、炔醇类抑制剂0.01kg、有机锡类催化剂0.06kg和多烷氧基硅烷交联剂0.33kg。
将以上材料按照比例分步加入搅拌釜中混合均匀，抽真空后，采用双面覆离型膜的方式通过压延或者模压成预设厚度，再经过加热至100℃使胶料固化成型后即得到所述的可高温陶瓷化硅胶垫片。
实施例2
制备耐高温硅胶垫片，与实施例1的区别是成瓷填料类型不同，具体如下。
取液体二甲基硅橡胶7kg、高岭土30kg、低熔点玻璃粉1kg、氧化铝粉及短切碳纤维30kg(二者重量比为25：1)、KH-570 0.1kg、炔醇类抑制剂0.01kg、铂金催化剂0.06kg和多丁酮肟基硅烷交联剂0.33kg。
将以上材料按照比例分步加入搅拌釜中混合均匀，抽真空后，采用双面覆离型膜的方式通过压延或者模压成预设厚度，再经过加热至100℃使胶料固化成型后即得到所述的可高温陶瓷化硅胶垫片。
实施例3
制备耐高温硅胶垫片，与实施例1的区别是成瓷填料类型不同，具体如下。
取液体二甲基硅橡胶13kg、二氧化硅30kg、低熔点玻璃粉1kg、氧化铝粉及短切碳纤维30kg(二者重量比为20：1)、KH-570 0.5kg、炔醇类抑制剂0.03kg、钛酸酯类催化剂0.1kg和多乙酰氧基硅烷交联剂3kg。
将以上材料按照比例分步加入搅拌釜中混合均匀，抽真空后，采用双面覆离型膜的方式通过压延或者模压成预设厚度，再经过加热至100℃使胶料固化成型后即得到所述的可高温陶瓷化硅胶垫片。
实施例4
制备耐高温硅胶垫片，与实施例1的区别是成瓷填料类型不同，具体如下。
取液体二甲基硅橡胶12kg、黏土10kg、低熔点玻璃粉10kg、氧化铝粉及短切碳纤维20kg(二者重量比为23：1)、KH-570 0.4kg、炔醇类抑制剂0.02kg、胺类催化剂0.05kg和多酰胺基硅烷交联剂0.2kg。
将以上材料按照比例分步加入搅拌釜中混合均匀，抽真空后，采用双面覆离型膜的方式通过压延或者模压成预设厚度，再经过加热至100℃使胶料固化成型后即得到所述的可高温陶瓷化硅胶垫片。
实施例5
制备耐高温硅胶垫片，与实施例1的区别是液体硅橡胶类型不同，具体如下。
取液体乙烯基硅橡胶8kg、云母粉20kg、低熔点玻璃粉5kg、氧化铝粉及短切碳纤维5kg(二者重量比为22：1)、KH-570 0.4kg、炔醇类抑制剂0.03kg、铂金催化剂0.08kg和多异丙烯氧基硅烷交联剂2kg。
将以上材料按照比例分步加入搅拌釜中混合均匀，抽真空后，采用双面覆离型膜的方式通过压延或者模压成预设厚度，再经过加热至100℃使胶料固化成型后即得到所述的可高温陶瓷化硅胶垫片。
实施例6
制备耐高温硅胶垫片，与实施例1的区别是其他填料类型不同，具体如下。
取液体二甲基硅橡胶8kg、云母粉10kg、低熔点玻璃粉10kg、氧化铝粉和短切碳纤维30kg(二者重量比为24：1)、KH-570 0.5kg、炔醇类抑制剂0.06kg、钛酸酯类催化剂0.15kg和含氢硅油2kg。
将以上材料按照比例分步加入搅拌釜中混合均匀，抽真空后，采用双面覆离型膜的方式通过压延或者模压成预设厚度，再经过加热至100℃使胶料固化成型后即得到所述的可高温陶瓷化硅胶垫片。
实施例7
制备耐高温硅胶垫片，与实施例1的区别是其他填料类型不同，具体如下。
取液体二甲基硅橡胶9kg、云母粉25kg、低熔点玻璃粉5kg、氧化铝粉及碳纤维粉30kg(二者重量比为21:1)、KH-570 0.3kg、炔醇类抑制剂0.09kg、胺类催化剂0.15kg和多酰胺基硅烷交联剂1.5kg。
将以上材料按照比例分步加入搅拌釜中混合均匀，抽真空后，采用双面覆离型膜的方式通过压延或者模压成预设厚度，再经过加热至100℃使胶料固化成型后即得到所述的可高温陶瓷化硅胶垫片。
对照例
制备耐高温硅胶垫片，与实施例1的区别是没有成瓷填料和助熔剂，具体如下。
取液体二甲基硅橡胶10kg、氧化铝粉及短切碳纤维30kg(二者重量比为25:1)、偶联剂0.1kg、抑制剂0.01kg、催化剂0.06kg和交联剂0.33kg。
将以上材料按照比例分步加入搅拌釜中混合均匀，抽真空后，采用双面覆离型膜的方式通过压延或者模压成预设厚度(每个垫片的重量与实施例1相同)，再经过加热至100℃使胶料固化成型后即得到所述的可高温陶瓷化硅胶垫片。
以上实施例以及对照例所得硅胶垫片在固化成型后均具有较好的柔韧性，硬度均可达Shore A 25～80，具有一定的压缩性，可以根据要求裁切成不同的形状。不同的是经过800～1100℃高温后，实施例所得硅胶垫片仍具有良好的结构稳定性，而对照例所得垫片则容易粉化，不再具有密封性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种耐高温硅胶垫片，其特征在于，主要由以下成分混合制成：
按重量份计，液体硅橡胶7~13份、成瓷填料10~30份、助熔剂1~10份、其他填料5~30份和助剂0.5~6份；
所述其他填料选自氧化铝粉和纤维二者的混合；所述纤维为碳纤维粉、短切碳纤维、玻璃纤维粉和短切玻璃纤维中的一种或多种；
所述助剂为偶联剂、抑制剂、催化剂和交联剂中的一种或多种；
所述成瓷填料选自云母粉、二氧化硅和黏土中的至少一种；
所述液体硅橡胶选自二甲基硅橡胶和乙烯基硅橡胶中的一种或两种混合；
其中，耐高温硅胶垫片的制备方法包括：按照配方将所有原料混合后，压延或者模压成预设厚度，再固化。
2.根据权利要求1所述的耐高温硅胶垫片，其特征在于，所述助熔剂为450℃~550℃熔点的玻璃粉。
3.根据权利要求1所述的耐高温硅胶垫片，其特征在于，所述其他填料至少含有氧化铝粉和碳纤维粉。
4.根据权利要求1所述的耐高温硅胶垫片，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
5.根据权利要求1所述的耐高温硅胶垫片，其特征在于，所述偶联剂为KH-570。
6.根据权利要求1所述的耐高温硅胶垫片，其特征在于，所述催化剂选自有机锡类催化剂、铂金催化剂、钛酸酯类催化剂和胺类催化剂中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的耐高温硅胶垫片，其特征在于，所述交联剂选自多烷氧基硅烷、多丁酮肟基硅烷、多乙酰氧基硅烷、多胺基硅烷、多酰胺基硅烷、多异丙烯氧基硅烷和含氢硅油其中的任意一种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的耐高温硅胶垫片，其特征在于，按重量份计，液体硅橡胶8~9份、成瓷填料10~25份、助熔剂5~10份、其他填料10~30份和助剂0.5~1份。
9.根据权利要求1-7任一项所述的耐高温硅胶垫片，其特征在于，按重量份计，所述助剂包括偶联剂0.08~2份、抑制剂0.01~0.2份、催化剂0.02~0.5份和交联剂0.2~3份。
10.根据权利要求1-7任一项所述的耐高温硅胶垫片，其特征在于，按重量份计，所述其他填料为质量比为20-25:1的氧化铝粉和碳纤维。
11.权利要求1-10任一项所述的耐高温硅胶垫片的制备方法，其特征在于，包括：
按照配方将所有原料混合后，压延或者模压成预设厚度，再固化。
12.根据权利要求11所述的耐高温硅胶垫片的制备方法，其特征在于，所述固化为100℃以上热固化。
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