本发明属于硅橡胶
技术领域：
，具体涉及一种耐特高压高温混炼硅橡胶及其制备方法。
背景技术：
：硅橡胶由于所用基础聚合物的结构、聚合度的不同，胶料与配方组成及成形、硫化方法的多样性，构成了一个多种性能、多种用途、多种产品形态的商品群。按照硫化温度，硅橡胶可分为高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶。本专利中所讨论的高温硅橡胶hvr(heatvulcanizingrubber)是由线形高聚合度(5000-10000个硅氧烷链节)的聚有机硅氧烷(生胶)，添加补强填料、增量填料、结构化控制剂等各种性能改进助剂配合而成的胶料。使用时再添加硫化剂，加热硫化剂形成弹性体。由于其加工制品过程和一般有机橡胶一样，在炼胶机上混炼后成形硫化，所以也常称作高温混炼硅橡胶。硅橡胶具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能。热硫化硅橡胶的耐臭氧和耐候性优于其他有机橡胶，在臭氧体积分数为2.0×10-8的环境加速老化试验时，一般橡胶在数秒时间至数小时内表面就发生开裂，而硅橡胶经过28天后，仅机械强度稍有下降，表面无开裂或变粘现象。同时，热硫化硅橡胶具有优异的电性能，常规的热硫化硅橡胶的1mm击穿电压强度在18-24kv，体积电阻率在1013-1015ω/cm。硅橡胶不易燃烧，但点燃后能继续燃烧。随着对电力制品性能和安全性的提高，进一步提升硅橡胶电性能和阻燃性能很有必要。中国专利cn102850806b公开了一种热硫化型阻燃硅橡胶复合材料及其制备方法，所述复合材料是由含锌、硼和铁的类水滑石与热硫化型硅橡胶生胶经混炼、硫化而得。该材料的制备是首先将配比量的热硫化型硅橡胶生胶和含锌、硼和铁的类水滑石进行混炼均匀；然后加入硫化剂，再混炼均匀后出片；最后进行硫化。该发明提供的热硫化型阻燃硅橡胶复合材料具有显著的阻燃和抑烟性能，且物理机械性能优异。虽然该发明提升了硅橡胶的阻燃性能，但并没有对硅橡胶的击穿电压强度、体积电阻率等电性能做改进，无法在高压环境下使用。随着科技的发展和安全意识的提高，对硅橡胶阻燃性提出了更高的要求。另外，在阻燃性提高的情况下，硅橡胶的电性能的稳定性和击穿电压等其他性能也需要进一步改善。因此，有必要进一步提高硅橡胶的阻燃性能和电性能的稳定性，并且可以保证硅橡胶能在高温高压下长期使用而保证其质量不变，以丰富硅橡胶在生活和科技研究等领域的应用。技术实现要素：为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种耐特高压高温混炼硅橡胶及其制备方法，本发明提供的耐特高压高温混炼硅橡胶，显著提高了硅橡胶材料的阻燃性、电性能的稳定性和击穿电压，且可以保证硅橡胶能在高温高压下长期使用而保证其质量不变，得到的硅橡胶材料绝缘性能更优异。本发明的技术方案是：一种耐特高压高温混炼硅橡胶，包括如下组分及其重量份数：甲基乙烯基硅橡胶生胶70～120份，气相法白炭黑20～30份，六甲基二硅氮烷3～6份，二甲基二乙氧基硅烷1～3份，硬脂酸锌0.1～1份，硅微粉5～30份，氮化合物5～20份，氧化铁5～20份，二氧化钛1～5份，乙烯基三乙氧基硅烷0.1-1份，蒸馏水0.5～3份，氧化铈1～5份，阻燃剂1～3份。进一步地，所述的耐特高压高温混炼硅橡胶，由如下组分及其重量份数组成：甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，气相法白炭黑25份，六甲基二硅氮烷5份，二甲基二乙氧基硅烷2份，硬脂酸锌0.6份，硅微粉18份，氮化合物12份，氧化铁13份，二氧化钛3份，乙烯基三乙氧基硅烷0.8份，蒸馏水2份，氧化铈2份，阻燃剂2份。进一步地，所述甲基乙烯基硅橡胶生胶为乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.03％～0.09％的甲基乙烯基硅橡胶生胶和乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.05％～0.30％的甲基乙烯基硅橡胶生胶按重量比5～8：2～4组成。进一步地，所述甲基乙烯基硅橡胶生胶为乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.06％的甲基乙烯基硅橡胶生胶和乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.24％的甲基乙烯基硅橡胶生胶按重量比7：3组成。进一步地，所述氮化合物为氮化铝、氮化硅、5-氨基四唑、2-苯基-5-氨基四唑和三氮唑中的一种或多种。进一步地，所述气相法白炭黑的比表面积为150～250m2/g。进一步地，所述阻燃剂按重量份数计，包含以下组分：乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.04％的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，铂金催化剂5份，1-甲基三唑1.5份。本发明还提供了一种耐特高压高温混炼硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：s1、将不同乙烯基含量的甲基乙烯基生胶、气相法白炭黑、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷以及蒸馏水一起投入密炼机中低温混匀，搅拌60min并放置3～5个小时后，然后抽真空并升温至170℃处理3h，降温冷却后得基础底胶；s2、向步骤s1中所得的基础底胶中加入硬脂酸锌、硅微粉、氮化合物、氧化铁、二氧化钛、乙烯基三乙氧基硅烷、氧化铈和阻燃剂、氧化铈和阻燃剂到密炼机中，经低温混匀40-80min，即得。进一步地，所述步骤s1中抽真空至-0.060mpa～-0.080mpa。本发明制备的耐特高压高温混炼硅橡胶通过将甲基乙烯基生胶与气相白炭黑在低温下混合，并加入六甲基二硅氮烷和二甲基二乙氧基硅烷处理气相白炭黑，再经过高温反应，得到疏水性好且击穿电压稳定在20-24mv/m之间的基础底胶。其中，添加的气相白炭黑可以提高产品的强度、耐磨性和抗老化性等性能。同时，添加的甲基乙烯基硅橡胶生胶为乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.03％～0.09％的甲基乙烯基硅橡胶生胶和乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.05％～0.30％的甲基乙烯基硅橡胶生胶按重量比5～8：2～4组成。通过两种摩尔含量不同的甲基乙烯基硅橡胶生胶搭配使用，得到机械性能好的基础底胶。本发明制备的耐特高压高温混炼硅橡胶添加的氮化合物、二氧化钛、氧化铁和氧化铈均为无机粉体，将无机粉体和阻燃剂加入冷却后的基础底胶中，提升胶料的体积电阻率、击穿电压强度和阻燃性能。其中，二氧化钛拥有优异的抗紫外线能力，能散射长波区紫外线，又能吸收中波区紫外线，其对光、热、磁敏感特性和表面稳定性不同于常规粒子，因此具有优异的耐候性和耐老化性。同时，加入乙烯基三乙氧基硅烷处理无机粉体，使粉体在胶料中分散均匀，保证胶料的电性能的稳定性，提高了硅橡胶混炼胶的物理机械性能。再者，通过添加自制的阻燃剂后，胶料的阻燃性能可达到ul94v-0级别，拓宽了耐特高压高温混炼硅橡胶的应用范围。与现有技术相比，本发明提供的耐特高压高温混炼硅橡胶具有以下优势：(1)本发明提供的耐特高压高温混炼硅橡胶通过添加了不同摩尔含量的甲基乙烯基硅橡胶生胶和六甲基二硅氮烷，具有良好的耐热性和较长的使用寿命，并且疏水性好，击穿电压稳定。(2)本发明提供的耐特高压高温混炼硅橡胶，添加的氮化合物、二氧化钛、氧化铁均为无机粉体，能有效提升胶料的击穿电压强度，同时辅助提升胶料的阻燃性能。(3)本发明提供的耐特高压高温混炼硅橡胶，能在保持优异的机械性能、阻燃性能的同时，也显著提高了硅橡胶的击穿电压和体积电阻率，从而使得到的硅橡胶材料的绝缘性能更好，电性能更稳定，安全性更高。具体实施方式以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。其中，本发明所用试剂均为常用试剂，均可在常规试剂生产销售公司购买。实施例1一种耐特高压高温混炼硅橡胶所述的耐特高压高温混炼硅橡胶，由如下组分及其重量份数组成：甲基乙烯基硅橡胶生胶70份，气相法白炭黑20份，六甲基二硅氮烷3份，二甲基二乙氧基硅烷1份，硬脂酸锌0.1份，硅微粉5份，氮化合物5份，氧化铁5份，二氧化钛1份，乙烯基三乙氧基硅烷0.1份，蒸馏水0.5份，氧化铈1份，阻燃剂1份。所述甲基乙烯基硅橡胶生胶为乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.03％的甲基乙烯基硅橡胶生胶和乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.05％的甲基乙烯基硅橡胶生胶按重量比5：4组成。所述氮化合物为氮化铝。所述气相法白炭黑的比表面积为150m2/g。所述阻燃剂由以下组分及其重量份数组成：乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.04％的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，铂金催化剂5份，1-甲基三唑1.5份。所述的耐特高压高温混炼硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：s1、将不同乙烯基含量的甲基乙烯基生胶、气相法白炭黑、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷以及蒸馏水一起投入密炼机中低温混匀，搅拌60min并放置3个小时后，然后抽真空至-0.080mpa并升温至170℃处理3h，降温冷却后得基础底胶；s2、向步骤s1中所得的基础底胶中加入硬脂酸锌、硅微粉、氮化合物、氧化铁、二氧化钛、乙烯基三乙氧基硅烷、氧化铈和阻燃剂到密炼机中，经低温混匀40min，即得。实施例2一种耐特高压高温混炼硅橡胶所述的耐特高压高温混炼硅橡胶，由如下组分及其重量份数组成：甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，气相法白炭黑25份，六甲基二硅氮烷5份，二甲基二乙氧基硅烷2份，硬脂酸锌0.6份，硅微粉18份，氮化合物12份，氧化铁13份，二氧化钛3份，乙烯基三乙氧基硅烷0.8份，蒸馏水2份，氧化铈2份，阻燃剂2份。所述甲基乙烯基硅橡胶生胶为乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.08％的甲基乙烯基硅橡胶生胶和乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.16％的甲基乙烯基硅橡胶生胶按重量比7：3组成。所述氮化合物为氮化硅。所述气相法白炭黑的比表面积为200m2/g。所述阻燃剂由以下组分及其重量份数组成：乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.04％的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，铂金催化剂5份，1-甲基三唑1.5份。所述的耐特高压高温混炼硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：s1、将不同乙烯基含量的甲基乙烯基生胶、气相法白炭黑、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷以及蒸馏水一起投入密炼机中低温混匀，搅拌60min并放置4个小时后，然后抽真空至-0.070mpa并升温至170℃处理3h，降温冷却后的基础底胶；s2、向步骤s1中所得的基础底胶中加入硬脂酸锌、硅微粉、氮化合物、氧化铁、二氧化钛、乙烯基三乙氧基硅烷、氧化铈和阻燃剂到密炼机中，经低温混匀60min，即得。实施例3一种耐特高压高温混炼硅橡胶所述的耐特高压高温混炼硅橡胶，由如下组分及其重量份数组成：甲基乙烯基硅橡胶生胶120份，气相法白炭黑30份，六甲基二硅氮烷6份，二甲基二乙氧基硅烷3份，硬脂酸锌1份，硅微粉30份，氮化合物20份，氧化铁20份，二氧化钛5份，乙烯基三乙氧基硅烷1份，蒸馏水3份，氧化铈5份，阻燃剂3份。所述甲基乙烯基硅橡胶生胶为乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.09％的甲基乙烯基硅橡胶生胶和乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.30％的甲基乙烯基硅橡胶生胶按重量比8：2组成。所述氮化合物为氮化硅和三氮唑按重量比1:1组成。所述气相法白炭黑的比表面积为250m2/g。所述阻燃剂由以下组分及其重量份数组成：乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.04％的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，铂金催化剂5份，1-甲基三唑1.5份。所述的耐特高压高温混炼硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：s1、将不同乙烯基含量的甲基乙烯基生胶、气相法白炭黑、二甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氮烷以及蒸馏水一起投入密炼机中低温混匀，搅拌60min并放置5个小时后，然后抽真空至-0.060mpa并升温至170℃处理3h，降温冷却后的基础底胶；s2、向步骤s1中所得的基础底胶中加入硬脂酸锌、硅微粉、氮化合物、氧化铁、二氧化钛、乙烯基三乙氧基硅烷、氧化铈和阻燃剂到密炼机中，经低温混匀80min，即得。对比例1一种耐特高压高温混炼硅橡胶所述的耐特高压高温混炼硅橡胶，由如下组分及其重量份数组成：甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，气相法白炭黑25份，六甲基二硅氮烷5份，二甲基二乙氧基硅烷2份，硬脂酸锌0.6份，硅微粉18份，氮化合物12份，氧化铁13份，二氧化钛3份，乙烯基三乙氧基硅烷0.8份，蒸馏水2份，氧化铈2份。所述甲基乙烯基硅橡胶生胶为乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.06％的甲基乙烯基硅橡胶生胶和乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.24％的甲基乙烯基硅橡胶生胶按重量比7：3组成。所述氮化合物为氮化硅。所述气相法白炭黑的比表面积为200m2/g。所述的耐特高压高温混炼硅橡胶的制备方法与实施例2类似。与实施例2的区别在于，未添加阻燃剂。对比例2一种耐特高压高温混炼硅橡胶所述的耐特高压高温混炼硅橡胶，由如下组分及其重量份数组成：甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，气相法白炭黑25份，六甲基二硅氮烷5份，二甲基二乙氧基硅烷2份，硬脂酸锌0.6份，硅微粉18份，氮化合物12份，二氧化钛3份，乙烯基三乙氧基硅烷0.8份，蒸馏水2份，氧化铈2份，阻燃剂2份。所述甲基乙烯基硅橡胶生胶为乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.06％的甲基乙烯基硅橡胶生胶和乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.24％的甲基乙烯基硅橡胶生胶按重量比7：3组成。所述氮化合物为氮化硅。所述气相法白炭黑的比表面积为200m2/g。所述阻燃剂由以下组分及其重量份数组成：乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.04％的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，铂金催化剂5份，1-甲基三唑1.5份。所述的耐特高压高温混炼硅橡胶的制备方法与实施例2类似。与实施例2的区别在于，未添加氧化铁。对比例3一种耐特高压高温混炼硅橡胶所述的耐特高压高温混炼硅橡胶，由如下组分及其重量份数组成：甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，气相法白炭黑25份，六甲基二硅氮烷5份，二甲基二乙氧基硅烷2份，硬脂酸锌0.6份，硅微粉18份，氮化合物12份，氧化铁13份，乙烯基三乙氧基硅烷0.8份，蒸馏水2份，氧化铈2份，阻燃剂2份。所述甲基乙烯基硅橡胶生胶为乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.06％的甲基乙烯基硅橡胶生胶和乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.24％的甲基乙烯基硅橡胶生胶按重量比7：3组成。所述氮化合物为氮化硅。所述气相法白炭黑的比表面积为200m2/g。所述阻燃剂由以下组分及其重量份数组成：乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.04％的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，铂金催化剂5份，1-甲基三唑1.5份。所述的耐特高压高温混炼硅橡胶的制备方法与实施例2类似。与实施例2的区别在于，未添加二氧化钛。对比例4一种耐特高压高温混炼硅橡胶所述的耐特高压高温混炼硅橡胶，由如下组分及其重量份数组成：甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，气相法白炭黑25份，六甲基二硅氮烷5份，二甲基二乙氧基硅烷2份，硬脂酸锌0.6份，硅微粉18份，氧化铁13份，乙烯基三乙氧基硅烷0.8份，蒸馏水2份，氧化铈2份，阻燃剂2份。所述甲基乙烯基硅橡胶生胶为乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.06％的甲基乙烯基硅橡胶生胶和乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.24％的甲基乙烯基硅橡胶生胶按重量比7：3组成。所述气相法白炭黑的比表面积为200m2/g。所述阻燃剂由以下组分及其重量份数组成：乙烯基封端的乙烯基摩尔含量0.04％的甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，铂金催化剂5份，1-甲基三唑1.5份。所述的耐特高压高温混炼硅橡胶的制备方法与实施例2类似。与实施例2的区别在于，未添加氮化合物。试验例一、性能检测1、测试材料：实施例1-3以及对比例1-4制得的耐特高压高温混炼硅橡胶。2、测试方法：对实施例1-3以及对比例1-4制得的耐特高压高温混炼硅橡胶进行检测，检测的性能指标以及对应的测试方法如下表1：表1：检测的性能指标以及对应的测试方法性能指标单位测试方法可塑度--gb/t12828-2006密度g/cm3iso2781:2018硬度shorea--iso48-4:2018拉伸强度mpajisk6251:2017伸长率％jisk6251:2017撕裂强度n/mmjisk6252-1:2015体积电阻率ω.cmgb/t1410-2006击穿电压mv/mgb/t1695-2005阻燃性ul94v-0gb/t10707-20083、测试结果：试验结果如表2所示。表2：性能检测结果由表2可以看出，本发明实施例2、3所制耐特高压高温混炼硅橡胶的体积电阻率和击穿电压较普通硅橡胶有明显的提高，且具有优异的物理性能和阻燃性能；与对比例1-4相比，本发明实施例2制得的耐特高压高温混炼硅橡胶在保持优异的物理性能前提下，阻燃性能和电性能更为优异，尤其是在硅橡胶的击穿电压和体积电阻率方面得到了显著的提高，从而得到的硅橡胶材料的绝缘性能更好，电性能更稳定。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页12