一種陶瓷化矽橡膠及其製備方法

2024-04-08 09:41:05

一種陶瓷化矽橡膠及其製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種陶瓷化矽橡膠，由矽橡膠和陶瓷填料製備得到；所述陶瓷填料，以重量份計，包括：10份～20份的第一氧化物，所述第一氧化物為稀有金屬氧化物；50份～70份的第二氧化物，所述第二氧化物包括輕金屬氧化物、矽的氧化物、銻的氧化物和過渡金屬氧化物中的一種或幾種；10份～30份的含氧酸鹽，所述含氧酸鹽包括碳酸鹽、矽酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽中的一種或幾種。本發明提供了一種陶瓷化矽橡膠的製備方法，包括：在鉑催化劑的作用下，將矽橡膠、橡膠填料、矽油、偶聯劑、陶瓷填料和硫化劑進行反應，得到陶瓷化矽橡膠。本發明提供的陶瓷化矽橡膠具有較好的拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度。
【專利說明】一種陶瓷化矽橡膠及其製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及橡膠【技術領域】，尤其涉及一種瓷化矽橡膠及其製備方法。

【背景技術】
[0002] 在眾多的合成橡膠中，矽橡膠是在其中的佼佼者。矽橡膠具有良好的電絕緣性、耐 氧抗老化性、耐光抗老化性以及防黴性、化學穩定性等優異的性能。矽橡膠的這些優異性 能，使其在輸電線路、宇航、機械部件及電子電器等領域具有重要的應用。由於矽橡膠經常 需要在高壓、高溫、發熱、放電的條件下使用，因此對矽橡膠在阻燃性能方面具有較高的要 求。但是目前使用的阻燃矽橡膠經過持續的高溫燃燒後，燒餘物沒有機械強度，可能會造成 更危險的二次災害，如電纜的護套和絕緣燒毀後造成短路。
[0003] 為了克服阻燃矽橡膠燃燒後機械強度差的缺點，人們研發製備了陶瓷化矽橡膠。 陶瓷化矽橡膠在常溫下具有與普通矽橡膠相同的性能，但是在遇高溫著火時陶瓷化矽橡膠 會發生陶瓷化轉變，變為堅硬的自支撐陶瓷化產物，這種陶瓷化產物具有較高的強度並且 能夠承受一定的衝擊力，保證製品燃燒後的完整性，減少二次災害的發生。
[0004] 申請號為201210392384. 7的中國專利公開了一種陶瓷化矽橡膠，具體的製備方 法為：將100重量份的甲基乙烯基矽橡膠生膠和〇. 17重量份的硬脂酸鋅在真空捏合機中捏 合3分鐘；然後將20重量份的氣相法白炭黑和2重量份的羥基矽油分3次加入真空捏合機 中，每次加入後進行充分攪拌，主動攪拌槳的攪拌速度為62轉/分鐘，從動攪拌槳的攪拌速 度為56轉/分鐘；將混合料攪拌混合均勻後，再加入4重量份的氫氧化鋁和紅磷的混合物、 6重量份的納米蒙脫土和1重量份的1，3-二乙炔基四甲基二矽氧烷，進行充分攪拌，得到膠 料；待所述膠料捏合成型後將膠料升溫到160°C，進行90分鐘的熱煉，然後進行30分種的 真空度為-〇. 〇7MPa的抽真空；將抽真空後的膠料在雙輥筒開放式煉膠機上薄通3次，最後 在濾膠機上進行過濾，得到陶瓷化矽橡膠。
[0005] 現有技術提供的這種陶瓷化矽橡膠雖然具有很高的阻燃性能，但是這種陶瓷化矽 橡膠的拉伸強度、扯斷伸長率和撕裂強度較低，限制了其在高強度環境下的使用。


【發明內容】

[0006] 有鑑於此，本發明的目的在於提供一種陶瓷化矽橡膠及其製備方法，本發明提供 的陶瓷化矽橡膠具有較高的拉伸強度、扯斷伸長率和撕裂強度。
[0007] 本發明提供了一種陶瓷化矽橡膠，由矽橡膠和陶瓷填料製備得到；所述陶瓷填料 包括：
[0008] 10份?20份的第一氧化物，所述第一氧化物為稀有金屬氧化物；
[0009] 50份?70份的第二氧化物，所述第二氧化物包括輕金屬氧化物、矽的氧化物、銻 的氧化物和過渡金屬氧化物中的一種或幾種；
[0010] 10份?30份的含氧酸鹽，所述含氧酸鹽包括碳酸鹽、矽酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和 磷酸鹽中的一種或幾種。 toon] 優選的，所述稀有金屬氧化物包括氧化鋯和稀土氧化物中的一種或幾種。
[0012] 優選的，所述稀土氧化物包括氧化鏑、氧化釤和氧化釔中的一種或幾種。
[0013] 優選的，所述陶瓷填料的粒度為300目?400目。
[0014] 優選的，所述矽橡膠和陶瓷填料的質量比為100: (1?125)。
[0015] 本發明提供了一種陶瓷化矽橡膠的製備方法，包括：
[0016] 在鉬催化劑的作用下，將矽橡膠、橡膠填料、矽油、偶聯劑、陶瓷填料和硫化劑進行 反應，得到陶瓷化矽橡膠；所述陶瓷填料包括：
[0017] 10份?20份的第一氧化物，所述第一氧化物為稀有金屬氧化物；
[0018] 50份?70份的第二氧化物，所述第二氧化物包括輕金屬氧化物、矽的氧化物、銻 的氧化物和過渡金屬氧化物中的一種或幾種；
[0019] 10份?30份的含氧酸鹽，所述含氧酸鹽包括碳酸鹽、矽酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和 磷酸鹽中的一種或幾種。
[0020] 優選的，所述矽橡膠包括二甲基矽橡膠、甲基乙烯基矽橡膠和甲基苯基乙烯基矽 橡膠中的一種或幾種。
[0021] 優選的，所述矽橡膠、橡膠填料、矽油、偶聯劑、陶瓷填料和硫化劑的質量比為 100:A:B:C: (1 ?125) : (0· 00001 ?5) : (0· 1 ?10)，0 < A 彡 25,0 < B 彡 25,0 < C 彡 25。
[0022] 優選的，所述鉬催化劑包括二氧化鉬、氯鉬酸或鉬的絡合物。
[0023] 優選的，所述反應的溫度為KKTC?150°C。
[0024] 本發明提供了一種陶瓷化矽橡膠，由矽橡膠和陶瓷填料製備得到；所述陶瓷填 料，以重量份計，包括：10份?20份的第一氧化物，所述第一氧化物為稀有金屬氧化物；50 份?70份的第二氧化物，所述第二氧化物包括輕金屬氧化物、矽的氧化物、銻的氧化物和 過渡金屬氧化物中的一種或幾種；10份?30份的含氧酸鹽，所述含氧酸鹽包括碳酸鹽、矽 酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽中的一種或幾種。在本發明中，所述陶瓷填料中含有稀有 金屬氧化物，這種陶瓷填料具有較好的拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度，從而使本發明 提供的陶瓷化矽橡膠也具有較好的拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度。實驗結果表明，本 發明提供的陶瓷化矽橡膠的拉伸強度為7. 5MPa?8MPa，扯斷伸長率為210%?230%，撕裂 強度為 20KN/m ?25KN/m。
[0025] 本發明提供了一種陶瓷化矽橡膠的製備方法，包括：在鉬催化劑的作用下，將矽橡 膠、橡膠填料、矽油、偶聯劑、陶瓷填料和硫化劑進行反應，得到陶瓷化矽橡膠。本發明提供 的陶瓷化矽橡膠具有較好的拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度。

【具體實施方式】
[0026] 本發明提供了一種陶瓷化矽橡膠，由矽橡膠和陶瓷填料製備得到；所述陶瓷填料 包括：
[0027] 10份?20份的第一氧化物，所述第一氧化物為稀有金屬氧化物；
[0028] 50份?70份的第二氧化物，所述第二氧化物包括輕金屬氧化物、矽的氧化物、銻 的氧化物和過渡金屬氧化物中的一種或幾種；
[0029] 10份?30份的含氧酸鹽，所述含氧酸鹽包括碳酸鹽、矽酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和 磷酸鹽中的一種或幾種。
[0030] 在本發明中，所述陶瓷填料中含有稀有金屬氧化物，這種陶瓷填料具有較好的拉 伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度，從而使本發明提供的陶瓷化矽橡膠也具有較好的拉伸 強度、扯斷伸長率以及撕裂強度。
[0031] 在本發明中，所述矽橡膠為陶瓷化矽橡膠的基膠，作為陶瓷化矽橡膠的基體。在本 發明中，所述矽橡膠優選包括二甲基矽橡膠、甲基乙烯基矽橡膠和甲基苯基乙烯基矽橡膠 中的一種或幾種，更優選包括二甲基矽橡膠、甲基乙烯基矽橡膠和甲基苯基乙烯基矽橡膠 中的一種，最優選為甲基乙烯基矽橡膠。本發明對所述矽橡膠的來源沒有特殊的限制，採用 本領域技術人員熟知的上述種類的矽橡膠即可，可由市場購買獲得。
[0032] 在本發明中，所述陶瓷填料包括10重量份?20重量份的第一氧化物，所述第一氧 化物為稀有金屬氧化物。在本發明中，所述第一氧化物的重量份數優選為12份?18份，更 優選為14份?16份。在本發明中，所述稀有金屬氧化物的加入使所述陶瓷填料具有較好 的拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度，進而使本發明提供的陶瓷化矽橡膠具有較好的拉 伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度。
[0033] 在本發明中，所述稀有金屬氧化物優選包括氧化鋯和稀土氧化物中的一種或幾 種，更優選為氧化鋯和稀土氧化物中的一種。在本發明中，所述稀土氧化物優選為氧化鏑、 氧化釤或氧化釔，更優選為氧化釤。本發明對所述稀有金屬氧化物的來源沒有特殊的限制， 採用本領域技術人員熟知的上述種類的稀有金屬氧化物即可，可由市場購買獲得。
[0034] 在本發明中，以所述第一氧化物的重量份數為基準，所述陶瓷填料包括50重量 份?70重量份的第二氧化物，所述第二氧化物包括輕金屬氧化物、矽的氧化物、銻的氧化 物和過渡金屬氧化物中的一種或幾種。在本發明中，所述第二氧化物的重量份數優選為55 份?65份，更優選為58份?62份。在本發明中，所述第二氧化物優選為輕金屬氧化物、娃 的氧化物、銻的氧化物和過渡金屬氧化物中的一種。在本發明中，所述輕金屬氧化物優選包 括氧化鋁、氧化鎂或氧化鈣，更優選為氧化鈣。在本發明中，所述過渡金屬氧化物優選包括 氧化鈦、氧化鐵或氧化鋅，更優選為氧化鐵。在本發明中，所述矽的氧化物優選為二氧化矽。 在本發明中，所述銻的氧化物優選為三氧化二銻或五氧化二銻，更優選為三氧化二銻。本發 明對所述輕金屬氧化物、過渡金屬氧化物、矽的氧化物和銻的氧化物的來源沒有特殊的限 制，採用本領域技術人員熟知的上述種類的輕金屬氧化物、過渡金屬氧化物、矽的氧化物和 銻的氧化物即可，可由市場購買獲得。
[0035] 在本發明中，以所述第一氧化物的重量份數為基準，本發明提供的陶瓷填料包括 10重量份?30重量份的含氧酸鹽，所述含氧酸鹽包括碳酸鹽、矽酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和 磷酸鹽中的一種或幾種。在本發明中，所述含氧酸鹽的重量份數優選為15份?25份，更優 選為18份?22份。本發明提供的陶瓷填料中包括含氧酸鹽，所述含氧酸鹽的加入能夠使所 述陶瓷填料製備得到的陶瓷化矽橡膠具有較高的強度和耐熱性。在本發明中，所述含氧酸 鹽優選為碳酸鹽、矽酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽中的一種，更優選為碳酸鹽、矽酸鹽和 磷酸鹽中的一種。在本發明中，所述含氧酸鹽中的金屬元素優選包括鈉、鋰、鎂、鈣、鈦、鐵、 鋅、鋁或銻，更優選為鈉、鈣、鋁、鐵或銻，最優選為鈉、鋁或鐵。在本發明中，所述含氧酸鹽最 優選為碳酸鈉、碳酸鈣、碳酸鎂、矽酸鈉、矽酸鎂、玻璃粉、磷酸鈉或磷酸鈣。本發明對所述含 氧酸鹽的來源沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的上述種類的含氧酸鹽即可，可 由市場購買獲得。
[0036] 本發明提供的陶瓷填料的粒度優選為300目?400目，更優選為320目?380目， 最優選為340目?360目。
[0037] 在本發明中，所述陶瓷填料的製備方法優選為：
[0038] 將第一氧化物、第二氧化物和含氧酸鹽混合，得到陶瓷填料；所述第一氧化物、第 二氧化物和含氧酸鹽為上述技術方案所述第一氧化物、第二氧化物和含氧酸鹽。
[0039] 本發明對所述混合的方法沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的混合技術 方案，將所述第一氧化物、第二氧化物和含氧酸鹽混合均勻即可。在本發明中，所述第一氧 化物、第二氧化物和含氧酸鹽的重量份數、種類和來源與上述技術方案所述第一氧化物、第 二氧化物和含氧酸鹽的重量份數、種類和來源一致，在此不再贅述。
[0040] 將所述第一氧化物、第二氧化物和含氧酸鹽混合後，本發明優選將得到的混合物 進行研磨，得到陶瓷填料。本發明對所述研磨的方法沒有特殊的限制，所述研磨使得到的陶 瓷填料的粒度滿足上述技術方案所述陶瓷填料的粒度要求即可。
[0041] 本發明提供的陶瓷化矽橡膠優選還包括阻燃劑。在本發明中，所述阻燃劑的加入 能夠提高本發明提供的陶瓷化矽橡膠的阻燃性能。本發明對所述阻燃劑的用量和種類沒有 特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的矽橡膠中阻燃劑的用量以及可用的阻燃劑即可。 在本發明中，所述阻燃劑優選為氫氧化鋁或氫氧化鎂。本發明對所述阻燃劑的來源沒有特 殊的限制，採用本領域技術人員熟知的上述種類的阻燃劑即可，可由市場購買獲得。
[0042] 在本發明中，所述矽橡膠和陶瓷填料的質量比優選為100: (1?125)，更優選為 100: (10?100)，最優選為100: (20?80)，最最優選為100: (30?60)。在本發明中，所 述矽橡膠和阻燃劑的質量比優選為100: (1?100)，更優選為100: (10?80)，最優選為 100: (20 ?60)。
[0043] 本發明提供了一種陶瓷化矽橡膠的製備方法，包括：
[0044] 在鉬催化劑的作用下，將矽橡膠、橡膠填料、矽油、偶聯劑、陶瓷填料和硫化劑進行 反應，得到陶瓷化矽橡膠；所述陶瓷填料包括：
[0045] 10份?20份的第一氧化物，所述第一氧化物為稀有金屬氧化物；
[0046] 50份?70份的第二氧化物，所述第二氧化物包括輕金屬氧化物、矽的氧化物、銻 的氧化物和過渡金屬氧化物中的一種或幾種；
[0047] 10份?30份的含氧酸鹽，所述含氧酸鹽包括碳酸鹽、矽酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和 磷酸鹽中的一種或幾種。
[0048] 本發明採用上述技術方案所述陶瓷填料製備陶瓷化矽橡膠，所述陶瓷填料具有較 好的拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度；從而使本發明製備的陶瓷化矽橡膠也具有較好 的拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度。
[0049] 本發明在鉬催化劑的作用下，將矽橡膠、橡膠填料、矽油、偶聯劑、陶瓷填料和硫化 劑進行反應，得到陶瓷化矽橡膠。在本發明中，所述反應的溫度優選為100°c?150°C，更優 選為120°C?140°C。在本發明中，所述反應的時間優選為80分鐘?100分鐘，更優選為85 分鐘?95分鐘，最優選為90分鐘。本發明優選在真空的條件下進行所述反應。在本發明 中，所述真空的條件的真空度優選為-〇. IMPa?0. 04MPa，更優選為-0. 05MPa?0. 02MPa， 最優選為OMPa?0. OlMPa。
[0050] 在本發明中，所述陶瓷化矽橡膠的製備方法優選包括：
[0051] 將矽橡膠、橡膠填料、矽油、鉬催化劑和偶聯劑進行混煉，得到第一混合物；
[0052] 將陶瓷填料和所述第一混合物混合，得到第二混合物；
[0053] 在硫化劑的作用下，將所述第二混合物進行硫化處理，得到陶瓷化矽橡膠。
[0054] 本發明優選將矽橡膠、橡膠填料、矽油、鉬催化劑和偶聯劑進行混煉，得到第一混 合物；更優選將矽橡膠、橡膠填料、矽油、鉬催化劑、偶聯劑和阻燃劑進行混煉，得到第一混 合物。在本發明中，所述混煉的真空度優選為-0. IMPa?0. 04MPa，更優選為-0. 05MPa? 0. 02MPa，最優選為OMPa?0. OIMPa。在本發明中，所述混煉的溫度優選為KKTC?150°C， 更優選為120°C?140°C。在本發明中，所述混煉的時間優選為80分鐘?100分鐘，更優選 為85分鐘?95分鐘，最優選為90分鐘。本發明對所述混煉的設備沒有特殊的限制，本領 域技術人員可在捏合機中進行所述混煉。
[0055] 得到第一混合物後，本發明優選將陶瓷填料和所述第一混合物混合，得到第二混 合物；更優選將陶瓷填料加入到所述第一混合物中混合，得到第二混合物；最優選將陶瓷 填料和所述第一混合物在捏合機中混合，得到團狀的第二混合物。
[0056] 得到第二混合物後，本發明更優選將所述第二混合物冷卻。在本發明中，所述冷卻 的溫度優選為20°C?30°C，更優選為23°C?28°C。
[0057] 得到第二混合物後，本發明優選在硫化劑的作用下，將所述第二混合物進行硫化 處理，得到陶瓷化矽橡膠；更優選將硫化劑加入到所述第二混合物中進行硫化處理，得到陶 瓷化矽橡膠。在本發明中，所述硫化處理的溫度優選為170°C-180°C，更優選為170°C。在 本發明中，所述硫化處理的時間優選為8-12min，更優選為lOmin。
[0058] 在本發明中，所述鉬催化劑用於矽橡膠的交聯。在本發明中，所述鉬催化劑優選為 二氧化鉬、氯鉬酸或鉬的絡合物，更優選為氯鉬酸。本發明對所述鉬的絡合物的種類沒有特 殊的限制，採用本領域技術人員熟知的可作為催化劑的鉬的絡合物即可。在本發明中，所述 鉬的絡合物優選為鉬-四氫呋喃絡合物、鉬-乙烯基絡合物或氯鉬酸-辛醇絡合物。本發 明對所述鉬催化劑的來源沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的上述種類的鉬催化 劑即可，可由市場購買獲得。
[0059] 在本發明中，所述矽橡膠的種類和來源與上述技術方案所述矽橡膠的種類和來源 一致，在此不再贅述。
[0060] 在本發明中，所述橡膠填料優選包括白炭黑、炭黑、碳酸鈣、滑石粉、雲母或高嶺 土，更優選為白炭黑、炭黑、碳酸鈣或滑石粉，最優選為白炭黑。本發明優選將白炭黑作為橡 膠填料，所述白炭黑能夠改善本發明提供的陶瓷化矽橡膠的強度以及疏水性。本發明對所 述橡膠填料的來源沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的上述種類的填料即可，可 由市場購買獲得。
[0061] 在本發明中，所述矽油能夠使本發明製備的陶瓷化矽橡膠具有較好的加工性能。 在本發明中，所述矽油優選為羥基矽油。在本發明中，所述羥基矽油的羥基質量分數優選為 0. 06?0. 12,更優選為0. 08?0. 1。本發明對所述矽油的來源沒有特殊的限制，採用本領 域技術人員熟知的上述種類的矽油即可，可由市場購買獲得。
[0062] 在本發明中，所述偶聯劑能夠使本發明提供的陶瓷化矽橡膠的具有較好的耐磨性 和耐老化性。在本發明中，所述偶聯劑優選為矽烷類偶聯劑和鈦酸酯類偶聯劑中的一種或 幾種，更優選為矽烷類偶聯劑和鈦酸酯類偶聯劑中的一種，最優選為矽烷類偶聯劑。本發 明對所述偶聯劑的來源沒有特殊的限制，採用本領域技術人員熟知的上述種類的偶聯劑即 可，可由市場購買獲得。
[0063] 在本發明中，所述陶瓷填料的種類和來源與上述技術方案所述陶瓷填料的種類和 來源一致，在此不再贅述。
[0064] 本發明對所述硫化劑的種類和來源沒有特殊的限制，本領域技術人員根據上述技 術方案所述不同種類的矽橡膠選擇不同種類的硫化劑即可，可由市場購買獲得。在本發明 中，所述硫化劑優選為過氧化物類硫化劑，更優選為過氧化苯甲醯、過氧苯甲酸叔丁脂、二 異丙苯基過氧化物、叔丁基異丙苯基過氧化物、二叔丁基過氧化物、1，1-雙（二叔丁基過氧 基）-3, 3, 5-三甲基環己烷、2, 5-二甲基-2, 5-二（苯甲醯過氧）基己烷或1，4-雙叔丁基 過氧二異丙基苯，最優選為過氧化苯甲醯、二異丙苯基過氧化物或1，1-雙（二叔丁基過氧 基）-3, 3, 5-二甲基環己燒。
[0065] 在本發明中，所述阻燃劑的種類、來源和用量與上述技術方案所述阻燃劑的種類、 來源和用量一致，在此不再贅述。
[0066] 在本發明中，所述矽橡膠、橡膠填料、矽油、偶聯劑、陶瓷填料和硫化劑的質量比 優選為 l〇〇:A:B:C: (1 ?125) : (0· 00001 ?5) : (0· 1 ?10)，0 < A 彡 25,0 < B 彡 25,0 < C 彡 25 ;更優選為 100: (5 ?20) : (5 ?20) : (5 ?20) : (10 ?100) : (0· 0001 ?1) : (0· 5 ? 8)，最優選為 100: (10 ?15) : (10 ?15) : (10 ?15) : (20 ?80) : (0· 001 ?0· 01) : (1 ?6)。
[0067] 按照ASTM D2240《橡膠邵爾硬度測試方法》的標準測試本發明提供的陶瓷化矽橡 膠的硬度，測試結果為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠的硬度為邵爾A 65度?70度。按照 HG/T 2580-1994《橡膠或塑料塗覆織物拉伸強度和扯斷伸長率的測定》標準測試本發明提 供升溫陶瓷化矽橡膠的拉伸強度和扯斷伸長率，測試結果為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠 的拉伸強度為7.510^?810^，扯斷伸長率為210%?230%。按照68八529-2008《硫化 橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定》的標準測試本發明提供的陶瓷化矽橡膠的撕裂強度， 測試結果為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠的撕裂強度為20KN/m?25KN/m。
[0068] 採用橡膠體積電阻率測定儀測試本發明提供的陶瓷化矽橡膠的體積電阻率，測試 結果為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠的體積電阻率為2Χ10 15Ω .cm?2. 2Χ1015Ω Km。採 用耐電壓擊穿強度測試儀測試本發明提供的陶瓷化矽橡膠的擊穿強度，測試結果為，本發 明提供的陶瓷化矽橡膠的擊穿強度為20KV/mm?25KV/mm。按照GB/T1693-2007《硫化橡膠 介電常數和介質損耗角正切值的測定方法》標準檢測本發明提供的陶瓷化矽橡膠的介電常 數和介質損耗角正切值，檢測結果為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠的介電常數為3?3. 2， 介質損耗角正切值為0. 0030?0. 0035。
[0069] 採用橡膠自動氧指數測定儀測試本發明提供的陶瓷化矽橡膠的氧指數，測試結果 為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠的氧指數為40%?45%。按照GB/T17650. 2-98方法測試 本發明提供的陶瓷化橡膠燃燒後釋放的氣體，測試結果為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠燃 燒後HCl的含量< 5mg/g，燃燒後氣體的pH值為6. 3?6. 7,燃燒後氣體的電導率為4. 3uS/ mm?4. 7uS/mm。按照GB/T3780. 15-2006《橡膠用炭黑甲苯抽出物透光率的測定快速法》的 標準測試本發明提供的陶瓷化矽橡膠的透光率，測試結果為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠 的透光率為80 %?85%。
[0070] 按照GB/T 3512-1983《橡膠熱空氣老化試驗方法》的標準測試本發明提供的陶瓷 化矽橡膠經過200°C熱空氣10天老化後的拉伸強度和斷裂伸長率，測試結果為，本發明提 供的陶瓷化矽橡膠經過200°C熱空氣10天老化後的拉伸強度為4. 3MPa?4. 7MPa，斷裂伸 長率為120%?140%。按照GB/T17650. 2-1998《取自電纜或光纜的材料燃燒時釋出氣體 的試驗方法第2部分：用測量pH值和電導率來測定氣體的酸度》標準測試本發明提供的陶 瓷化矽橡膠產生煙毒危險等級，檢測結果為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠產生煙毒的危險 等級為ZAl級。按照UL94的標準測試本發明提供的陶瓷化矽橡膠的阻燃性，測試結果為， 本發明提供的陶瓷化矽橡膠的阻燃性為V-O防火等級。對本發明提供的陶瓷化矽橡膠進行 ROSH標準檢測，檢測結果為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠的環保性能符合ROSH標準。
[0071] 測試本發明提供的陶瓷化矽橡膠燃燒後的固體含量，檢測結果為，本發明提供的 陶瓷化矽橡膠燃燒後的固體質量含量>83%。採用橡膠密度計測試本發明提供的陶瓷化矽 橡膠的密度，測試結果為，本發明提供的陶瓷化矽橡膠的密度為I. 4g/cm3?I. 5g/cm3。
[0072] 本發明提供了一種陶瓷化矽橡膠，由矽橡膠和陶瓷填料製備得到；所述陶瓷填 料，以重量份計，包括：10份?20份的第一氧化物，所述第一氧化物為稀有金屬氧化物；50 份?70份的第二氧化物，所述第二氧化物包括輕金屬氧化物、矽的氧化物、銻的氧化物和 過渡金屬氧化物中的一種或幾種；10份?30份的含氧酸鹽，所述含氧酸鹽包括碳酸鹽、矽 酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽中的一種或幾種。在本發明中，所述陶瓷填料中含有稀有 金屬氧化物，這種陶瓷填料具有較好的拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度，從而使本發明 提供的陶瓷化矽橡膠也具有較好的拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度。
[0073] 本發明提供了一種陶瓷化矽橡膠的製備方法，包括：在鉬催化劑的作用下，將矽橡 膠、橡膠填料、矽油、偶聯劑、陶瓷填料和硫化劑進行反應，得到陶瓷化矽橡膠。本發明提供 的陶瓷化矽橡膠具有較好的拉伸強度、扯斷伸長率以及撕裂強度。
[0074] 下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範 圍。
[0075] 本發明以下實施例所用到的原料均為市售商品，所用的矽橡膠為萊州市金泰矽業 有限公司提供的。
[0076] 實施例1
[0077] 將IOg的氧化鋯、50g的氧化鈣和IOg的碳酸鈉混合均勻，將得到的混合物進行研 磨，得到粒度為300目的陶瓷填料。
[0078] 實施例2
[0079] 將20g的氧化鏑、70g的氧化鐵和30g的矽酸鈉混合均勻，將得到的混合物進行研 磨，得到粒度為400目的陶瓷填料。
[0080] 實施例3
[0081] 將12g的氧化釤、55g的二氧化矽和15g的磷酸鈉混合均勻，將得到的混合物進行 研磨，得到粒度為320目的陶瓷填料。
[0082] 實施例4
[0083] 將18g的氧化釔、65g的三氧化二銻和25g的硼酸鈉混合均勻，將得到的混合物進 行研磨，得到粒度為380目的陶瓷填料。
[0084] 實施例5
[0085] 將7g的氧化鏑、7g的氧化鋯、30g的氧化鋁、30g的氧化鈦、IOg玻璃粉和IOg的偏 矽酸鈉混合均勻，將得到的混合物進行研磨，得到粒度為350目的陶瓷填料。
[0086] 實施例6
[0087] 將IOOg的甲基乙烯基矽橡膠、15g的白炭黑、IOg的羥基矽油、0. Olg的氯鉬酸、15g 的矽烷偶聯劑和50g的氫氧化鋁在捏合機中混煉90分鐘，得到第一混合物；所述捏合機的 真空度保持在〇. OIMPa，溫度為120°C ;
[0088] 將60g的實施例1製備得到的陶瓷填料加入到捏合機中混合，形成團狀的第二混 合物；
[0089] 將所述團狀的第二混合物冷卻至25 °C ;
[0090] 向上述冷卻後的第二混合物中加入0. Ig的二異丙苯基過氧化物，在170°C進行 IOmin的硫化處理，得到陶瓷化矽橡膠。
[0091] 將本發明實施例6得到的陶瓷化矽橡膠按照上述技術方案所述的方法檢測其硬 度、拉伸強度、扯斷伸長率、撕裂強度、體積電阻率、擊穿強度、介電常數、介質損耗角正切 值、氧指數、燃燒後釋放的氣體、透光率、200°C熱空氣10天老化後的拉伸強度及斷裂伸長 率、產煙毒危險等級性、阻燃性、環保性、燃燒後的固體質量含量和密度，測試結果如表1所 示，表1為本發明實施例6?實施例10和比較例1製備得到的陶瓷化矽橡膠的性能測試結 果。
[0092] 實施例7
[0093] 將IOOg的二甲基矽橡膠、5g的白炭黑、5g的羥基矽油、0· OOOOlg的二氧化鉬、5g 的鈦酸酯偶聯劑和Ig的氫氧化鎂在捏合機中混煉80分鐘，得到第一混合物；所述捏合機的 真空度保持在-〇. IMPa，溫度為100°C ;
[0094] 將Ig的實施例3製備得到的陶瓷填料加入到捏合機中混合，形成團狀的第二混合 物；
[0095] 將所述團狀的第二混合物冷卻至20°C ;
[0096] 向上述冷卻後的第二混合物中加入IOg的過氧化苯甲醯，在175°C進行IOmin的硫 化處理，得到陶瓷化矽橡膠。
[0097] 將本發明實施例7得到的陶瓷化矽橡膠按照上述技術方案所述的方法檢測其硬 度、拉伸強度、扯斷伸長率、撕裂強度、體積電阻率、擊穿強度、介電常數、介質損耗角正切 值、氧指數、燃燒後釋放的氣體、透光率、200°C熱空氣10天老化後的拉伸強度及斷裂伸長 率、產煙毒危險等級性、阻燃性、環保性、燃燒後的固體質量含量和密度，測試結果如表1所 /Jn 〇
[0098] 實施例8
[0099] 將IOOg的甲基苯基乙烯基矽橡膠、20g的白炭黑、20g的羥基矽油、5g的鉬-四氫 呋喃絡合物、20g的矽烷偶聯劑和IOOg的氫氧化鎂在捏合機中混煉100分鐘，得到第一混合 物；所述捏合機的真空度保持在0. 〇4MPa，溫度為150°C ;
[0100] 將120g的實施例2製備得到的陶瓷填料加入到捏合機中混合，形成團狀的第二混 合物；
[0101] 將所述團狀的第二混合物冷卻至30°c ;
[0102] 向上述冷卻後的第二混合物中加入0.5g的1，1-雙（二叔丁基過氧基）-3,3,5-三 甲基環己烷，在165°C進行Smin的硫化處理，得到陶瓷化矽橡膠。
[0103] 將本發明實施例8得到的陶瓷化矽橡膠按照上述技術方案所述的方法檢測其硬 度、拉伸強度、扯斷伸長率、撕裂強度、體積電阻率、擊穿強度、介電常數、介質損耗角正切 值、氧指數、燃燒後釋放出的氣體、透光率、200°C熱空氣10天老化後的拉伸強度及斷裂伸 長率、產煙毒危險等級性、阻燃性、環保性、燃燒後的固體質量含量和密度，測試結果如表1 所示。
[0104] 實施例9
[0105] 將IOOg的甲基乙烯基矽橡膠、IOg的炭黑、IOg的羥基矽油、0. OOOlg的鉬-乙烯基 絡合物、IOg的鈦酸酯偶聯劑和IOg的氫氧化鋁在捏合機中混煉85分鐘，得到第一混合物； 所述捏合機的真空度保持在_〇.〇5MPa，溫度為130°C ;
[0106] 將IOg的實施例5製備得到的陶瓷填料加入到捏合機中混合，形成團狀的第二混 合物；
[0107] 將所述團狀的第二混合物冷卻至23°C ;
[0108] 向上述冷卻後的第二混合物中加入8g的過氧苯甲酸叔丁脂，在170°C進行8min的 硫化處理，得到陶瓷化矽橡膠。
[0109] 將本發明實施例9得到的陶瓷化矽橡膠按照上述技術方案所述的方法檢測其硬 度、拉伸強度、扯斷伸長率、撕裂強度、體積電阻率、擊穿強度、介電常數、介質損耗角正切 值、氧指數、燃燒後釋放出的氣體、透光率、200°C熱空氣10天老化後的拉伸強度及斷裂伸 長率、產煙毒危險等級性、阻燃性、環保性、燃燒後的固體質量含量和密度，測試結果如表1 所示。
[0110] 實施例10
[0111] 將IOOg的二甲基娃橡膠、50g的甲基苯基乙烯基娃橡膠、15g的碳酸I丐、15g的輕基 矽油、Ig的氯鉬酸、7g的矽烷偶聯劑和8g的鈦酸酯偶聯劑在捏合機中混煉95分鐘，得到第 一混合物；所述捏合機的真空度保持在〇. 〇2MPa，溫度為140°C ;
[0112] 將IOOg的實施例4製備得到的陶瓷填料加入到捏合機中混合，形成團狀的第二混 合物；
[0113] 將所述團狀的第二混合物冷卻至28°C ;
[0114] 向上述冷卻後的第二混合物中加入Ig的叔丁基異丙苯基過氧化物，在170°C進行 IOmin的硫化處理，得到陶瓷化矽橡膠。
[0115] 將本發明實施例10得到的陶瓷化矽橡膠按照上述技術方案所述的方法檢測其硬 度、拉伸強度、扯斷伸長率、撕裂強度、體積電阻率、擊穿強度、介電常數、介質損耗角正切 值、氧指數、燃燒後釋放出的氣體、透光率、200°c熱空氣10天老化後的拉伸強度及斷裂伸 長率、產煙毒危險等級性、阻燃性、環保性、燃燒後的固體質量含量和密度，測試結果如表1 所示。
[0116] 比較例1
[0117] 按照申請號為201210392384. 7的中國專利所公開的方法製備陶瓷化矽橡膠，具 體過程為：
[0118] 將IOOg的甲基乙烯基矽橡膠生膠和0. 17g的硬脂酸鋅在真空捏合機中捏合3分 鍾；然後將20g的氣相法白炭黑和2g的羥基矽油分3次加入真空捏合機中，每次加入後進 行充分攪拌，主動攪拌槳的攪拌速度為62轉/分鐘，從動攪拌槳的攪拌速度為56轉/分 鍾；將混合料攪拌混合均勻後，再加入4g的氫氧化鋁和紅磷的混合物、6g的納米蒙脫土和 Ig的1，3-二乙炔基四甲基二矽氧烷，進行充分攪拌，得到膠料；待所述膠料捏合成型後將 膠料升溫到160°C，進行90分鐘的熱煉，然後進行30分種的真空度為-0. 07MPa的抽真空； 將抽真空後的膠料在雙輥筒開放式煉膠機上薄通3次，最後在濾膠機上進行過濾，得到陶 瓷化矽橡膠。
[0119] 將本發明比較例1得到的陶瓷化矽橡膠按照上述技術方案所述的方法檢測其硬 度、拉伸強度、扯斷伸長率、撕裂強度、體積電阻率、擊穿強度、介電常數、介質損耗角正切 值、氧指數、燃燒後釋放出的氣體、透光率、200°c熱空氣10天老化後的拉伸強度及斷裂伸 長率、產煙毒危險等級性、阻燃性、環保性、燃燒後的固體質量含量和密度，測試結果如表1 所示，表1為本發明實施例6?實施例10和比較例1製備得到的陶瓷化矽橡膠的性能測試 結果。
[0120] 表1本發明實施例6?實施例10和比較例1製備得到的陶瓷化矽橡膠的性能測 試結果
[0121]

【權利要求】
1. 一種陶瓷化矽橡膠，由矽橡膠和陶瓷填料製備得到；所述陶瓷填料包括： 10份?20份的第一氧化物，所述第一氧化物為稀有金屬氧化物； 50份?70份的第二氧化物，所述第二氧化物包括輕金屬氧化物、矽的氧化物、銻的氧 化物和過渡金屬氧化物中的一種或幾種； 10份?30份的含氧酸鹽，所述含氧酸鹽包括碳酸鹽、矽酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和磷酸 鹽中的一種或幾種。
2. 根據權利要求1所述的陶瓷化矽橡膠，其特徵在於，所述稀有金屬氧化物包括氧化 鋯和稀土氧化物中的一種或幾種。
3. 根據權利要求2所述的陶瓷化矽橡膠，其特徵在於，所述稀土氧化物包括氧化鏑、氧 化釤和氧化釔中的一種或幾種。
4. 根據權利要求1所述的陶瓷化矽橡膠，其特徵在於，所述陶瓷填料的粒度為300目? 400 目。
5. 根據權利要求1所述的陶瓷化矽橡膠，其特徵在於，所述矽橡膠和陶瓷填料的質量 比為 100: (1 ?125)。
6. -種陶瓷化娃橡膠的製備方法，包括： 在鉬催化劑的作用下，將矽橡膠、橡膠填料、矽油、偶聯劑、陶瓷填料和硫化劑進行反 應，得到陶瓷化矽橡膠；所述陶瓷填料包括： 10份?20份的第一氧化物，所述第一氧化物為稀有金屬氧化物； 50份?70份的第二氧化物，所述第二氧化物包括輕金屬氧化物、矽的氧化物、銻的氧 化物和過渡金屬氧化物中的一種或幾種； 10份?30份的含氧酸鹽，所述含氧酸鹽包括碳酸鹽、矽酸鹽、偏矽酸鹽、硼酸鹽和磷酸 鹽中的一種或幾種。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述矽橡膠包括二甲基矽橡膠、甲基乙烯 基娃橡I父和甲基苯基乙稀基娃橡I父中的一種或幾種。
8. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述矽橡膠、橡膠填料、矽油、偶聯劑、 陶瓷填料和硫化劑的質量比為l〇〇:A:B:C: (1?125) : (0? 00001?5) : (0? 1?10)，0 < A < 25,0 K 25,0 < C < 25。
9. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述鉬催化劑包括二氧化鉬、氯鉬酸或鉬 的絡合物。
10. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述反應的溫度為KKTC?150°C。
【文檔編號】C08K3/22GK104312159SQ201410639791
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月13日 優先權日:2014年11月13日
【發明者】韋長天, 梁永久, 金棲澤, 崔冬梅 申請人:江蘇遠洋東澤電纜股份有限公司