CN110511570A - 一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,涉及橡胶技术领域。本发明为一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,按重量份计包括以下组分:硅橡胶75‑89份、硫化剂2.5‑3份、三氧化二铁3‑4.5份、氧化铈1.5‑2份、填料15‑23份、氧化石墨烯2.5‑3.8份、二氧化钛1.5‑2.3份、纳米氧化锌2‑3份。本发明中以三氧化二铁、氧化铈复合作为增强橡胶耐热性的添加物,在较高温度时有效阻止分子链的增长,能够很好的增加硅橡胶的耐热性。添加氧化石墨烯和二氧化钛,通过使自由基猝灭实现抗辐射性,提高硅橡胶的耐辐射能力。本发明的硅橡胶的具有很好的机械性能,耐高温、耐辐射性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域,具体涉及一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料。
背景技术
橡胶(Rubber)是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料,在室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产生较大形变,除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物,它的玻璃化转变温度(T g)低,分子量往往很大,大于几十万。
早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳,加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。高弹性的高分子化合物。分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成;合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。
特种型橡胶指具有某些特殊性能的橡胶。主要有:①丁腈橡胶,简称NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚制得。耐油、耐老化性能好,可在120℃的空气中或在150℃的油中长期使用。此外,还具有耐水性、气密性及优良的粘结性能。②硅橡胶,主链由硅氧原子交替组成,在硅原子上带有有机基团。耐高低温 ,耐臭氧,电绝缘性好。③氟橡胶,分子结构中含有氟原子的合成橡胶。通常以共聚物中含氟单元的氟原子数目来表示,如氟橡胶23,是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡胶耐高温、耐油、耐化学腐蚀。④聚硫橡胶,由二卤代烷与碱金属或碱土金属的多硫化物缩聚而成。有优异的耐油和耐溶剂性,但强度不高,耐老化性、加工性不好,有臭味,多与丁腈橡胶并用。此外,还有聚氨酯橡胶、氯醇橡胶、丙烯酸酯橡胶等。
硅橡胶由硅、氧原子形成主链,侧链为含碳基团,用量最大是侧链为乙烯的硅橡胶。既耐热,又耐寒,使用温度在100-300℃之间,它具有优异的耐气候性和耐臭氧性以用良好的绝缘性。缺点是强度低,抗撕裂性能差,耐磨性能也差。硅橡胶主要用于航空工业、电气工业、食品工业及医疗工业等方面。
现有技术中生产的硅橡胶耐热性差,抗氧化能力弱,容易老化,进而缩短橡胶的使用寿命,另外在一些应用于电力、通信行业的硅橡胶要求要有很好的耐辐射的性能,现有的硅橡胶的耐辐射性很差。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,具有很好的机械性能,耐高温、耐辐射性能优良。
本发明为一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,按重量份计包括以下组分:硅橡胶75-89份、硫化剂2.5-3份、三氧化二铁3-4.5份、氧化铈1.5-2份、填料15-23份、氧化石墨烯2.5-3.8份、二氧化钛1.5-2.3份、纳米氧化锌2-3份。
较为优选的,本申请的耐高温及耐辐射硅橡胶材料按重量份计包括以下组分:硅橡胶80份、硫化剂2.8份、三氧化二铁4份、氧化铈1.7份、填料20份、氧化石墨烯3份、二氧化钛2份、纳米氧化锌为2.5份。
其中,所述硅橡胶为聚硅氧烷橡胶、聚甲基乙烯基硅氧烷橡胶中的一种或两种。
氧化锌作为活化剂。
含有苯基的硅橡胶的耐辐射大大提高,苯环的大π键可以分散所吸收的辐射能,使激发能在分子内或分子间转移,从而避免了键的断裂。聚合物材料被辐射时,生成自由基。它们来自激发分子和离子,或由次级反应得到。自由基反应活性很高,会发生裂解、加成、重排和重合等反应。γ射线辐照时,硅橡胶发生分子链的断开,生成自由基,自由基经过交联反应,得到了交联网络。可以防止自由基的产生或使其产生后很快失去活性,就可以增强体系的抗辐射性。聚甲基乙烯基硅氧烷氧烷在辐射后,温度升高,由于甲基乙烯基硅橡胶的活性较高,辐射后生成凝胶,制约了自由基活动,交联网络的笼蔽效应使材料到凝胶点后,自由基不能复合终止,自由基之间的反应受到限制。所以聚甲基乙烯基硅氧烷橡胶的耐辐射性能优良。聚硅氧烷橡胶中丰富的苯基提供了一种内保护的作用。
硅橡胶中分子间的引力很低,需要进行补强,添加填料白炭黑,主要成分为二氧化硅,对胶体进行增强,提高胶体的力学性能,增强硅橡胶的拉伸强度和撕裂强度。另外白炭黑表面的羟基能够与聚硅氧烷或聚甲基乙烯基硅氧烷分子通过氢键结合,形成三维网状结构,有效限制了聚硅氧烷或聚甲基乙烯基硅氧烷分子链的运动,实现强度的增加。另外二氧化硅有敏化作用,加快交联的速率。
所述硫化剂可以为过氧化苯甲酰、过氧苯甲酸叔丁脂、叔丁基异丙苯基过氧化物中的一种或两种。如:所述硫化剂为过氧化苯甲酰、过氧苯甲酸叔丁脂按照质量比为1:1的比例混合的。
硫化剂又称交联剂。能使橡胶分子链起交联反应,使线形分子形成立体网状结构,可塑性降低,弹性剂增加的物质,本申请中使用的是过氧化物体系的助硫化剂。两种硫化剂复合在一起使用能够更好的加快反应,提高橡胶硫化的效率。
氧化石墨烯和二氧化钛能够增强橡胶的耐辐射能力,同时二氧化钛也是良好的耐热添加剂。氧化石墨烯对射线照射产生的自由基有猝灭的作用和良好的气体阻隔性能,自由基猝灭,相当于减少了硅橡胶体系在经受光辐射的时候体系内部形成的自由基,从而实现减缓甚至降低辐射老化的效果。
三氧化二铁、氧化铈一起添加能够增加硅橡胶的耐热性,但是氧化铈的添加量不能够过多,氧化铈过多了会降低硅橡胶的抗老化能力。三氧化铁中提供的三价铁离子通过氧化反应消除侧基氧化产生的自由基,阻止硅橡胶被氧化,老化,提高硅橡胶的耐热性。四价的铈离子能够阻止侧基氧化产生的自由基引起的链增长。三氧化二铁、氧化铈复合使用能够有效阻止硅橡胶侧基氧化,阻止分子链的增长,提高硅橡胶的耐热性。
本申请中的耐高温及耐辐射硅橡胶材料的制备工艺可以包括以下步骤:将作为生胶的硅橡胶进行混炼,然后加入其余的物质进行硫化、增强。具体的工艺流程可参考现有技术中橡胶的制备方法。
本发明中以三氧化二铁、氧化铈复合作为增强橡胶耐热性的添加物,在较高温度时有效阻止分子链的增长,能够很好的增加硅橡胶的耐热性。添加氧化石墨烯和二氧化钛,通过使自由基猝灭实现抗辐射性,提高硅橡胶的耐辐射能力。本发明的硅橡胶的具有很好的机械性能,耐高温、耐辐射性能优良。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例1
一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,按重量份计包括以下组分:聚硅氧烷橡胶75份、过氧化苯甲酰2.5份、三氧化二铁3份、氧化铈1.5份、白炭黑15份、氧化石墨烯2.5份、二氧化钛1.5份、纳米氧化锌2份。
实施例2
本发明为一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,按重量份计包括以下组分:聚甲基乙烯基硅氧烷橡胶89份、过氧苯甲酸叔丁脂3份、三氧化二铁4.5份、氧化铈2份、白炭黑23份、氧化石墨烯3.8份、二氧化钛2.3份、纳米氧化锌3份。
实施例3
本发明为一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,按重量份计包括以下组分:聚甲基乙烯基硅氧烷橡胶80份、叔丁基异丙苯基过氧化物3份、三氧化二铁4.2份、氧化铈1.6份、白炭黑20份、氧化石墨烯3份、二氧化钛2份、纳米氧化锌3份。
实施例4
一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,按重量份计包括以下组分:聚甲基乙烯基硅氧烷橡胶80份、过氧化苯甲酰1.4份、过氧苯甲酸叔丁脂1.4份、三氧化二铁4份、氧化铈1.7份、白炭黑20份、氧化石墨烯3份、二氧化钛2份、纳米氧化锌为2.5份。
取实施例1至实施例4中的样品制成试样分为4组,每组5个试样,进行耐高温及耐辐射硅橡胶材料的拉伸强度实验,测试结果如下:
取实施例1至实施例4中的样品制成试样分为4组,每组5个试样,将试样在200℃老化24h后,进行耐高温及耐辐射硅橡胶材料的拉伸强度实验,测试结果如下:
取实施例1至实施例4中的样品制成试样使用RSA G2 型固体分析仪进行辐射以后的松弛变化的分析,辐照,γ射线辐照。辐射以后硅橡胶的松弛率很小。
本发明中以三氧化二铁、氧化铈复合作为增强橡胶耐热性的添加物,在较高温度时有效阻止分子链的增长,能够很好的增加硅橡胶的耐热性。添加氧化石墨烯和二氧化钛,通过使自由基猝灭实现抗辐射性,提高硅橡胶的耐辐射能力。本发明的硅橡胶的具有很好的机械性能,耐高温、耐辐射性能优良。
本发明不局限于上述具体的实施方式,本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,其特征在于,按重量份计包括以下组分:
硅橡胶 75-89份
硫化剂 2.5-3份
三氧化二铁 3-4.5份
氧化铈 1.5-2份
填料 15-23份
氧化石墨烯 2.5-3.8份
二氧化钛 1.5-2.3份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,其特征在于,还包括纳米氧化锌。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,其特征在于,按重量份计所述纳米氧化锌为2-3份。
4.根据权利要求3所述的一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,其特征在于,按重量份计包括以下组分:
硅橡胶 80份
硫化剂 2.8份
三氧化二铁 4份
氧化铈 1.7份
填料 20份
氧化石墨烯 3份
二氧化钛 2份
纳米氧化锌为2.5份。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,其特征在于,所述硅橡胶为聚硅氧烷橡胶、聚甲基乙烯基硅氧烷橡胶中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,其特征在于,所述填料为白炭黑。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,其特征在于,所述硫化剂为过氧化苯甲酰、过氧苯甲酸叔丁脂、叔丁基异丙苯基过氧化物中的一种或两种。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温及耐辐射硅橡胶材料,其特征在于,所述硫化剂为过氧化苯甲酰、过氧苯甲酸叔丁脂按照质量比为1:1的比例混合的。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20191129 |