CN117402497A - 一种长期耐高温硅橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请属于合成橡胶技术领域，公开了一种长期耐高温硅橡胶，包括以下原料：甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、二苯基硅二醇、偶联剂、纳米耐高温剂、双硫化剂。同时，本申请还公开了该长期耐高温橡胶的制备方法，包括按质量比称取原料，制备高强度混炼胶，将高强度混炼胶和纳米耐高温剂捏合混匀成团，混炼并硫化。本申请制得的长期耐高温硅橡胶，具有很高的机械强度和长期持久的耐高温性能，可在300℃～350℃高温条件下有效使用30天左右，可广泛应用于核线缆、航空航天线缆等领域。
Description
技术领域
本申请涉及合成橡胶技术领域，具体地说为一种长期耐高温硅橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
硅橡胶是一种兼有无机和有机性质的高分子弹性体，它的分子主链是由硅原子和氧原子交替组成，硅氧键键能达370KJ/mol，比一般的碳碳结合键能(240KJ/mol)要大的多，这是硅橡胶具有很高热稳定性的主要原因之一。根据硅橡胶所用单体的不同，可分为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氟硅橡胶。
普通硅橡胶耐温性能为250℃以下，起始分解温度为420℃左右，最大分解温度在600℃以下，在200℃高温下老化240h后，老化系数会低于0.5。其中，甲基苯基硅橡胶耐热温度瞬间能达到300-350℃之间，但在开放、长期高温环境下，其产生的C-C键交联点键能较低，仅为345KJ/Mol，热稳定性较差，同时硅橡胶分子链上侧苯基会被氧化，主链也会发生热重排降解，使硅橡胶丧失物理性能，耐热持久性差。目前行业内，有以苯基硅胶为主要加工材料制备耐热胶，但在300℃以上最长期试验期限也仅为7天，也不能达到长期耐热的效果。同时，现有技术中也有通过耐热剂来提高硅橡胶的耐热性能，但是最终获得的硅橡胶都只能在瞬间或短期内在高温300-350℃耐老化，不能达到长期的耐高温效果。
因此，为适应更高温度场景、更严苛条件下的长期使用要求，尤其是核电缆、航空航天线缆的使用要求，亟需开发一种具有持久耐高温性能的硅橡胶。
发明内容
为了克服上述技术问题，本申请提供了一种长期耐高温硅橡胶及其制备方法和应用。本申请将高强度混炼胶与无机耐热添加剂混炼，然后经过高温硫化，制得耐高温硅橡胶。本申请制得的硅橡胶具有很高的机械强度和长期耐高温性能，可在300℃～350℃高温条件下有效使用30天左右，可广泛应用于核电缆、航空航天线缆等。
第一方面，本申请提供了一种长期耐高温硅橡胶，包括如下重量份数的原料：
本申请使用的二苯基硅二醇为特殊的结构控制剂，能有效祛除硅橡胶体系中的残存羟基和水，达到控制硅橡胶结构化作用的同时，抑制硅橡胶解扣式降解，提高硅橡胶的耐高温降解性能；同时，由于气相白炭黑的表面剩余活性羟基含量较少，也有利于提高硅橡胶的耐热性。其次，采用偶联剂对气相白炭黑表面进行处理，提高了白炭黑疏水性，促进气相白炭黑与聚合物的相容性，从而改善交联网络，提高硅橡胶的耐高温性。再次，硅胶中各组分之间用量比例可以使硫化后的硅橡胶具有很高的机械强度和长期耐高温性能，在300℃～350℃高温条件下有效使用30天左右。
优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶100份、所述气相白炭黑45份、所述二苯基硅二醇7份、所述偶联剂1份、所述纳米耐高温剂7.5份、所述双硫化剂3.2份。
经过试验分析可知，本申请将硅胶中各组分之间的用量控制在上述质量份数，可以进一步提高硫化后的硅橡胶的机械强度和耐高温性能。
优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶为双羟基封端的甲基乙烯基硅橡胶，乙烯基含量以摩尔百分比计为0.04-0.05％。
本申请在甲基乙烯基硅橡胶中引入活性端羟基的同时，降低硅橡胶分子结构中乙烯基的含量，可以减少C-C交联点，有效提高硅橡胶的热稳定性。
优选地，所述气相白炭黑的比表面积为180-220m2/g。
本申请将气相白炭黑的比表面积控制在一定范围内，因为随着气相白炭黑用量的增多，硫化硅橡胶的硬度增大，在一定范围内可以增强硅橡胶的抗张强度和抗撕裂强度，而气相白炭黑的比表面影响其发挥作用的效果，将比表面控制在180-220m2/g内，可以更有效增强硅橡胶的机械强度。
在某些具体实施方案中，所述气相白炭黑的比表面积可为180m2/g、185m2/g、190m2/g、195m2/g、200m2/g、205m2/g、210m2/g、215m2/g、220m2/g，同时比表面积还可以为180-185m2/g、180-190m2/g、185-195m2/g、190-200m2/g、200-210m2/g、210-220m2/g。经过试验分析可知，本申请将气相白炭黑的比表面积控制在上述数值或范围内，可以进一步提高硫化后硅橡胶的机械强度。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选为二甲基二氯硅烷、六甲基二硅氮烷、乙烯基三甲氧基硅烷中任一，更优选为乙烯基三甲氧基硅烷。
气相白炭黑表面含有一定量的活性羟基，作为补强剂添加到硅橡胶中后，会引起混炼胶的结构化，并影响产品的耐温性能，需进行表面改性。通过添加硅烷偶联剂对气相白炭黑进行改性后一方面可以增强其在硅胶体系中的分散性，使其分散更为均匀，另一方面可以在硅胶体系中形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层，也就使得气相白炭黑粉体与甲基乙烯基硅橡胶(羟基封端)的结合力更强。硅烷偶联剂种类有几十种，可分为氨基、氯基、链烯基、环氧基、甲基丙烯酰氧基等，例如二甲基二氯硅烷、六甲基二硅氮烷、乙烯基三甲氧基硅烷等，都是常用的硅烷偶联剂，而白炭黑的表面改性与其应用的硅胶体系有很大关系，从应用角度来说具有很强的针对性。在本申请以甲基乙烯基为基材的硅胶体系中，当选用乙烯基三甲氧基硅烷对气相白炭黑进行改性后，乙烯基三甲氧基硅烷表面的C-Y与甲基乙烯基之间的反应更活跃，更有利于增强结合力，从而有效提高硅橡胶耐高温的持久性。
优选地，所述纳米耐高温剂经过表面改性剂处理，所述表面改性剂为正十二烷基三甲氧基硅烷，用量为1：3。
本申请中采用正十二烷基三甲氧基硅烷对纳米耐高温剂进行表面改性，可以提高其与基料的相容性。同时，经过表面改性的纳米耐高温剂，其粒径细腻，比表面积小，在硅橡胶中分散性更好，能有效抑制硅橡胶高温下侧基氧化反应，延长其耐高温的持续时间。
所述的表面改性具体为将纳米耐高温剂粉体进行动态加热至100℃-110℃，同时以雾化法加入水解后的表面改性剂正十二烷基三甲氧基硅烷，反应保持10分钟左右，促使其充分脱水、缩合与固化，并保持较高的活化率(大于99％)。
优选地，所述纳米耐高温剂为纳米氧化铝、纳米氧化铁和纳米氧化铈的混合物。所述纳米氧化铝、纳米氧化铁和纳米氧化铈的粒径均小于100纳米，比表面积大于4m2/g。
本申请中添加适量纳米级氧化铝能吸收硅橡胶体系中促使降解反应的微量酸或碱性物质，提高体系耐热性；同时，纳米氧化铁和氧化铈为易变价金属化合物，在高温条件下，高价态金属离子捕捉硅橡胶氧化过程中产生的自由基，金属离子发生氧化还原反应，从高价态被还原成了低价态，在一定温度范围内阻止了链增长反应的持续进行，从而提高硅橡胶耐热空气老化性能。
优选地，所述纳米氧化铝、纳米氧化铁和纳米氧化铈的质量比为(1-2)：(4-6)：(1-2)。在某些具体实施方案中，所述纳米氧化铝、纳米氧化铁和纳米氧化铈的质量比可为1:5:1、1:7:2、2:6:1、2:8:3等。经过试验分析可知，本申请将气相白炭黑的比表面积控制在上述数值或范围内，可以进一步提高硫化后硅橡胶的机械强度。
优选地，所述双硫化剂为过氧化物硫化剂和聚硅氮烷，所述过氧化物硫化剂选自过氧化二叔丁基(DTBP)、过氧化二异丙苯(DCP)、2﹒5-二甲基-2﹒5-二叔丁基过氧化己烷(双二五)中一种或多种，所述氧化物硫化剂与聚硅氮烷的质量比为1：3。
本申请中采用过氧化物硫化剂和聚硅氮烷的双硫化剂体系，其中，聚硅氮烷可根据pick反应可以发生硅羟基和硅氨基的反应形成交联，同时过氧化物硫化剂分解产生的自由基还可以与聚硅氮烷在短时间内发挥协同交联作用，促使硅橡胶快速硫化。此外，在某些具体实施方案中，所述氧化物硫化剂与聚硅氮烷的质量比可以为1：3。经过试验分析可知，本申请两者的质量比控制在上述数值或范围内，可以使橡胶更充分的硫化，拥有较高的交联程度，还可以减少高温下硅橡胶分子链的位移和应力松弛。
第二方面，本申请还提供了一种第一方面所述的长期耐高温硅橡胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)按质量份数称取甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、二苯基硅二醇、偶联剂、纳米耐高温剂和双硫化剂；
2)将所述甲基乙烯基硅橡胶在常温下一次性投入至密炼机，首次加入气相白炭黑总质量的25-35％，机械剪切升温至160-170℃，然后分多次将剩余气相白炭黑全部加完，热处理1-2小时，同步加入二苯基硅二醇和偶联剂，混合均匀，在160-170℃、负压0.06-0.09Mpa条件下热处理0.8-1.5小时，获得高强度混炼胶；
3)将所述高强度混炼胶和纳米耐高温剂捏合混匀成团，常温下混炼2-3小时，然后升温至145-155℃抽真空继续混炼1-2小时，自然冷却；
4)将步骤3)所得物料在开炼机上薄通15～20次，加入双硫化剂在常温下混炼15-20分钟，即得。
优选地，步骤(1)中所述纳米耐高温剂为经表面改性的纳米耐高温剂；所述表面改性具体为将纳米耐高温剂粉体进行动态加热至100℃-110℃，同时以雾化法加入水解后的表面改性剂正十二烷基三甲氧基硅烷，反应保持10分钟左右，促使其充分脱水、缩合与固化，并保持较高的活化率(大于99％)。
优选地，步骤(2)中所述首次加入气相白炭黑的质量可为总质量的25％、30％、35％，也可为25％-30％或30％-35％。
优选地，步骤(2)中所述机械剪切的升温温度可为160℃、165℃、170℃，也可以为160-165℃或165-170℃。
优选地，步骤(3)中第一次混炼的时间可为2小时、2.5小时或3小时，也可为2-2.5小时或2.5-3小时；第二次混炼的时间为1小时、1.5小时或2小时，也可为1-1.5小时或1.5-2小时。
优选地，步骤(3)中抽真空的真空度为0.08Mpa。
经过试验分析可知，本申请将制备方法中的参数条件控制在上述数值或范围内，可以进一步提高硫化后硅橡胶的机械强度。
第三方面，本申请还提供了上述第一方面的长期耐高温硅橡胶在制备核线缆或航空航天线缆中的应用。
综上所述，本申请相对于现有技术具有以下技术效果：
1)本申请在甲基乙烯基硅橡胶中引入活性端羟基，并用聚硅氮烷作为交联剂，可以形成热稳定性很高的si-o-si交联点，键能较高，可达451KJ/mol，有效提高了硅橡胶的耐热性能。同时，本申请的耐高温硅橡胶组合物中添加二苯基硅二醇为特殊的结构控制剂，能有效祛除硅橡胶体系中的残存羟基和水，达到控制硅橡胶结构化作用的同时，抑制硅橡胶解扣式降解。采用偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷对气相白炭黑进行表面处理，提高白炭黑疏水性，促进气相白炭黑与聚合物的相容性，从而改善交联网络，提高耐高温性的持久性。
2)本申请添加的纳米耐高温剂是经过正十二烷基三甲氧基硅烷改性的纳米耐高温剂，采用改性可以提高其与基料的相容性。同时，经过表面改性的纳米耐高温剂，其粒径细腻，比表面积小，在硅橡胶中分散性更好，能有效抑制硅橡胶高温下侧基氧化反应，从而保证其耐高温性能及持续时间。
3)本申请采用双硫化剂，同时采用过氧化物硫化剂和聚硅氮烷的双硫化剂体系，其中，聚硅氮烷可根据pick反应可以发生硅羟基和硅氨基的反应形成交联，同时过氧化物硫化剂分解产生的自由基还可以与聚硅氮烷在短时间内发挥协同交联作用，促使硅橡胶快速硫化。
4)采用本申请的制备方法，将高强度混炼胶、无机耐热添加剂混炼，制备耐高温硅橡胶组合物，然后经过高温硫化，制得耐高温硅橡胶，制备方法简单方便，具有很高普适性，本申请制备的耐高温硅橡胶可在300℃～350℃高温条件下有效使用30天左右，可以很好的应用于核线缆、航空航天线缆等。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步描述本申请，本申请的优点和特点将会随着描述而更为清楚。予以特别说明的是：以下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，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
制备例
将纳米耐高温剂粉体1kg纳米氧化铝、4kg纳米氧化铁、1kg纳米氧化铈动态加热至100℃，以雾化法加入18kg水解后的表面改性剂正十二烷基三甲氧基硅烷，反应保持10分钟左右，促使其充分脱水、缩合与固化，并保持较高的活化率(大于99％)，制得改性的纳米氧化铝、改性的纳米氧化铁及改性的纳米氧化铈。
实施例1
一种长期耐高温硅橡胶，包括如下重量(kg)的原料：甲基乙烯基硅橡胶(羟基封端)80kg，气相白炭黑40kg，二苯基硅二醇6kg，乙烯基三甲氧基硅烷1kg，改性的纳米氧化铝1kg，改性的纳米氧化铁4kg，改性的纳米氧化铈1kg，双二五0.5kg，聚硅氮烷1.5kg。
上述长期耐高温硅橡胶的制备方法包括如下步骤：
1)按重量称取甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、二苯基硅二醇、乙烯基三甲氧基硅烷、改性的纳米氧化铝、改性的纳米氧化铁、改性的纳米氧化铈、双二五以及聚硅氮烷；
2)将甲基乙烯基硅橡胶在常温下一次性投入至密炼机，然后加入气相白炭黑10kg，机械剪切升温至160℃，将剩余气相白炭黑按照10kg/次，分三次全部加完，热处理1h，同步加入二苯基硅二醇和乙烯基三甲氧基硅烷，混合均匀，在160℃、负压0.06Mpa条件下热处理0.8小时，获得高强度混炼胶；
3)将高强度混炼胶和改性的纳米氧化铝、改性的纳米氧化铁、改性的纳米氧化铈捏合混匀成团，常温下混炼2小时，然后升温至145℃抽真空继续混炼1.5小时，自然冷却；
4)将步骤3)所得物料在开炼机上薄通15次，加入双二五以及聚硅氮烷在常温下混炼15分钟，即得。
实施例2-5
实施例2-5均提供一种长期耐高温硅橡胶，按重量计，原料组分如表1所示，实施例2-5均按照如实施例1的制备方法进行制备。
表1实施例1-5长期耐高温硅橡胶的原料组分
实施例6
实施例6提供一种长期耐高温硅橡胶，本实施例与实施例1相比的区别仅在于，将偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷替换为二甲基二氯硅烷，其余同实施例1。
实施例7
实施例7提供一种长期耐高温硅橡胶，本实施例与实施例1相比的区别仅在于，将偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷替换为六甲基二硅氮烷，其余同实施例1。
实施例8
实施例8提供一种长期耐高温硅橡胶，本实施例与实施例1相比的区别仅在于，将过氧化物硫化剂聚硅氮烷替换为过氧化二叔丁基(DTBP)，其余同实施例1。
实施例9
实施例9提供一种长期耐高温硅橡胶，本实施例与实施例1相比的区别仅在于，将过氧化物硫化剂聚硅氮烷替换为过氧化二异丙苯(DCP)，其余同实施例1。
对比例1-7
对比例1-7均提供一种长期耐高温硅橡胶，按重量计，原料组分如表2所示，均按照如实施例1的制备方法进行制备。
表2对比例1-7长期耐高温硅橡胶的原料组分
对比例1
对比例1提供一种长期耐高温硅橡胶，该对比例与实施例3相比区别仅在于，不含有偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷，其余同实施例3。
对比例2
对比例2提供一种长期耐高温硅橡胶，该对比例与实施例3相比区别仅在于，纳米耐高温剂纳米氧化铝、纳米氧化铁、纳米氧化铈为未经过改性剂改性，其余同实施例3。
对比例3
对比例3提供一种长期耐高温硅橡胶，该对比例与实施例3相比区别仅在于，硫化剂采用单一硫化剂聚硅氮烷，其余同实施例3。
对比例4
对比例4提供一种长期耐高温硅橡胶，该对比例与实施例3相比区别仅在于，硫化剂采用单一硫化剂双二五，其余同实施例3。
对比例5
对比例5提供一种长期耐高温硅橡胶，该对比例与实施例3相比区别在于，不含有偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷，同时，高温耐热剂纳米氧化铝、纳米氧化铁、纳米氧化铈为未经过改性剂改性，其余同实施例3。
对比例6
对比例6提供一种长期耐高温硅橡胶，该对比例与实施例3相比区别在于，不含有偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷，同时，硫化剂采用单一硫化剂聚硅氮烷，其余同实施例3。
对比例7
对比例7提供一种长期耐高温硅橡胶，该对比例与实施例3相比区别在于，不含有偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷，同时，硫化剂采用单一硫化剂双二五，其余同实施例3。
性能测试
抗张强度和断裂伸长率测试：参照GB/T 2951.11-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第11部分：通用试验方法-厚度和外形尺寸测量-机械性能试验》，测试样品的抗张强度和断裂伸长率；按GB/T 2411-2008进行邵氏硬度性能测试，按GB/T 528-2009进行老化前机械性能检测；按GB/T 2951.12-2008进行热老化试验。检测数据如表3所示。
表3实施例1-9及对比例1-7的性能测试结果
由实施例1-9的实验结果可以看出，本申请制备的长期耐高温硅橡胶具有很好的硬度、抗张强度及断裂伸长率，其平均硬度达到62.2A，平均抗张强度可达10.8Mpa，同时平均断裂伸长率可达485.7％，经过热老化试验(300℃，持续时间720h)后，其抗张强度变化保留率平均值可达到33.42％，断裂伸长保留率平均值仍可达到30.54％。可见，本申请采用了优化的原料配比及制备方法，可以制备出具有高硬度、耐高温的硅橡胶，且能够在300℃条件下持续30天左右仍具有优良的性能。
由实施例1-5、8-9与实施例6-7的实验结果可以看出，实施例6-7在经过热老化试验(300℃，持续时间720h)后，其抗张强度变化保留率平均值和断裂伸长保留率平均值分别为32.28％、30.63％，相对于实施例1-5及8-9而言明显有所降低。分析可知，实施例6中采用的偶联剂为二甲基二氯硅烷，实施例7中采用的偶联剂为六甲基二硅氮烷，相对于其他实施例中采用乙烯基三甲氧基硅烷为偶联剂制备的耐高温硅橡胶而言，实施例6-7中气相白炭黑与基材甲基乙烯基硅橡胶(羟基封端)的结合力相对较弱，因此导致制备出的耐高温硅橡胶在经过300℃，持续时间720h的热老化试验后，抗张强度及断裂伸长率都有所下降；同时，也说明在本申请以甲基乙烯基为基材的硅胶体系中，当选用乙烯基三甲氧基硅烷对气相白炭黑进行改性后，乙烯基三甲氧基硅烷表面的C-Y与甲基乙烯基之间的反应更活跃，更有利于增强结合力，延长其耐高温的持续时间。
由实施例1-9和对比例1的实验结果可以看出，在经过热老化试验(300℃，持续时间720h)后，对比例1的硅橡胶老化后抗张强度仅为2.48MPa，老化后断裂伸长率仅为110％，明显低于硅橡胶材料的合格标准(抗张强度为3MPa以上，老化后断裂伸长率至少120％)，抗张强度变化保留率和断裂伸长保留率分别为24.31％和24.12％，明显低于实施例1-9。由此可以看出，本申请添加硅烷偶联剂对气相白炭黑进行改性后，一方面可以增强其在硅胶体系中的分散性，使其分散更为均匀，另一方面可以在硅胶体系中形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层，也就使得气相白炭黑粉体与甲基乙烯基硅橡胶(羟基封端)的结合力更强。
由实施例1-9和对比例2的实验结果可以看出，在经过热老化试验(300℃，持续时间720h)后，对比例2的硅橡胶老化后抗张强度仅为2.3MPa，老化后断裂伸长率仅为102％，结果与对比例1类似，也明显低于硅橡胶材料的合格标准，同时，抗张强度变化保留率和断裂伸长保留率分别为24.21％和22.67％，也明显降低。由此可以看出，经过正十二烷基三甲氧基硅烷改性的纳米耐高温剂，采用改性可以提高其与基料的相容性。同时，经过表面改性的纳米耐高温剂，其粒径细腻，比表面积小，在硅橡胶中分散性更好，能有效抑制硅橡胶高温下侧基氧化反应，从而保证其耐高温性能。
由实施例1-9和对比例3-4的实验结果可以看出，在经过热老化试验(300℃，持续时间720h)后，对比例3的抗张强度变化保留率和断裂伸长保留率分别为20.10％和22.12％，对比例4的抗张强度变化保留率和断裂伸长保留率分别为20.30％和21.54％，也明显降低。由此可以看出，本申请采用双硫化剂，同时采用过氧化物硫化剂和聚硅氮烷的双硫化剂体系，其中，聚硅氮烷可根据pick反应可以发生硅羟基和硅氨基的反应形成交联，同时过氧化物硫化剂分解产生的自由基还可以与聚硅氮烷在短时间内发挥协同交联作用，促使硅橡胶快速硫化，提高硅橡胶的耐高温性能。
由实施例1-9和对比例1-7的实验结果可以看出，在抗老化试验后，对比例5的抗张强度变化保留率和断裂伸长保留率分别为18.30％和21.43％，显著低于实施例1-9，同时也明显低于对比例1-4；由此可以看出，在制备耐高温硅橡胶中仅仅采用双硫剂对于提高硅橡胶的耐高温性能而言作用并不明显。同样地，由实施例1-9和对比例1-7的实验结果可以看出，在抗老化试验后，对比例6的抗张强度变化保留率和断裂伸长率分别为18.13％和19.36％，对比例7的抗张强度变化保留率和断裂伸长率分别为18.17％和20.41％，也显著低于实施例1-9，同时也明显低于对比例1-4；由此可以看出，在制备耐高温硅橡胶中仅仅采用表面改性的耐高温剂(纳米氧化铝、纳米氧化铁及纳米氧化铈)对于提高硅橡胶的耐高温性能而言作用不明显，仅采用偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷对气相白炭黑进行改性对于提高硅橡胶的耐高温性能而言作用也不明显。
综合实施例1-9和对比例1-7的实验结果可以看出，本申请为了提高硅橡胶的耐高温(300-320℃)性能的持久性，同时采用偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷对气相白炭黑进行改性、采用正十二烷基三甲氧基硅烷改性的纳米耐高温剂及双硫化剂，最终制得的长期耐高温硅橡胶，具有很高的机械强度和耐高温性能，可在300℃～350℃高温条件下有效使用30天左右，广泛应用于核电缆、航空航天线缆等。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种长期耐高温硅橡胶，其特征在于，包括如下重量份数的原料：
甲基乙烯基硅橡胶 80-120份
气相白炭黑 40-50份
二苯基硅二醇 6-8份
偶联剂 1-1.2份
纳米耐高温剂 6-10份
双硫化剂 2-5份。
2.根据权利要求1所述的长期耐高温硅橡胶，其特征在于，包括如下重量份数的原料：
甲基乙烯基硅橡胶 100份
气相白炭黑 45份
二苯基硅二醇 7份
偶联剂 1份
纳米耐高温剂 7.5份
双硫化剂 3.2份。
3.根据权利要求1或2所述的长期耐高温硅橡胶，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶为双羟基封端的甲基乙烯基硅橡胶，其中乙烯基含量以摩尔百分比计为0.04-0.05%；所述气相白炭黑的比表面积为180-220m2/g。
4.根据权利要求1或2所述的长期耐高温硅橡胶，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂为二甲基二氯硅烷、六甲基二硅氮烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的任一种。
5.根据权利要求1或2所述的长期耐高温硅橡胶，其特征在于，所述纳米耐高温剂为经过表面改性剂改性的纳米耐高温剂，所述表面改性剂为正十二烷基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求5所述的长期耐高温硅橡胶，其特征在于，所述纳米耐高温剂为纳米氧化铝、纳米氧化铁和纳米氧化铈的混合物，所述纳米氧化铝、纳米氧化铁和纳米氧化铈的质量比为（0.5-1.5）：（0.65-0.75）：（1.5-2.5）。
7.根据权利要求1或2所述的长期耐高温硅橡胶，其特征在于，所述双硫化剂为过氧化物硫化剂和聚硅氮烷，所述过氧化物硫化剂选自过氧化二叔丁基（DTBP）、过氧化二异丙苯（DCP）、2﹒5-二甲基-2﹒5-二叔丁基过氧化己烷(DBPMH)中一种或多种，所述过氧化物硫化剂与聚硅氮烷的质量比为1:3。
8.根据权利要求1或2所述的长期耐高温硅橡胶，其特征在于，所述长期耐高温硅橡胶在300℃以上持续使用30天以上仍具有3-4 Mpa的抗张强度及至少120%的断裂伸长率。
9.一种权利要求1-8任一所述的长期耐高温硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
1）按质量份数称取甲基乙烯基硅橡胶、气相白炭黑、二苯基硅二醇、偶联剂、纳米耐高温剂和双硫化剂；
2）将所述甲基乙烯基硅橡胶在常温下一次性投入至密炼机，首次加入气相白炭黑总质量的25-35%，机械剪切升温至160-170℃，然后分多次将剩余气相白炭黑全部加完，热处理1-2小时，同步加入二苯基硅二醇和偶联剂，混合均匀，在160-170℃、负压0.06-0.09Mpa条件下热处理0.8-1.5小时，获得高强度混炼胶；
3）将所述高强度混炼胶和纳米耐高温剂捏合混匀成团，常温下混炼2-3小时，然后升温至145-155℃抽真空继续混炼1-2小时，自然冷却；
4）将步骤3）所得物料在开炼机上薄通15～20次，加入双硫化剂在常温下混炼15-20分钟，即得。
10.权利要求1-8任一所述的长期耐高温硅橡胶在制备核线缆或航空航天线缆中的应用。
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|---|---|---|---|---|
| CN118185323A (zh) * | 2024-04-19 | 2024-06-14 | 深圳市盛康泰有机硅材料有限公司 | 一种耐高温有机硅组合物及其制备方法 |
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2023
- 2023-11-02 CN CN202311449831.2A patent/CN117402497A/zh active Pending
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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