耐水矽橡膠及其製備方法與流程

2023-11-06 08:41:12

本發明涉及橡膠製品技術領域，特別是涉及一種耐水矽橡膠及其製備方法。

背景技術：

雖然矽橡膠具有較好的耐水性及疏水性，但由於矽橡膠的補強填料及部分添加劑具有一定的親水性，因此未經改性的矽橡膠在自然條件下仍會有一定的吸水率，其耐水性能和耐電壓擊穿性能也較差。

目前，矽橡膠耐水性能的應用研究較多，有通過使用矽烷偶聯劑對填料進行表面處理，提高矽橡膠的憎水性，進而提高矽橡膠的耐水性能。該方法需要先對填料進行表面處理，需增加生產設備投入，增加生產工序，進而降低生產效率。有通過添加硬脂酸來改善矽橡膠耐水性能的，但該方法主要針對矽橡膠基本物理性能的耐水性能改善，並未涉及矽橡膠耐電壓擊穿方面的耐水性能改善。

由於矽橡膠具有優異的耐電壓擊穿性能，因此被廣泛作為絕緣材料應用於電力行業。電力行業對絕緣材料的含水率有較高的要求，矽橡膠含水率過高將不能滿足電力行業對絕緣材料的性能要求。

因此需要對矽橡膠耐水性能進行改善，使矽橡膠能夠更廣泛的應用於電力行業。

技術實現要素：

基於此，本發明的目的是提供一種耐水矽橡膠。

具體的技術方案如下：

一種耐水矽橡膠，包括如下重量份的原料：

所述耐水改性劑選自氧化鈣和/或聚乙二醇。

在其中一些實施例中，所述耐水改性劑為氧化鈣和聚乙二醇。

在其中一些實施例中，所述耐水改性劑為重量份比為50:1-4的氧化鈣和聚乙二醇。

在其中一些實施例中，所述甲基乙烯基矽橡膠生膠的分子量為40-80萬，其中乙烯基的摩爾百分含量為0.08-0.3％。

在其中一些實施例中，所述防結構化劑選自α,ω-二羥基聚二甲基矽氧烷、二苯基矽二醇、二烴基二烷氧基矽烷、六甲基二矽氮烷、側鏈羥基矽氧烷低聚物、多羥基線性甲基矽氧烷低聚物中的一種或幾種。

在其中一些實施例中，所述填料選自氣相法白炭黑、沉澱法白炭黑、硅藻土、石英粉、高嶺土、矽微粉或碳酸鈣中的一種或幾種。

在其中一些實施例中，所述硫化劑選自2，4-過氧化二氯苯甲醯、過氧化苯甲醯、過氧化二異丙苯、過氧化二叔丁基、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷中的一種或幾種。

本發明的另一目的是提供上述耐水矽橡膠的製備方法。

具體的技術方案如下：

上述耐水矽橡膠的製備方法，包括如下步驟：

將甲基乙烯基矽橡膠生膠、填料、防結構化劑加入捏合機，於50-200℃條件下捏合0.5-4h；再於50-200℃、(-0.10mpa)-(-0.08mpa)範圍內，再捏合0.5-4h，冷卻至室溫，得無硫化劑混煉膠；

將所述無硫化劑混煉膠與耐水改性劑、硫化劑在雙輥開煉機上進行薄通3-5次，得含硫化劑混煉膠；

將所述含硫化劑混煉膠，通過平板硫化機進行第一次硫化，得第一次流化矽橡膠；

將所述第一次硫化矽橡膠置於烘箱中進行二次硫化，即得所述耐水矽橡膠。

在其中一些實施例中，所述第一次硫化的工藝參數為：平板硫化的溫度為100-140℃，硫化時間為3-20min。

在其中一些實施例中，所述二次硫化的工藝參數為：二次硫化的溫度為150-250℃，二次硫化的時間為1-20h。

上述耐水矽橡膠具有如下有益效果：

(1)上述耐水矽橡膠採用氧化鈣、聚乙二醇或兩者配合物等對甲基乙烯基矽橡膠生膠進行改性，並通過兩段硫化的方式製備了高耐水性矽橡膠。

(2)上述耐水矽橡膠能滿足拉伸強度≥7.5mpa，扯斷伸長率≥350％，並且能在高溫水處理後達到較高的耐電壓擊穿保持率，提高了矽橡膠在使用過程中的絕緣性能保持率，擴展了矽橡膠的可應用環境和應用範圍。

(3)上述耐水矽橡膠生產工藝簡單，成品不含有毒有害物質和易揮發物質，可廣泛應用於電力等高耐水性和高絕緣性能要求的應用領域。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將對本發明進行更全面的描述。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

本實施例所使用的原料均可市售購得。

甲基乙烯基矽橡膠生膠購自藍星化工新材料股份有限公司江西星火有機矽廠，乙烯基摩爾分數：0.16％，平均分子量約：70萬。

實施例1：

本實施例一種耐水矽橡膠的製備方法，包括如下步驟：

在100份甲基乙烯基矽橡膠生膠(乙烯基摩爾分數：0.16％，平均分子量約：70萬)中加入40份氣相法白炭黑(比表面積：300m2/g)，10份α,ω-二羥基聚二甲基矽氧烷(黏度：30mpa.s)，在捏合機中充分混煉2小時，再在170℃，常壓條件下混煉4小時。最後在170℃，維持真空度在(-0.10mpa)-(-0.08mpa)範圍內繼續混煉2小時，製得不含硫化劑的混煉膠ⅰ。將混煉膠ⅰ冷卻至室溫，在100份混煉膠中加入5份氧化鈣，1份硫化劑2，4-過氧化二氯苯甲醯，混煉均勻後在雙輥開煉機上混煉薄通5次，製得含硫化劑的混煉膠ⅱ。將含硫化劑的混煉膠ⅱ通過平板硫化機進行一段硫化，硫化溫度為120℃，硫化時間為10min，製備厚度為1mm的矽橡膠一段硫化樣片，將以上一段硫化矽橡膠樣片放入溫度為200℃的烘箱中進行二次硫化，二次硫化時間為4小時，製得成品高溫硫化矽橡膠樣片ⅰ。樣片冷卻停放後進行相關性能檢測，結果列於表1。

實施例2：

本實施例一種耐水矽橡膠的製備方法，包括如下步驟：

在100份甲基乙烯基矽橡膠生膠(乙烯基摩爾分數：0.16％，平均分子量約：70萬)中加入40份氣相法白炭黑(比表面積：300m2/g)，10份α,ω-二羥基聚二甲基矽氧烷(黏度：30mpa.s)，在捏合機中充分混煉2小時，再在170℃，常壓條件下混煉4小時。最後在170℃，維持真空度在(-0.10mpa)-(-0.08mpa)範圍內繼續混煉2小時，製得不含硫化劑的混煉膠ⅲ。將混煉膠ⅲ冷卻至室溫，在100份混煉膠中加入0.2份聚乙二醇(熔點49℃，羥值54-59)，1份硫化劑2，4-過氧化二氯苯甲醯，混煉均勻後在雙輥開煉機上混煉薄通5次，製得含硫化劑的混煉膠ⅳ。將含硫化劑的混煉膠ⅳ通過平板硫化機進行一段硫化，硫化溫度為120℃，硫化時間為10min，製備厚度為1mm的矽橡膠一段硫化樣片，將以上一段硫化矽橡膠樣片放入溫度為200℃的烘箱中進行二次硫化，二次硫化時間為4小時，製得成品高溫硫化矽橡膠樣片ⅱ。樣片冷卻停放後進行相關性能檢測，結果列於表1。

實施例3：

本實施例一種耐水矽橡膠的製備方法，包括如下步驟：

在100份甲基乙烯基矽橡膠生膠(乙烯基摩爾分數：0.16％，平均分子量約：70萬)中加入40份氣相法白炭黑(比表面積：300m2/g)，10份α,ω-二羥基聚二甲基矽氧烷(黏度：30mpa.s)，在捏合機中充分混煉2小時，再在170℃，常壓條件下混煉4小時。最後在170℃，維持真空度在(-0.10mpa)-(-0.08mpa)範圍內繼續混煉2小時，製得不含硫化劑的混煉膠ⅴ。將混煉膠ⅴ冷卻至室溫，在100份混煉膠中加入2.5份氧化鈣，0.1份聚乙二醇(熔點49℃，羥值54-59)，1份硫化劑2，4-過氧化二氯苯甲醯，混煉均勻後在雙輥開煉機上混煉薄通5次，製得含硫化劑的混煉膠ⅵ。將含硫化劑的混煉膠ⅵ通過平板硫化機進行一段硫化，硫化溫度為120℃，硫化時間為10min，製備厚度為1mm的矽橡膠一段硫化樣片，將以上一段硫化矽橡膠樣片放入溫度為200℃的烘箱中進行二次硫化，二次硫化時間為4小時，製得成品高溫硫化矽橡膠樣片ⅲ。樣片冷卻停放後進行相關性能檢測，結果列於表1。

實施例4：

本實施例一種耐水矽橡膠的製備方法，包括如下步驟：

在100份甲基乙烯基矽橡膠生膠(乙烯基摩爾分數：0.16％，平均分子量約：70萬)中加入40份氣相法白炭黑(比表面積：300m2/g)，10份α,ω-二羥基聚二甲基矽氧烷(黏度：30mpa.s)，在捏合機中充分混煉2小時，再在170℃，常壓條件下混煉4小時。最後在170℃，維持真空度在(-0.10mpa)-(-0.08mpa)範圍內繼續混煉2小時，製得不含硫化劑的混煉膠ⅶ。將混煉膠ⅶ冷卻至室溫，在100份混煉膠中加入5份氧化鈣，0.2份聚乙二醇(熔點49℃，羥值54-59)，1份硫化劑2，4-過氧化二氯苯甲醯，混煉均勻後在雙輥開煉機上混煉薄通5次，製得含硫化劑的混煉膠ⅷ。將含硫化劑的混煉膠ⅷ通過平板硫化機進行一段硫化，硫化溫度為120℃，硫化時間為10min，製備厚度為1mm的矽橡膠一段硫化樣片，將以上一段硫化矽橡膠樣片放入溫度為200℃的烘箱中進行二次硫化，二次硫化時間為4小時，製得成品高溫硫化矽橡膠樣片ⅳ。樣片冷卻停放後進行相關性能檢測，結果列於表1。

實施例5：

本實施例一種耐水矽橡膠的製備方法，包括如下步驟：

在100份甲基乙烯基矽橡膠生膠(乙烯基摩爾分數：0.16％，平均分子量約：70萬)中加入45份沉澱法白炭黑(比表面積：150m2/g)，10份α,ω-二羥基聚二甲基矽氧烷(黏度：30mpa.s)，在捏合機中充分混煉2小時，再在170℃，常壓條件下混煉4小時。最後在170℃，維持真空度在(-0.10mpa)-(-0.08mpa)範圍內繼續混煉2小時，製得不含硫化劑的混煉膠ⅸ。將混煉膠ⅸ冷卻至室溫，在100份混煉膠中加入5份氧化鈣，1份硫化劑2，4-過氧化二氯苯甲醯，混煉均勻後在雙輥開煉機上混煉薄通5次，製得含硫化劑的混煉膠ⅹ。將含硫化劑的混煉膠ⅹ通過平板硫化機進行一段硫化，硫化溫度為120℃，硫化時間為10min，製備厚度為1mm的矽橡膠一段硫化樣片，將以上一段硫化矽橡膠樣片放入溫度為200℃的烘箱中進行二次硫化，二次硫化時間為4小時，製得成品高溫硫化矽橡膠樣片ⅴ。樣片冷卻停放後進行相關性能檢測，結果列於表1。

對比例1：

本對比例一種耐水矽橡膠的製備方法，包括如下步驟：

在100份甲基乙烯基矽橡膠生膠(乙烯基摩爾分數：0.16％，平均分子量約：70萬)中加入40份氣相法白炭黑(比表面積：300m2/g)，10份α,ω-二羥基聚二甲基矽氧烷(黏度：30mpa.s)，在捏合機中充分混煉2小時，再在170℃，常壓條件下混煉4小時。最後在170℃，維持真空度在(-0.10mpa)-(-0.08mpa)範圍內繼續混煉2小時，製得不含硫化劑的混煉膠ⅺ。將混煉膠ⅺ冷卻至室溫，在100份混煉膠中加入1份硫化劑2，4-過氧化二氯苯甲醯，混煉均勻後在雙輥開煉機上混煉薄通5次，製得含硫化劑的混煉膠ⅻ將含硫化劑的混煉膠ⅻ通過平板硫化機進行一段硫化，硫化溫度為120℃，硫化時間為10min，製備厚度為1mm的矽橡膠一段硫化樣片，將以上一段硫化矽橡膠樣片放入溫度為200℃的烘箱中進行二次硫化，二次硫化時間為4小時，製得成品高溫硫化矽橡膠樣片ⅵ。樣片冷卻停放後進行相關性能檢測，結果列於表1。

對比例2：

本對比例一種耐水矽橡膠的製備方法，包括如下步驟：

在100份甲基乙烯基矽橡膠生膠(乙烯基摩爾分數：0.16％，平均分子量約：70萬)中加入45份沉澱法白炭黑(比表面積：150m2/g)，10份α,ω-二羥基聚二甲基矽氧烷(黏度：30mpa.s)，在捏合機中充分混煉2小時，再在170℃，常壓條件下混煉4小時。最後在170℃，維持真空度在(-0.10mpa)-(-0.08mpa)範圍內繼續混煉2小時，製得不含硫化劑的混煉膠ⅹⅲ。將混煉膠ⅹⅲ冷卻至室溫，在100份混煉膠中加入1份硫化劑2，4-過氧化二氯苯甲醯，混煉均勻後在雙輥開煉機上混煉薄通5次，製得含硫化劑的混煉膠ⅹⅳ。將含硫化劑的混煉膠ⅹⅳ通過平板硫化機進行一段硫化，硫化溫度為120℃，硫化時間為10min，製備厚度為1mm的矽橡膠一段硫化樣片，將以上一段硫化矽橡膠樣片放入溫度為200℃的烘箱中進行二次硫化，二次硫化時間為4小時，製得成品高溫硫化矽橡膠樣片ⅶ。樣片冷卻停放後進行相關性能檢測，結果列於表1。

表1各實施例和對比例產品性能

由表1對比例1和對比例2可知，未改性的高溫硫化矽橡膠在沸水中浸泡1小時後耐電壓擊穿性能發生明顯下降，而實施例1-實施例5中矽橡膠樣品在沸水中浸泡1小時耐電壓擊穿性能不變化或變化較小，氧化鈣或聚乙二醇能有效改善矽橡膠的耐水性能，有效地保證矽橡膠的耐電壓擊穿性能。對此實施例1、實施例2和實施例3、實施例4可知，氧化鈣和聚乙二醇共用可以更好的改善矽橡膠的耐水性能，並更好的保持矽橡膠的耐電壓擊穿性能。對比實施例1和實施例5可知，氣相法白炭黑比沉澱法白炭黑更能有效保持矽橡膠的抗電壓擊穿性能。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。