兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种兼顾导电性和可陶瓷化高温硫化硅橡胶及其制备方法，组分为：甲基乙烯基硅橡胶生胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶生胶、补强填料、导电介质、结构化控制剂、助熔剂、成瓷填料、偶联剂、脱模剂、硫化剂；该方法为：将热硫化硅橡胶生胶、补强填料气相二氧化硅及硅油放入密炼机中搅拌；将成瓷填料和助熔剂共混均匀，偶联剂进行表面处理；对导电介质进行表面活化预处理；将上述材料在捏合机中共混，制备出兼顾导电性和可陶瓷化的高温硫化陶瓷化硅橡胶。本发明专利技术在保证具有良好的电性能前提下兼顾力学性能的优点，且制备出的产品易加工，耐候性及耐老化性好，耐低温性好，对拓宽硅橡胶应用领域具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶及其制备方法
：本专利技术涉及热硫化硅橡胶材料
，尤其涉及一种兼顾半导电性和可陶瓷化高温硫化硅橡胶及其制备方法。
技术介绍
：据统计数据表明，电气线路是引起建筑火灾的重要原因。而随着我国城镇化建设的不断推进，城镇建筑密集化程度急剧增高，造成了人口的高度集中，像车站、机场、港口、歌影剧院、办公大楼、大型商场、医院，这些人员高度密集的场所，一旦发生火灾事故，将会造成重大损失。如何在火灾的情况下，在一定时间内保障电力和通信的畅通，减少财力损失和人员伤亡成为重中之重。陶瓷化硅橡胶材料作为一种新型的高分子耐火材料，广泛应用于电线电缆行业。目前国内外多采用的是氧化镁矿物绝缘防火电缆和云母带绕包的耐火电缆，而陶瓷化硅橡胶耐火电缆的研发，将为消防，防火提供了一种新型、安全、经济的耐火电缆，特别是为防火电线电缆的制造又开辟出了一条新思路和新方法，和传统耐火电缆相比将极大程度降低成本。一般的高分子材料在燃烧后会烧成灰烬，即便是阻燃材料也会被烧成粉末状；陶瓷化防火耐火硅橡胶，在500℃以上开始变硬、烧结，变成陶瓷状的坚硬的壳体，而且温度越高，烧蚀时间越长，所形成的陶瓷化的壳体越坚硬，甚至在1300℃以上也不熔融。在常温下则具有普通硅橡胶的特性，有很好的柔软性和弹性，耐高低温性能好、优良的电绝缘性能、耐臭氧老化、耐天候老化，无毒、无害、无污染的基本特性，符合欧盟ROHS指令。用陶瓷化硅橡胶生产的耐火电线电缆在燃烧时也不会产生对人体有害的气体和烟雾，符合低烟无毒的环保要求，同时具备一定阻燃性。因此把该材料应用于耐火电线电缆时，电线电缆在遇火烧蚀情况下，陶瓷胶迅速转化为坚硬的陶瓷层，从而对电线电缆起到很好的保护作用，保证电力或通讯线路的完整性。该陶瓷状硬壳甚至可以抵御火灾现场的水淋和间接震动，国外有很多厂家使用陶瓷胶(国外也称之为：特种硅橡胶混合物、满足耐火要求的高性能硅橡胶)生产符合英国BS6387标准的产品。例如在申请号为CN103525092A的中国专利、申请号为CN103554918A的中国专利、申请号为CN107141811A的中国专利均介绍了一种陶瓷化硅橡胶及其制备方法。目前国内已有的防火电力电缆，电压等级都在0.6/1kV及以下，尚无6-35kV的防火电力电缆，现有的防火电力电缆又不能满足防火要求，在超大型、超高型或综合体建筑中，现有的防火电力电缆等级不能满足需要，而6-35kV的防火电缆又没有，当前是多根低压防火电力电缆和多台变压器与配电房组合使用，不仅增加了很大的成本，占用了很多的空间，浪费很多不可再生资源，而且还增加了安全风险，给设计和布局带来很多不便。故除了考虑原材料的可陶瓷化，还需兼顾材料的导电性能。由于陶瓷化硅橡胶本身为绝缘性材料，当其用于实际生产过程中，无论是炼胶过程中或者在作为电缆护套料使用时，与其他产品间产生摩擦，会出现静电现象，当静电荷积聚到一定程度时，就会放出火花，危险时可能与空气中的可燃物质引起火灾爆炸。此外当硅橡胶应用在部分精密器件加工操作台时，静电的产生会对精密器件内部产生危害，影响器件精确度及使用寿命。对混炼胶硅橡胶抗静电鞋改性的方法是在材料中添加导电介质。目前对于弹性体材料导电的机理主要为三类，即：渗流理论、隧道效应理论和场致发射理论，而其中渗流理论是目前生产加工主要依据的导电机理，该理论认为导电介质在不导电的弹性体中相互接触形成连续的导电通路进而产生导电网络而使得材料导电。加入炭黑、石墨粉、银粉等导电性填料配制而成的混炼胶硅橡胶，硫化后硅橡胶制品体积电阻率可以达到1-103Ω.cm。主要应用在高压电缆护套，硅橡胶按键的接点等方面。能赋予硅橡胶导电性的填料按电子移动形式可分为两大类，即π电子移动型导电填料，如炭黑、石墨、碳纤维等；自由电子移动型导电填料，如银粉、镍粉、铜粉、锌粉、铝粉及非金属粉体表面镀金属填料。制取体积电阻率10-1Ω.cm以下的导电硅橡胶，须使用金属粉体，即自由电子移动型导电填料。银粉、金粉的价格昂贵，制造成本高；使用非金属粉体表面镀金属的填料价格较便宜，但有表面易氧化使导电性徐徐下降的缺点。导电炭黑(例如乙炔炭黑、导电炉黑)价格低，可以根据需求调节填充量，从而配制成不同导电等级的导电性硅橡胶，导电炭黑是普遍采用的导电填料。然而在配制导电性混炼胶硅橡胶时，也会发生下列问题：①为配制高导电性的混炼硅橡胶，炭黑的填充量不断增加，导致硅橡胶黏度增加，材料加工性能变差；②选用的炭黑表面活性过强，导致硫化剂作用下降，硫化制品不稳定；③炭黑中含有微量的硫，挥发性不纯物，对硫化会发生阻碍作用，硫化性能下降；④选用的炭黑与胶料的相容性不好，配制的混炼胶硅橡胶在成形压力下流变的结果使弹性内畸变，导电性能发生偏差。
技术实现思路
：为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种兼顾导电性和可陶瓷化高温硫化硅橡胶及其制备方法，制得在保证具有良好的电性能前提下兼顾力学性能的优点，且制备出的产品易加工，耐候性及耐老化性好，耐低温性好高温硫化硅橡胶不仅兼顾了良好的抗静电性，还具有良好的加工性和机械性能，且生产成本低又环保，在高压耐火电缆等方面有很大的市场潜力。其具体技术方案如下：一种兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶，由下列重量份的原料制成：热硫化硅橡胶生胶80-130份，补强填料气相二氧化硅20-50份，导电介质10-20份，结构化控制剂0-10份，助熔剂20-50份，成瓷填料20-60份，偶联剂0-5份，热稳定剂0-5份脱模剂0-5份，硫化剂0-5份。其中，作为优选，所述的热硫化硅橡胶生胶为二甲基硅橡胶、甲基封端的甲基乙烯基硅橡胶、乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或任意种组合。进一步地，所述的热硫化硅橡胶生胶采用分子量600000-900000、乙烯基含量0.01％-0.3％的二甲基硅橡胶、甲基封端的甲基乙烯基硅橡胶、乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或任意种组合。作为优选，所述的补强填料为气相法白炭黑、沉淀法白炭黑中的一种或两种组合。作为优选，所述的导电介质为炭黑、石墨、碳纤维中的一种或任意种组合。所述导电介质中炭黑的选择应尤其重视其性能，如：比表面积、DBP吸油量、一次粒径及二次粒径、碘吸附量、盐酸吸附量及甲苯着色透光度或UV吸光度等；一般选用比表面积25-50m2/g、DBP吸油量1.0-1.5ml/g、一次粒径60-120nm、碘吸附值＜50mg/g、盐酸吸附量0.60-6ml/g、甲苯着色透光度90％-100％。作为优选，所述的结构化控制剂为羟基质量分数0.06％-0.12％的羟基硅油。作为优选，所述的助熔剂为软化点300-800℃的玻璃粉、硼酸锌、氧化锌中的一种或任意种组合。作为优选，所述的成瓷填料为云母、硅灰石、高岭土中的一种或任意种组合。作为优选，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的一种。其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶，其特征在于，由下列重量份的原料制成：/n热硫化硅橡胶生胶80-130份，/n补强填料气相二氧化硅20-50份，/n导电介质10-20份，/n结构化控制剂0-10份，/n助熔剂20-50份，/n成瓷填料20-60份，/n偶联剂0-5份，/n热稳定剂0-5份/n脱模剂0-5份，/n硫化剂0-5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶，其特征在于，由下列重量份的原料制成：
热硫化硅橡胶生胶80-130份，
补强填料气相二氧化硅20-50份，
导电介质10-20份，
结构化控制剂0-10份，
助熔剂20-50份，
成瓷填料20-60份，
偶联剂0-5份，
热稳定剂0-5份
脱模剂0-5份，
硫化剂0-5份。


2.根据权利要求1所述的兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶，其特征在于，所述的热硫化硅橡胶生胶为二甲基硅橡胶、甲基封端的甲基乙烯基硅橡胶、乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或任意种组合。


3.根据权利要求2所述的兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶，其特征在于，所述的热硫化硅橡胶生胶采用分子量600000-900000、乙烯基含量0.01％-0.3％的二甲基硅橡胶、甲基封端的甲基乙烯基硅橡胶、乙烯基封端的甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或任意种组合。


4.根据权利要求1所述的兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶，其特征在于，所述的补强填料为气相法白炭黑、沉淀法白炭黑中的一种或两种组合。


5.根据权利要求1所述的兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶，其特征在于，所述的导电介质为炭黑、石墨、碳纤维中的一种或任意种组合；所述导电介质中炭黑的选用比表面积25-50m2/g、DBP吸油量1.0-1.5ml/g、一次粒径60-120nm、碘吸附值＜50mg/g、盐酸吸附量0.60-6.0ml/g、甲苯着色透光度90％-100％。


6.根据权利要求1所述的兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶，其特征在于，所述的结构化控制剂为羟基质量分数0.06％-0.12％的羟基硅油。


7.根据权利要求1所述的兼顾导电性与可陶瓷化高温硫化硅橡胶，其特征在于，所述的助熔剂为软化点300-800℃的玻璃粉、硼酸锌、氧化锌中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炎，钱大海，黄尹，龙娟，
申请(专利权)人：苏州雷朗新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32