CN112210217A - 一种防振陶瓷化硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于硅橡胶技术领域，尤其涉及一种防振陶瓷化硅橡胶，包括以下质量份数的组成：甲基乙烯基硅橡胶20～100份、端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶20～800份、气相白炭黑20～80份、铂阻燃剂0.5～5份、结构化控制剂2～8份、偶联剂5～10份、矿物硅酸盐10～500份、氢氧化镁5～200份、氧化锌2～50份、硼酸锌2～50份。另外，本发明还涉及一种防振陶瓷化硅橡胶的制备方法。相比于现有技术，本发明的防振陶瓷化硅橡胶能在燃烧时形成坚硬的外壳，能克服火灾现场异常振动等其他力学强度破坏，保护被烧的电缆不受损坏，维持电信号传输。

Description

一种防振陶瓷化硅橡胶及其制备方法

技术领域

本发明属于硅橡胶技术领域，尤其涉及一种防振陶瓷化硅橡胶及其制备方法。

背景技术

随着5G芯片人工智能等电信电缆事业蓬勃发展，绿色能源取代石油能源的大趋势引起的电力电缆行业大爆发发展，对传统电力电缆行业起着颠覆性影响。在5G大数据时代，信号中断损失尤其巨大，对于电信号及电力的传输尤为重要，特别是异常事故中断期间，信号务必能在一段时间内维持正常报警及传输，给传统的电缆行业提出了较高的要求。

传统的电缆阻燃材料是氧化镁和云母带组成的阻燃材料，生产复杂，维护成本较高，并在突发火灾的同时，中断电信号传输，不具备信号不中断要求。为此，目前市场上出现一种新产品—陶瓷化硅橡胶，虽然现有的陶瓷化硅橡胶在火灾等异常时候能形成陶瓷化，但强度不够、比较松散，尤其是在火灾实际现场，除了有燃烧，还有物理震动等其他力学破坏，容易导致陶瓷化外壳松动脱落，影响内部电缆阻燃及电信号无法稳定传输。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种防振陶瓷化硅橡胶，能在燃烧时形成坚硬的外壳，能克服火灾现场异常振动等其他力学强度破坏，保护被烧的电缆不受损坏，维持电信号传输。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种防振陶瓷化硅橡胶，包括以下质量份数的组成：甲基乙烯基硅橡胶20～100份、端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶20～800份、气相白炭黑20～80份、铂阻燃剂0.5～5份、结构化控制剂2～8份、偶联剂5～10份、矿物硅酸盐10～500份、氢氧化镁5～200份、氧化锌2～50份、硼酸锌2～50份。

作为本发明所述的陶瓷化硅橡胶的一种改进，所述甲基乙烯基硅橡胶的平均分子量为40万～80万，其中，乙烯基的质量百分含量为0.03～8％。

作为本发明所述的陶瓷化硅橡胶的一种改进，所述端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶的平均分子量为40万～80万，其中，乙烯基的质量百分含量为0.03～8％。

作为本发明所述的陶瓷化硅橡胶的一种改进，所述气相白炭黑的比表面积为100～400m²/g。

作为本发明所述的陶瓷化硅橡胶的一种改进，所述铂阻燃剂包括氯铂酸和铂络合物中的至少一种。

作为本发明所述的陶瓷化硅橡胶的一种改进，所述结构化控制剂包括羟基硅油、二苯基硅二醇、烷氧基硅烷、低分子聚硅烷和硅氮烷中的至少一种。

作为本发明所述的陶瓷化硅橡胶的一种改进，所述偶联剂为有机硅偶联剂或钛酸酯偶联剂。

作为本发明所述的陶瓷化硅橡胶的一种改进，所述矿物硅酸盐包括硅灰石、硅酸钙、硅酸镁和纳米蒙脱土中的至少一种。

作为本发明所述的陶瓷化硅橡胶的一种改进，所述氢氧化镁的粒径为0.1～10μm，所述氧化锌为纳米级氧化锌。

本发明的目的之二在于：提供一种说明书前文所述的陶瓷化硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将甲基乙烯基硅橡胶、端乙烯基聚甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、结构化控制剂、偶联剂、矿物硅酸盐、氢氧化镁、氧化锌和硼酸锌加入捏合机，在40～60℃下捏合0.5～2h，得到胶料；

2)将胶料自然冷却8～10h；

3)将冷却后的胶料重新投入捏合机搅拌成团，升温至160～180℃热炼1～3h，抽真空，出料，即得防振陶瓷化硅橡胶。

相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

1)在本发明中，采用甲基乙烯基硅橡胶和端乙烯基聚甲基乙烯基硅橡胶两种生胶复配，构成较强的乙烯交联网络，进而使得混炼硅橡胶具有较强的机械强度。

2)在本发明中，矿物硅酸盐起着陶瓷化功能，灼烧时候形成坚固的陶瓷化外壳作用，而偶联剂能在灼烧时候加强陶瓷化外壳的粘黏性，形成更坚固的外壳且防振动松散脱落。因此，本发明的陶瓷化硅橡胶能保护被烧的电缆内部元器件不受损坏，保证正常的输电及电信号传输。

3)在本发明中，气相法白炭黑相比于传统的沉淀法白炭黑具有更强的力学补充性能，可协助甲基乙烯基硅橡胶和端乙烯基聚甲基乙烯基硅橡胶两种生胶补强，进一步改善混炼硅橡胶的力学性能；另外，偶联剂与气相法白炭黑发生化学反应形成化学键，大大提高了混炼硅橡胶的物理性能；结构化控制剂与气相法白炭黑发生化学反应形成化学键，防止混炼硅橡胶结构化，防止降低其力学性能。

4)在本发明中，采用的是少量铂阻燃剂，而不是卤类阻燃剂或无机氧化物阻燃剂，其既能通过ROHS测试，又能加强陶瓷化外壳力度。同样的，氢氧化镁起着阻燃作用，同时也能提高陶瓷化外壳硬度作用。另外，氧化锌起着降低陶瓷化外壳温度、保护内部电缆器件的作用，硼酸锌则起着助阻燃作用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

一种防振陶瓷化硅橡胶，包括以下质量份数的组成：甲基乙烯基硅橡胶20份、端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶85份、气相白炭黑20份、氯铂酸(铂阻燃剂)0.5份、羟基硅油(结构化控制剂)2份、有机硅偶联剂172(偶联剂)5份、硅灰石(矿物硅酸盐)30份、氢氧化镁10份、氧化锌2份、硼酸锌2份。甲基乙烯基硅橡胶的平均分子量为40万～80万，其中，乙烯基的质量百分含量为0.03％。端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶的平均分子量为40万～80万，其中，乙烯基的质量百分含量为0.03％。气相白炭黑的比表面积为100～400m²/g。氢氧化镁的粒径为0.1～10μm，氧化锌为纳米级氧化锌。

该陶瓷化硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将甲基乙烯基硅橡胶、端乙烯基聚甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、结构化控制剂、偶联剂、矿物硅酸盐、氢氧化镁、氧化锌和硼酸锌加入捏合机，在40～60℃下捏合0.5～2h，得到胶料；

2)将胶料自然冷却8～10h；

3)将冷却后的胶料重新投入捏合机搅拌成团，升温至160～180℃热炼1～3h，抽真空，出料，即得防振陶瓷化硅橡胶。

实施例2

与实施例1不同的是：

本实施例的防振陶瓷化硅橡胶包括以下质量份数的组成：甲基乙烯基硅橡胶50份、端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶50份、气相白炭黑22份、氯铂酸(铂阻燃剂)1份、二苯基硅二醇(结构化控制剂)2.3份、有机硅偶联剂172(偶联剂)6份、硅酸钙(矿物硅酸盐)35份、氢氧化镁8份、氧化锌2.5份、硼酸锌3份。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例3

与实施例1不同的是：

本实施例的防振陶瓷化硅橡胶包括以下质量份数的组成：甲基乙烯基硅橡胶30份、端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶70份、气相白炭黑25份、氯铂酸(铂阻燃剂)1.2份、烷氧基硅烷(结构化控制剂)2份、钛酸酯偶联剂5份、硅酸镁(矿物硅酸盐)40份、氢氧化镁10份、氧化锌2份、硼酸锌2份。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例4

与实施例1不同的是：

甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为4％。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例5

与实施例1不同的是：

甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为8％。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例6

与实施例1不同的是：

端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为4％。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例7

与实施例1不同的是：

端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为8％。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例8

与实施例1不同的是：

甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为4％。端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为4％。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例9

与实施例1不同的是：

甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为4％。端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为8％。

其余同实施例1，这里不再赘述。

实施例10

与实施例1不同的是：

甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为8％。端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶中乙烯基的质量百分含量为4％。

其余同实施例1，这里不再赘述。

对比例1

与实施例1不同的是：

未添加端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶。

其余同实施例1，这里不再赘述。

对比例2

与实施例1不同的是：

未添加矿物硅酸盐。

其余同实施例1，这里不再赘述。

对比例3

与实施例1不同的是：

未添加氢氧化镁。

其余同实施例1，这里不再赘述。

对比例4

与实施例1不同的是：

未添加氧化锌。

其余同实施例1，这里不再赘述。

对比例5

与实施例1不同的是：

未添加硼酸锌。

其余同实施例1，这里不再赘述。

性能测试

将实施例1～10和对比例1～5制得的硅橡胶以及市面上的硅橡胶(陶瓷混炼阻燃胶)进行性能测试，测得结果如表1所示。

表1测试结果

由以上测试结果可以看出：

1)由实施例1～10和对比例1～5以及市面上的硅橡胶对比可以看出，采用本发明的配方所制成的陶瓷化硅橡胶具有很好的力学性能和耐高温性能，在灼烧时候能形成坚固的外壳且防振动松散脱落。另外，采用本发明的配方所制成的陶瓷化硅橡胶具有更好的阻燃性能。

2)由实施例和对比例1对比可知，当体系中只含有甲基乙烯基硅橡胶这一种生胶时，其制得的陶瓷化硅橡胶机械强度较差。当且仅当体系中同时含有甲基乙烯基苯基硅橡胶和端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶时，且两种中乙烯基的含量在合理的范围内时，其才能确保值得的陶瓷化硅橡胶具有更好的机械强度。特别的，实施例8制得的陶瓷化硅橡胶机械强度最优。

3)由实施例和对比例2对比可知，当配方中添加矿物硅酸盐时，陶瓷硅橡胶灼烧后陶瓷层紧密坚硬，不出现碳化、松散的问题，这是因为矿物硅酸盐起着陶瓷化功能，灼烧时候形成坚固的陶瓷化外壳作用，从而能保护被烧的电缆内部元器件不受损坏，保证正常的输电及电信号传输。

4)由实施例和对比例3对比可知，当配方中添加氢氧化镁时，陶瓷化硅橡胶其阻燃性能和机械强度可得到进一步提高。

5)由实施例和对比例4对比可知，当配方中添加氧化锌时，陶瓷化硅橡胶其机械强度和耐高温性能可得到进一步改善。

6)由实施例和对比例5对比可知，当配方中还添加硼酸锌时，陶瓷化硅橡胶其阻燃性能可得到进一步改善。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种防振陶瓷化硅橡胶，其特征在于，包括以下质量份数的组成：甲基乙烯基硅橡胶20～100份、端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶20～800份、气相白炭黑20～80份、铂阻燃剂0.5～5份、结构化控制剂2～8份、偶联剂5～10份、矿物硅酸盐10～500份、氢氧化镁5～200份、氧化锌2～50份、硼酸锌2～50份。

2.根据权利要求1所述的陶瓷化硅橡胶，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶的平均分子量为40万～80万，其中，乙烯基的质量百分含量为0.03～8％。

3.根据权利要求1所述的陶瓷化硅橡胶，其特征在于，所述端乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶的平均分子量为40万～80万，其中，乙烯基的质量百分含量为0.03～8％。

4.根据权利要求1所述的陶瓷化硅橡胶，其特征在于，所述气相白炭黑的比表面积为100～400m²/g。

5.根据权利要求1所述的陶瓷化硅橡胶，其特征在于，所述铂阻燃剂包括氯铂酸和铂络合物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的陶瓷化硅橡胶，其特征在于，所述结构化控制剂包括羟基硅油、二苯基硅二醇、烷氧基硅烷、低分子聚硅烷和硅氮烷中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的陶瓷化硅橡胶，其特征在于，所述偶联剂为有机硅偶联剂或钛酸酯偶联剂。

8.根据权利要求1所述的陶瓷化硅橡胶，其特征在于，所述矿物硅酸盐包括硅灰石、硅酸钙、硅酸镁和纳米蒙脱土中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的陶瓷化硅橡胶，其特征在于，所述氢氧化镁的粒径为0.1～10μm，所述氧化锌为纳米级氧化锌。

10.一种权利要求1～9任一项所述的陶瓷化硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将甲基乙烯基硅橡胶、端乙烯基聚甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、结构化控制剂、偶联剂、矿物硅酸盐、氢氧化镁、氧化锌和硼酸锌加入捏合机，在40～60℃下捏合0.5～2h，得到胶料；

2)将胶料自然冷却8～10h；

3)将冷却后的胶料重新投入捏合机搅拌成团，升温至160～180℃热炼1～3h，抽真空，出料，即得防振陶瓷化硅橡胶。