CN112011186A - 一种高效耐霉菌硅橡胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高效耐霉菌硅橡胶材料及其制备方法,按质量份数包括以下组成:100份分子量为80万的线性聚硅氧烷、80‑150份功能补强剂、5‑8份结构控制剂、7‑10份工艺新型助剂、4‑8份耐霉菌添加剂、1‑3份硫化剂。橡胶材料制备方法包括混炼、硫化两个步骤。本发明所制备的产品:1、硅橡胶材料的耐热性、耐霉菌性能和低温脆性性能同时得到兼顾,并大幅提高硅橡胶的耐霉菌以及盐雾性能,使得硅橡胶材料适用的军用、航空航天等的应用范围进一步得到扩充。2、提高硅橡胶制品的耐霉菌性能,大大延长硅橡胶的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于硅橡胶耐介质腐蚀老化技术领域,具体涉及一种高效耐霉菌硅橡胶材料及其制备方法。
背景技术
工作在航空、航天领域以及沿海湿热环境条件下的机载、船载电子设备:为了提高可靠性和环境适力必须采取“三防”措施,“防霉”是“三防”之一。 电子设备中的密封圈等常采用硅橡胶或塑料制造,若不进行防霉处理常会因霉菌侵蚀及其分泌物 (有机酸等)而引起生物降解,致使大分子结构中的碳链发生断裂,物理机械性能受到损坏,甚至产生更大的危害。如电缆、电线若受到霉菌侵蚀而产生微孔,在潮湿条件下更易造成电子设备短路和断路等,从而影响电子设备的正常工作。
安全性作为武器装备质量特性中的一项重要内容,越来越受到人们的重视。由于组织机构越来越复杂,自动化程度越来越高以及工作中产生的电磁波可能被截获等原因,军用电子设备发生安全事故的可能性越来越大。电子装备作为现代信息化的核心装备,功能越来越多,组成结构越来越复杂,自动化程度越来越高,设备发生安全事故的可能性不断增大,而且随着信息帧收技术的发展,电子设备运行过程中由于电磁辐射的信息被截获的危险也是越来越大。
军用电子装备在整个寿命期内的贮存、运输和使用各个阶段均会遭受各种恶劣环境条件的作用。在经受长时间恶劣环境条件的作用后, 组成电子装备的材料和结构必然会受到腐蚀和破坏,严重影响电子装备的使用寿命和作战效能。在各种恶劣环境条件中。作为生物环境条件的霉菌是引起军用电子装备腐蚀和破坏的一个重要因素。
橡胶等高分子材料加工的制品霉变的起因是由于霉菌孢子附着于制的表面,而后不断繁殖造成的,选用的防霉剂必须要对霉菌孢子的发芽有强烈的阻断或灭杀作用。因此防霉剂还必须具备透过孢子的细胞膜进入细胞内的能力,只有这样才能起到抗菌或杀菌的作用。
发明内容
为了克服上述现有技术的,本发明的目的是提供一种高效耐霉菌硅橡胶材料及其制备方法,解决现有的硅橡胶材料耐霉菌性能较差的问题。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种高效耐霉菌硅橡胶材料,其特征在于,按质量份数包括以下组成:
线性聚硅氧烷100份;
功能补强剂80-150份;
结构控制剂5-8份;
工艺新型助剂7-10份;
耐霉菌添加剂4-8份;
硫化剂1-3份。
所述的线性聚硅氧烷的分子量为80万。
所述的线性聚硅氧烷在总混炼胶中的质量分数大于或等于65%。
所述的功能补强剂为二氧化硅微粉、沉淀法碳酸钙、氢氧化铝、氧化镁,硅酸镁、钛白粉、硅藻土中的一种或二种任意配比的组成,其中二氧化硅微粉按照重量份数大于或等于功能补强剂重量份数的50%。
所述的结构控制剂为环硅氮烷、六甲基二硅氮烷、四甲基亚乙基二氧二甲基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种任意配比的混合物。
所述的功能新型助剂为多乙烯基硅油、羟基硅油、甲基含氢硅油(甲基含氢硅氧烷)中的一种或两种任意配比的混合物。
所述的活性耐热添加剂为二氧化钛、氧化铈、碳酸锌中的任意一种或任意配比的两种组成,其中两种组成时,氧化铈按照重量份数大于或等于2份。
所述的硫化剂过氧化苯甲酰、2,4-二氯过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷中的一种或两种任意配比的混合物。
所述的耐霉菌添加剂为橡胶防霉剂BM-1、橡胶防霉剂JC-85-D、纳米银无机抗菌剂JL-8001中的一种或两种任意配比的混合物。
一种高效耐霉菌硅橡胶材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、混炼:
将生胶(甲基乙烯基硅氧烷)移入密炼机中,并将80-150份功能补强剂和7-10份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼,密炼机转子速度为80-100r/min,密炼时间为2-5min;密炼后加入5-8份结构控制剂、4-8份耐霉菌添加剂进行混炼,混炼温度为160℃-170℃,混炼时间大于或等于8min,将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通3-4次后,出胶片挂晾,将胶片停放24小时后再次放入开炼机中并加入1-3份硫化剂,薄通6-8遍后出片冷却,得到混炼胶片;
步骤2、硫化:
将步骤1)得到的混炼胶片停放12h后,将混炼胶片热炼得到返炼胶,将返炼胶装入模具,置于平板硫化机上进行硫化后即得成品,其中,硫化时间为8-12min,硫化温度为165-185℃,硫化压力为15-18MPa。
本发明相对于现有技术,具有以下优点和效果:
1、硅橡胶材料的耐热性、耐霉菌性能和低温脆性性能同时得到兼顾,并大幅提高硅橡胶的耐霉菌以及盐雾性能,其中耐霉菌特性从3-4级明显提升至0-1级,使得硅橡胶材料适用的军用、航空航天等的应用范围进一步得到扩充。
2、提高硅橡胶制品的耐霉菌性能,大大延长硅橡胶的使用寿命。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进一步叙述,但本发明不局限于一下实施例。
实施例1
一种高效耐霉菌硅橡胶材料,按照重量份数,其原料组成为100份分子量为80万的线性聚硅氧烷、100份功能补强剂、8份结构控制剂、10份工艺新型助剂、8份耐霉菌添加剂、3份硫化剂。
其中,聚硅氧烷在基体橡胶中的质量分数大于或等于65%。,其中所述的聚硅氧烷为101甲基乙烯基硅橡胶;功能补强剂选用二氧化硅微粉和钛白粉;其中二氧化硅微粉质量份数60%。结构控制剂选用结构控制剂为二甲基二甲氧基硅烷;功能新型助剂为羟基硅油;活性耐热添加剂为氧化铈和碳酸锌,其中氧化铈为2份。耐霉菌添加剂为橡胶防霉剂BM-1。硫化剂选用过氧化苯甲酰。
具体的,高效耐霉菌硅橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)混炼:将生胶移入密炼机中,并将100份功能补强剂和10份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼,其中密炼机转子速度为100r/min,密炼时间为5min;密炼后加入8份结构控制剂、8份耐霉菌添加剂进行混炼,混炼温度为160℃,混炼时间9min,将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通4次后,出胶片挂晾,将胶片停放12h后再次放入开炼机中并加入3份硫化剂,薄通4遍后出片冷却,得到混炼胶片;
(2)硫化:将混炼胶片停放12h后,将混炼胶片热炼得到返炼胶,将返炼胶装入模具,置于平板硫化机上进行硫化后即得成品,其中,硫化时间为8min,硫化温度为165℃,硫化压力为15MPa。
实施例2
一种高效耐霉菌硅橡胶材料,按照重量份数,其原料组成为其原料组成为100份分子量为15万的线性聚硅氧烷、120份功能补强剂、6份结构控制剂、9份工艺新型助剂、6份耐霉菌添加剂、2份硫化剂。
其中,其中,线性聚硅氧烷在基体橡胶中的质量分数大于或等于65%。,其中所述的聚硅氧烷为101甲基乙烯基硅橡胶;功能补强剂选用二氧化硅微粉和钛白粉;其中二氧化硅微粉质量份数60%。结构控制剂选用结构控制剂为二甲基二甲氧基硅烷;功能新型助剂为多乙烯基硅油;活性耐热添加剂为氧化铈和碳酸锌,其中氧化铈为2份。耐霉菌添加剂为纳米银无机抗菌剂JL-8001。硫化剂选用过氧化苯甲酰。
具体的,高效耐霉菌硅橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)混炼:将生胶移入密炼机中,并将100份功能补强剂和9份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼,其中密炼机转子速度为90r/min,密炼时间为4min;密炼后加入6份结构控制剂、6份耐霉菌添加剂进行混炼,混炼温度为170℃,混炼时间10min,将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通3次后,出胶片挂晾,将胶片停放12h后再次放入开炼机中并加入3份硫化剂,薄通4遍后出片冷却,得到混炼胶片;
(2)硫化:将混炼胶片停放12h后,将混炼胶片热炼得到返炼胶,将返炼胶装入模具,置于平板硫化机上进行硫化后即得成品,其中,硫化时间为8min,硫化温度为175℃,硫化压力为17MPa。
实施例3
一种高效耐霉菌硅橡胶材料,按照重量份数,其原料组成为其原料组成为100份分子量为80万的线性聚硅氧烷、120份功能补强剂、6份结构控制剂、9份工艺新型助剂、6份耐霉菌添加剂、2份硫化剂。
其中,其中,线性聚硅氧烷在基体橡胶中的质量分数大于或等于65%。,其中所述的聚硅氧烷为101甲基乙烯基硅橡胶;功能补强剂选用二氧化硅微粉和钛白粉;其中二氧化硅微粉质量份数60%。结构控制剂选用结构控制剂为二甲基二甲氧基硅烷;功能新型助剂为多乙烯基硅油、羟基硅油;活性耐热添加剂为氧化铈和碳酸锌,其中氧化铈为2份。耐霉菌添加剂为纳米银无机抗菌剂JL-8001。硫化剂选用过氧化苯甲酰。
具体的,高效耐霉菌硅橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)混炼:将生胶移入密炼机中,并将100份功能补强剂和9份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼,其中密炼机转子速度为90r/min,密炼时间为3min;密炼后加入6份结构控制剂、6份耐霉菌添加剂进行混炼,混炼温度为170℃,混炼时间9min,将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通3次后,出胶片挂晾,将胶片停放12h后再次放入开炼机中并加入2份硫化剂,薄通4遍后出片冷却,得到混炼胶片;
(2)硫化:将混炼胶片停放12h后,将混炼胶片热炼得到返炼胶,将返炼胶装入模具,置于平板硫化机上进行硫化后即得成品,其中,硫化时间为10min,硫化温度为175℃,硫化压力为17MPa。
不同二氧化硅微粉质量份数对橡胶材料力学影响,其它组份均为定值且检测条件相同,检测结果见表1。
通过上表不难发现,随着二氧化硅微粉质量分数的不断增加,高效耐霉菌硅橡胶材料硬度、拉伸强度等逐渐上升,压缩永久变形有稍微的降低;经过28天的菌种培养箱的湿热环境,抗霉菌等级没有发生变化,即就是功能补强剂不会对高效耐霉菌硅橡胶材料的耐霉菌性能产生影响。
不同硫化体系配比对橡胶材料力学性能的影响,其中其它组份不变且检测条件相同,检测结果见表2。
从表2中可以得出:通过不同比例的硫化剂的对照发现,随着硫化剂用量的增加,基本力学性能均不同程度地提升,脆性温度有所降低,霉菌等级发生明显变化,这就说明随着有机氮源或者碳源的增多,为微生物生长提供了营养物质,加速了材料霉菌的滋生。
实施例4
一种高效耐霉菌硅橡胶材料,按照重量份数,其原料组成为其原料组成为100份分子量为80万的线性聚硅氧烷、120份功能补强剂、6份结构控制剂、9份工艺新型助剂、6份耐霉菌添加剂、2份硫化剂。
其中,线性聚硅氧烷在基体橡胶中的质量分数大于或等于65%。,其中所述的聚硅氧烷为101甲基乙烯基硅橡胶;功能补强剂选用二氧化硅微粉和钛白粉;其中二氧化硅微粉质量份数60%。结构控制剂选用结构控制剂为二甲基二甲氧基硅烷;功能新型助剂为多乙烯基硅油、羟基硅油;活性耐热添加剂为氧化铈和碳酸锌,其中氧化铈为2份。耐霉菌添加剂为纳米银无机抗菌剂JL-8001和橡胶防霉剂BM-1,其中纳米银无机抗菌剂JL-8001为3phr。硫化剂选用过氧化苯甲酰。
具体的,高效耐霉菌硅橡胶材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)混炼:将生胶移入密炼机中,并将100份功能补强剂和9份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼,其中密炼机转子速度为90r/min,密炼时间为3min;密炼后加入6份结构控制剂、6份耐霉菌添加剂进行混炼,混炼温度为170℃,混炼时间9min,将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通3次后,出胶片挂晾,将胶片停放12h后再次放入开炼机中并加入2份硫化剂,薄通4遍后出片冷却,得到混炼胶片;
(2)硫化:将混炼胶片停放12h后,将混炼胶片热炼得到返炼胶,将返炼胶装入模具,置于平板硫化机上进行硫化后即得成品,其中,硫化时间为10min,硫化温度为175℃,硫化压力为17MPa。
不同配比/用量防霉剂对橡胶材料力学影响,其它组份均为定值且检测条件相同,检测结果见表1。
通过上表不难发现,JL-8001的用量增加,高效耐霉菌硅橡胶材料硬度、拉伸强度等等优于其他配合体系;经过28天的菌种培养箱的湿热环境,抗霉菌特性优势明显,即就是防霉剂JL-8001会对高效耐霉菌硅橡胶材料的耐霉菌性能产生积极影响。
总之,本发明提供一种高效耐霉菌硅橡胶材料及其制备方法,实施工艺简单易行,成本相对低廉,扩大硅橡胶的使用范围,拓展了国防军工、航空航天等领域的应用范围,环保无污染,具有较好的产业化价值,以及具有丰厚的经济效益和深远的社会意义。
Claims (10)
1.一种高效耐霉菌硅橡胶材料,其特征在于,按质量份数包括以下组成:
线性聚硅氧烷100份;
功能补强剂80-150份;
结构控制剂5-8份;
工艺新型助剂7-10份;
耐霉菌添加剂4-8份;
硫化剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种高效耐霉菌硅橡胶材料,其特征在于,所述的线性聚硅氧烷的分子量为80万。
3.根据权利要求1所述的一种高效耐霉菌硅橡胶材料,其特征在于,所述的线性聚硅氧烷在总混炼胶中的质量分数大于或等于65%。
4.根据权利要求1所述的一种高效耐霉菌硅橡胶材料,其特征在于,所述的功能补强剂为二氧化硅微粉、沉淀法碳酸钙、氢氧化铝、氧化镁,硅酸镁、钛白粉、硅藻土中的一种或二种任意配比的组成,其中二氧化硅微粉按照重量份数大于或等于功能补强剂重量份数的50%。
5.根据权利要求1所述的一种高效耐霉菌硅橡胶材料,其特征在于,所述的结构控制剂为环硅氮烷、六甲基二硅氮烷、四甲基亚乙基二氧二甲基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种任意配比的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种高效耐霉菌硅橡胶材料,其特征在于,所述的功能新型助剂为多乙烯基硅油、羟基硅油、甲基含氢硅油(甲基含氢硅氧烷)中的一种或两种任意配比的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种高效耐霉菌硅橡胶材料,其特征在于,所述的活性耐热添加剂为二氧化钛、氧化铈、碳酸锌中的任意一种或任意配比的两种组成,其中两种组成时,氧化铈按照重量份数大于或等于2份。
8.根据权利要求1所述的一种高效耐霉菌硅橡胶材料,其特征在于,所述的硫化剂过氧化苯甲酰、2,4-二氯过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷中的一种或两种任意配比的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种高效耐霉菌硅橡胶材料,其特征在于,所述的耐霉菌添加剂为橡胶防霉剂BM-1、橡胶防霉剂JC-85-D、纳米银无机抗菌剂JL-8001中的一种或两种任意配比的混合物。
10.一种高效耐霉菌硅橡胶材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、混炼:
将生胶(甲基乙烯基硅氧烷)移入密炼机中,并将80-150份功能补强剂和7-10份工艺新型助剂同时加入密炼机中进行密炼,密炼机转子速度为80-100r/min,密炼时间为2-5min;密炼后加入5-8份结构控制剂、4-8份耐霉菌添加剂进行混炼,混炼温度为160℃-170℃,混炼时间大于或等于8min,将混炼得到的混炼胶排出通入开炼机中薄通3-4次后,出胶片挂晾,将胶片停放24小时后再次放入开炼机中并加入1-3份硫化剂,薄通6-8遍后出片冷却,得到混炼胶片;
步骤2、硫化:
将步骤1)得到的混炼胶片停放12h后,将混炼胶片热炼得到返炼胶,将返炼胶装入模具,置于平板硫化机上进行硫化后即得成品,其中,硫化时间为8-12min,硫化温度为165-185℃,硫化压力为15-18MPa。
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