一种抗紫外型硫化硅橡胶纳米复合材料制备方法与流程

1.本发明属于化学材料领域，特别涉及一种抗紫外型硫化硅橡胶纳米复合材料的方法。


背景技术：

2.在复杂的外界环境(如热、强光、酸雨)影响下，涂覆于瓷绝缘子、玻璃绝缘子以及输变电设备的硫化硅橡胶材料，容易出现老化脱落，使绝缘子的闪络电压严重下降，最终可能引发污闪事故。
3.硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。普通的硅橡胶主要由含甲基和少量乙烯基的硅氧链节组成。苯基的引入可提高硅橡胶的耐高、低温性能，三氟丙基及氰基的引入则可提高硅橡胶的耐温及耐油性能。硅橡胶耐低温性能良好，一般在-55℃下仍能工作。引入苯基后，可达-73℃。硅橡胶的耐热性能也很突出，在180℃下可长期工作，稍高于200℃也能承受数周或更长时间仍有弹性，瞬时可耐300℃以上的高温。硅橡胶的透气性好，氧气透过率在合成聚合物中是最高的。
4.现有的硅橡胶不能耐紫外线，长期暴露于紫外线下容易变性，不适合于在紫外线环境下长期使用。因此，提高硅橡胶材料的抗紫外性能对延长硅橡胶材料紫外老化寿命尤为重要。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明的目的是，发明一种抗紫外型硫化硅橡胶纳米复合材料制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种抗紫外型硫化硅橡胶复合材料制备方法，由以下步骤制备而成：(1)将纳米zno干燥处理后，超声分散于丙酮，获得纳米zno超声分散液；(2)将丙酮与去离子水混合，并加入偶联剂，混合均匀后加入纳米zno超声分散液中；(3)将步骤(2)的混合溶液搅拌回流后静置，洗涤后干燥充分，得到的改性纳米zno；(4)将硅橡胶基质稀释于丙酮中，再加入改性纳米zno，充分反应；(5)将步骤(4)混合物真空加热以除去丙酮，待其冷却至室温后，加入交联剂和催化剂，凝固后制得抗紫外型纳米复合材料。
7.优选的，步骤(1)中zno与丙酮比例1g：10～16ml
8.优选的，丙酮与去离子水的体积比为3：1。
9.优选的，步骤(2)中加入的偶联剂为钛酸酯偶联剂。
10.优选的，步骤(3)中回流静置的条件是：70℃下搅拌回流反应8h，静置24h。
11.优选的，步骤(3)中洗涤后干燥的条件是：依次使用无水乙醇、丙酮和去离子水反复洗涤，在100～120℃真空干燥。
12.优选的，步骤(4)中，硅橡胶基质与丙酮的质量体积比为(1～2)g：3ml。
13.优选的，步骤(5)中，交联剂为正硅酸乙酯，催化剂为二丁基二月硅酸锡。
14.优选的，步骤(5)中，加入交联剂的量为硫化硅基质的3～4wt％，加入催化剂的量为0.25～1wt％。
15.优选的，步骤(1)中，纳米zno超声分散于乙腈溶液中。
16.本发明的有益效果是，本发明的抗紫外型硫化硅橡胶纳米复合材料制备方法与现有技术相比不仅操作简单，成本低廉。能够使得室温硫化硅橡胶具有非常好的抗紫外效果，能够延迟硅橡胶的老化时间，使得材料更为耐用。
附图说明
17.图1为纳米zno-rtv复合材料的紫外透射光谱。
18.图2为纳米zno-rtv复合材料老化2500h后的红外光谱图。
19.图3为纳米zno-rtv复合材料老化2500h后的扫描电镜图。
20.图4为纳米zno-rtv复合材料老化2500h后的憎水角变化情况。
具体实施方式
21.以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
22.实施例1
23.(1)称取10g纳米zno干燥处理后，超声60min分散于160ml的丙酮，获得纳米zno超声分散液；
24.(2)将丙酮240ml与去离子水80ml配比混合，称取1g钛酸酯偶联剂倒入其中，混合均匀后加入纳米zno超声分散液中，再超声20min；
25.(3)将步骤(2)的混合溶液在70℃下搅拌回流反应8h后静置24h，依次使用无水乙醇、丙酮和去离子水反复洗涤，最后在100℃真空干燥充分，得到的改性纳米zno；
26.(4)将50g的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷稀释于150ml的丙酮中，再将改性纳米zno加入其中，在40℃机械搅拌6h；
27.(5)将步骤(4)混合物真空加热以除去丙酮，待其冷却至室温后，在氮气氛围下加入2g正硅酸乙酯和0.25g二丁基二月硅酸锡，真空搅拌均匀后迅速倒入模具，静置8h，制得抗紫外型纳米zno-rtv复合材料。
28.实施例2
29.(1)称取10g纳米zno干燥处理后，超声60min分散于100ml的丙酮，获得纳米zno超声分散液；
30.(2)将丙酮120ml与去离子水60ml配比混合，称取1g钛酸酯偶联剂倒入其中，混合均匀后加入纳米zno超声分散液中，再超声20min；
31.(3)将步骤(2)的混合溶液在70℃下搅拌回流反应8h后静置24h，依次使用无水乙醇、丙酮和去离子水反复洗涤，最后在120℃真空干燥充分，得到的改性纳米zno；
32.(4)将100g的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷稀释于150ml的丙酮中，再将改性纳米zno加入其中，在40℃机械搅拌6h；
33.(5)将步骤(4)混合物真空加热以除去丙酮，待其冷却至室温后，在氮气氛围下加入3g正硅酸乙酯和0.5g二丁基二月硅酸锡，真空搅拌均匀后迅速倒入模具，静置8h，制得抗紫外型纳米zno-rtv复合材料。
34.实施例3
35.(1)称取10g纳米zno干燥处理后，超声60min分散于160ml的乙腈，获得纳米zno超声分散液；
36.(2)将乙腈240ml与去离子水80ml配比混合，称取1g钛酸酯偶联剂倒入其中，混合均匀后加入纳米zno超声分散液中，再超声20min；
37.(3)将步骤(2)的混合溶液在70℃下搅拌回流反应8h后静置24h，依次使用无水乙醇、乙腈和去离子水反复洗涤，最后在100℃真空干燥充分，得到的改性纳米zno；
38.(4)将50g的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷稀释于150ml的丙酮中，再将改性纳米zno加入其中，在40℃机械搅拌6h；
39.(5)将步骤(4)混合物真空加热以除去丙酮，待其冷却至室温后，在氮气氛围下加入2g正硅酸乙酯和0.25g二丁基二月硅酸锡，真空搅拌均匀后迅速倒入模具，静置8h，制得抗紫外型纳米zno-rtv复合材料。
40.实施例4
41.(1)称取10g纳米zno干燥处理后，超声60min分散于160ml的丙酮，获得纳米zno超声分散液；
42.(2)将丙酮240ml与去离子水80ml配比混合，混合均匀后加入纳米zno超声分散液中，再超声20min；
43.(3)将步骤(2)的混合溶液在70℃下搅拌回流反应8h后静置24h，依次使用无水乙醇、丙酮和去离子水反复洗涤，最后在100℃真空干燥充分，得到的改性纳米zno；
44.(4)将50g的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷稀释于150ml的丙酮中，再将改性纳米zno加入其中，在40℃机械搅拌6h；
45.(5)将步骤(4)混合物真空加热以除去丙酮，待其冷却至室温后，在氮气氛围下加入2g正硅酸乙酯和0.25g二丁基二月硅酸锡，真空搅拌均匀后迅速倒入模具，静置8h，制得抗紫外型纳米zno-rtv复合材料。
46.对比例
47.(1)称取称取10g纳米zno干燥处理后；
48.(2)将100g的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷稀释于150ml的丙酮中，再将纳米zno加入其中，在40℃机械搅拌6h；
49.(3)将步骤(2)混合物真空加热以除去丙酮，待其冷却至室温后，在氮气氛围下加入3g正硅酸乙酯和0.5g二丁基二月硅酸锡，真空搅拌均匀后迅速倒入模具，静置8h，制得抗紫外型纳米zno-rtv复合材料。
50.实验例1
51.将实施例1～4与对比例、纯硅橡胶进行透光度实验(加入zno的量为硅橡胶的量的2wt％)，350nm光照。结果如下：
52.序号透光率％实施例10
实施例28实施例323实施例438对比例50硅橡胶70
53.实验例2
54.用实施例1的方法制备抗紫外硅橡胶，分别加入不同量的zno(加入量为硅橡胶的0、0.5、1、2wt％)的硅橡胶，其理化性质结果如图1～4所示。其中，图1为纳米zno-rtv复合材料的紫外透射光谱；图2为纳米zno-rtv复合材料老化2500h后的红外光谱图；图3为纳米zno-rtv复合材料老化2500h后的扫描电镜图；图4为纳米zno-rtv复合材料老化2500h后的憎水角变化情况。
55.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。