一种耐高温陶瓷化硅橡胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及陶瓷化硅橡胶，具体公开了一种耐高温陶瓷化硅橡胶及其制备方法与应用。本发明专利技术将高强度混炼胶、无机粉体填料和硫化剂混炼，制备可陶瓷化硅橡胶组合物，再将所述可陶瓷化硅橡胶组合物和经硅丙乳液处理的玻璃布通过压延工艺复合，然后经过115～125℃下烘烤硫化，得到一种耐高温的陶瓷化硅橡胶，具有很高的强度和良好的柔韧性，可直接取代云母带用于耐火电缆制造，且绕包过程中不会产生粉尘污染；用其绕包的电缆线在650～950℃火焰中，烧蚀3小时，线路仍能正常工作，且烧蚀后形成陶瓷状高硬度外壳，外壳中具有良好的电性能和机械强度，在高强度震动和水淋情况下线路仍能正常工作，具有更高的阻燃性，可用于高级耐火电缆的制造。

A Ceramic Silicone Rubber with High Temperature Resistance and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温陶瓷化硅橡胶及其制备方法与应用
本专利技术涉及陶瓷化硅橡胶，具体地说，涉及耐高温陶瓷化硅橡胶及其制备方法。
技术介绍
目前，国内常见的耐火电缆主要有氧化镁耐火电缆、陶瓷化硅橡胶耐火电缆和云母带绕包耐火电缆。氧化镁耐火电缆具有优异的耐火性能，但其制造工艺复杂、生产成本高昂、制造长度受限，电缆硬且难以弯曲，接头复杂，施工难度大，难以广泛应用。陶瓷化硅橡胶耐火电缆的制作工艺同样复杂复杂，且耐火硅橡胶层易出现应力开裂，耐水火性能达不到英国BS6387：1994的要求。云母带绕包耐火电缆制作工艺简单，电缆的耐火性能良好，价格相对较低，是目前应用最为广泛的一类耐火电缆。然而云母带绕包耐火电缆中的云母层经高温烧蚀后的机械强度大幅降低，受到震动后易粉化脱落，导致采用云母带绕包的耐火电缆难以通过BS6387：1994测试标准。因此，亟需提供一种可耐火性能优异、高温烧蚀后仍具有较高机械强度的陶瓷化硅橡胶，以实现其在耐火电缆或其他领域的应用。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种耐高温的陶瓷化硅橡胶及其制备方法与应用，所述陶瓷化硅橡胶可在高温下或高温火焰下变硬结成陶瓷状壳体，起到防火耐火的作用，同时保证电路的通畅和完整性。为了实现本专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术首先提供一种耐高温的陶瓷化硅橡胶的制备方法，将高强度混炼胶、无机粉体填料和硫化剂混炼，制备可陶瓷化硅橡胶组合物，再将所述可陶瓷化硅橡胶组合物和经硅丙乳液处理的玻璃布通过压延工艺复合，然后经过115～125℃下烘烤硫化，得到耐高温陶瓷化硅橡胶。其中，本专利技术所述的无机粉体填料采用陶瓷粉与釉粉复配，由陶瓷粉和釉粉按照1:0.5～0.8的质量比混合而成。进一步选用熔点高于陶瓷粉熔点的釉粉，使得在高温或火焰的烧蚀过程中，陶瓷粉先瓷化变硬，接着釉粉可形成微孔填充物，使陶瓷体更加致密，同时表面可形成一层光滑的釉面，从而能达到高致密度和表面憎水效果。进一步优选，本专利技术对所述无机粉体填料在粒径上进行筛选，采用纳米级无机粉体填料，同时在工艺上充分混合分散，因比表面积增大而提高表面能，使燃烧容易进行，有利于陶瓷粉的快速瓷化，提高瓷化度。所述粒径上的筛选，可通过在先对陶瓷粉与釉粉原料进行纳米级筛选，或在混合制备无机粉体填料之后，对所述无机粉体填料进行纳米级筛选。所述纳米级可理解为颗粒粒径在1～100纳米之间。进一步地，本专利技术优化了陶瓷粉的配方，所述陶瓷粉由如下质量份的原料均匀混合而成：硅灰石50～80份，氢氧化镁5～10份，ZB硼酸锌5～10份，纳米级氧化锌5～10份。所述陶瓷粉通过添加高硬度金属氧化物，提高了可形成的陶瓷壳体的强度。ZB硼酸锌(陶瓷化阻燃助剂)中含有“低温陶瓷化助剂”，可在600～650℃自烧成坚硬的陶瓷，而普通硼酸锌在500～650℃，则分解成粉末，无法自烧结。当温度达到700℃以上时普通硼酸锌分解更加严重，分解后的粉末无结构强度，且分解后的B2O3有毒。ZB系列硼酸锌外观似近椭球状，可高比例填充，且不影响胶料流动性，适用于制备高流动性产品，而普通硼酸锌外观为不规则团聚体，增稠性明显，不适合高比例填充。上述陶瓷粉配方中，采用的纳米级氧化锌由于颗粒细、活性高，可以降低陶瓷的烧结温度，作助熔剂。ZB硼酸锌与氢氧化镁复配使用，可拥有良好的阻燃协效性。不仅如此，在上述陶瓷粉配方的质量份配比下，性价比高，节约成本，能到达预期性能要求。用量过少，达不到要求，用量过多，既增加成本，又不利于产品的形成。作为优选，本专利技术所述的釉粉由如下质量份的原料均匀混合而成：二氧化硅：100份，氧化铝：56份，氧化钙：42份。进一步优选，本专利技术优化了高强度混炼胶的配方，提高了混炼胶的强度，所述高强度混炼胶由如下质量份的原料经捏合、混炼制备得到：乙烯基含量为0.03％～0.04％的甲基乙烯基硅生胶100份，硅醇硅油5～20份，气相白炭黑(补强填料)30～60份，乙烯基三甲氧基硅烷0.5～1份。进一步地，所述硫化剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰(DCBP)。更进一步地，本专利技术将所述高强度混炼胶与所述无机粉体填料按照1:1.1的质量比捏合混匀成团，加温至70℃混炼2.5小时，然后升温至140℃，抽真空继续混炼0.5～1小时，自然冷却，切片于开炼机上薄通15～20次，加入硫化剂混炼0.5～1小时，得到可陶瓷化硅橡胶组合物。所述高强度混炼胶与所述无机粉体填料按照1:1.1的质量比捏合混匀成团，可达到高致密度和良好的表面憎水效果。所述混炼温度，可根据材料的特性设置温度。进一步地，前述方法中所述的经硅丙乳液处理的玻璃布的制备方法具体为：将硅丙乳液配置成固含量为3％～10％的稀释液，以浸涂、刷漆或喷涂的方式处理玻璃布，于60～95℃的温度下烤干。本专利技术用硅丙乳液对玻璃布处理，增加了强度使其达到电缆绕包要求的同时，还提高了其本身的憎水效果。所述玻璃布为本领域常规使用的玻璃布，本专利技术对此不另作限定。基于上述技术方案，由本专利技术前述制备方法制备得到的耐高温陶瓷化硅橡胶也属于本专利技术的保护范围。本专利技术所制备得到的耐高温陶瓷化硅橡胶能经受650℃～950℃的火焰燃烧，并可在该燃烧条件下迅速瓷化为陶瓷壳体，且具有良好的电性能和机械强度，可用于高级耐火电缆的制造，使其在高强度震动和水淋情况下线路仍能正常工作，并具有更高的阻燃性。在此基础上，本专利技术还提供了所述耐高温陶瓷化硅橡胶在制备耐火电缆方面的应用。本专利技术涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种耐高温的陶瓷化硅橡胶及其制备方法与应用，具有很高的强度和良好的柔韧性，可直接取代云母带用于耐火电缆制造，且绕包过程中不会产生粉尘污染；用其绕包的电缆线在650℃～950℃火焰中，烧蚀3小时，线路仍能正常工作，且烧蚀后形成陶瓷状高硬度外壳，外壳中具有良好的电性能和机械强度，在高强度震动和水淋情况下线路仍能正常工作，具有更高的阻燃性，可用于高级耐火电缆的制造。本专利技术涉及到的缩略语和关键词定义如下:陶瓷化硅橡胶：陶瓷化耐火硅橡胶的主体材料是热硫化硅橡胶，在常温下具备硅橡胶的基本特性，如无毒、无味、耐高低温、耐臭氧老化、耐老化、优良的电金额元性能及良好的加工性能等。硅橡胶汇总加入助剂制成的电线、电缆在常态下仍具备硅橡胶的特性，在500℃高温甚至700℃以上的火焰烧蚀下，硅橡胶形成坚硬的陶瓷化保护层，从而起到隔绝火焰、防火的作用，在火灾情况下保证了电力、通讯的畅通。陶瓷化机理：硅橡胶在高温下燃烧时，发生裂解、分解生成SiO2.由于SiO2没有粘接能力，呈粉末状，添加适当的硅酸盐类耐火填料后，硅橡胶分解产生的SiO2与耐火填料发生反应，在填料边缘处形成“低共熔混合物”。此低共熔材料在SiO2粒子和填料粒子之间，起桥接作用，从而在着火温度下使之固化，冷却时形成凝聚的陶瓷化产物。这种陶瓷体具有自支撑性，能够承受一定的机械冲击和振动。耐火电缆：指在火焰燃烧情况下能够保持一定时间安全运行的电缆。甲基乙烯基硅生胶：也可简称乙烯基硅橡胶生胶，是二甲基硅氧烷链节与甲基乙烯基硅氧烷链节的共聚物。补强填料：采用白炭黑(气相或沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温陶瓷化硅橡胶的制备方法，其特征在于，将高强度混炼胶、无机粉体填料和硫化剂混炼，制备可陶瓷化硅橡胶组合物，再将所述可陶瓷化硅橡胶组合物和经硅丙乳液处理的玻璃布通过压延工艺复合，然后经过115～125℃下烘烤硫化，得到耐高温陶瓷化硅橡胶；其中，所述无机粉体填料由陶瓷粉和釉粉按照1:0.5～0.8的质量比混合而成；所述釉粉的熔点高于陶瓷粉的熔点。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温陶瓷化硅橡胶的制备方法，其特征在于，将高强度混炼胶、无机粉体填料和硫化剂混炼，制备可陶瓷化硅橡胶组合物，再将所述可陶瓷化硅橡胶组合物和经硅丙乳液处理的玻璃布通过压延工艺复合，然后经过115～125℃下烘烤硫化，得到耐高温陶瓷化硅橡胶；其中，所述无机粉体填料由陶瓷粉和釉粉按照1:0.5～0.8的质量比混合而成；所述釉粉的熔点高于陶瓷粉的熔点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机粉体填料为纳米级。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述陶瓷粉由如下质量份的原料均匀混合而成：硅灰石50～80份，氢氧化镁5～10份，ZB硼酸锌5～10份，纳米级氧化锌5～10份。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的釉粉由如下质量份的原料均匀混合而成：二氧化硅：100份，氧化铝：56份，氧化钙：42份。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高强度混炼胶由如下质量份的原料经捏合、混炼制备得到：乙烯基含量为0.03...

【专利技术属性】
技术研发人员：张熙，张军，曹建强，
申请(专利权)人：苏州金枪新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32