一种耐瞬时高温硅橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐瞬时高温硅橡胶及其制备方法，在高温环境中，在硅橡胶表面原位生成多孔连续含硅陶瓷层，这层材料不但能耐1000℃以上的高温而且热导率很低，本发明专利技术属于高温热防护领域，也属于硅橡胶领域。连续多孔陶瓷层，这使得硅橡胶具有更好的防热性能，此外，多孔陶瓷不但阻止热量向内扩散还阻止了内层硅橡胶的进一步氧化，最终目的是为了提高这种硅橡胶在1000℃以上高温环境中能短时间作为热防护材料使用，保护仪器/设备不被高温损坏。保护仪器/设备不被高温损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种耐瞬时高温硅橡胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种耐瞬时高温硅橡胶及其制备方法，在高温环境中，在硅橡胶表面原位生成多孔连续含硅陶瓷层，这层材料不但能耐1000℃以上的高温而且热导率很低，本专利技术属于高温热防护领域，也属于硅橡胶领域。

技术介绍

[0002]硅橡胶是一种兼具无机和有机性质的高分子弹性材料，其分子主链由硅原子和氧原子交替组成(—Si—O—Si—)，侧链是与硅原子相连接的碳氢或取代碳氢有机基团，这种基团可以是甲基、不饱和乙烯基或其它有机基团，这种低不饱和度的分子结构使硅橡胶具有优良的耐热老化性和耐候老化性，耐紫外线和臭氧侵蚀。分子链的柔韧性大，分子链之间的相互作用力弱，这些结构特征使硫化胶柔软而富有弹性，但物理性能较差。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。硅橡胶在高温环境中，例如高于1000℃，被氧化生成硅氧化合物，这种化合物能耐1600℃以上的超高温度。但是，由于硅橡胶中硅的含量偏低，硅氧化合物无法在硅橡胶表面形成连续的硅氧化合物保护层，使得硅橡胶持续被氧化，这严重限制了硅橡胶在温度高于1000℃以上的高温环境中的使用。此外，如果生成连续的含硅氧化合物保护层，对热防护也是非常不利的，因为含硅氧化合物的热导率很高，导致热量向内快速传递。已有研究表明：多孔陶瓷发展始于20世纪70年代，是一种具有高温特性的多孔材料。其孔径从纳米级到微米级不等，气孔率在20％～95％之间，使用温度为常温～1600℃具有非常好，在当前专利技术中，采用向硅橡胶中添加无机填料来改性硅橡胶，并且使得硅橡胶在高温环境中原位生成连续多孔陶瓷结构，这种含硅氧多孔陶瓷结构不但因为热导率低能阻止热量向内快速扩散，而且多孔连续陶瓷能阻止硅橡胶进一步被氧化。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了使得硅橡胶在短时间高温热环境中能在硅橡胶表层快速形成连续多孔陶瓷层，这使得硅橡胶具有更好的防热性能，此外，多孔陶瓷不但阻止热量向内扩散还阻止了内层硅橡胶的进一步氧化，最终目的是为了提高这种硅橡胶在1000℃以上高温环境中能短时间作为热防护材料使用，保护仪器/设备不被高温损坏。
[0004]本专利技术采用下述技术流程：
[0005]一种耐瞬时高温硅橡胶，该耐瞬时高温硅橡胶的原料包括10～30份硅酸铝、10～30份硅酸锌、30～60份钛酸硅、10～30份硼酸锌、10～200份乙烯基硅橡胶和催化剂；
[0006]所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡；
[0007]所述的催化剂的份数为1.5-5份。
[0008]一种耐瞬时高温硅橡胶的制备方法，该方法的步骤包括：
[0009]第一步：将一定比例的不同无机粉体放进球磨机中球磨混合；
[0010]第二步：将球磨后的无机粉体混合物放进纳米砂磨机中进行进一步研磨；
[0011]第三步：将研磨好的无机填料混合物添加到硅橡胶中并混合均匀；
[0012]第四步：添加催化剂并搅拌均匀后，放进模具中制备厚度2mm的橡胶片；
[0013]第五步：测试橡胶片的力学性能和高温防热性能，力学性能主要测量撕裂强度和拉伸强度：撕裂性能测试采用GB/T529-1999硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定，GB/T528-1998硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定，高温防热性能是采用180kw/m2的热流辐照2mm厚橡胶片60s，测量橡胶片背面温升。以此，衡量混合橡胶片在高温环境中的热防护性能。为了对比，没有添加无机填料的硅橡胶也进行了同样的测试。
[0014]本专利技术中的所有比例均为质量比，并且具体工艺步骤为：
[0015]第一步：10～30份硅酸铝、10～30份硅酸锌、30～60份钛酸硅、10～30份硼酸锌在行星球磨机转速200/分钟～300转/分钟球磨5-10个小时得到均匀的球磨粉体；
[0016]第二步：将球磨粉体放进纳米砂磨机中，转速为300转/分钟～450转/分钟砂磨10～15个小时；
[0017]第三步：将研磨好的10～20份无机填料混合物添加到10～200份乙烯基硅橡胶中并机械搅拌转速100转/分钟～150转/分钟混合30～60分钟得到均匀粘稠混合物；
[0018]第四步：添加催化剂并继续搅拌5～10分钟后，将胶料放进模具中并放入加热炉里温度为100～120℃加热20～30分钟后制得厚度2mm的橡胶片；
[0019]第五步：测试橡胶片的力学性能和高温防热性能。力学性能主要测量撕裂强度和拉伸强度：撕裂性能测试采用GB/T529-1999硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定，GB/T528-1998硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定，高温防热性能是采用180kw/m2的热流辐照2mm厚橡胶片60s，测量橡胶片背面温升，以此，衡量混合橡胶片在高温环境中的热防护性能。为了对比，没有添加无机填料的硅橡胶也进行了同样的测试。
具体实施方式
[0020]下面通过实施例对本专利技术做进一步说明，本专利技术的应用不局限于所举的实施例。
[0021]实施例
[0022]一种耐瞬时高温硅橡胶，即改性后的硅橡胶，步骤包括：
[0023]第一步：10份硅酸铝、10份硅酸锌、30份钛酸硅、30份硼酸锌在行星球磨机转速200/分钟～300转/分钟球磨10个小时得到均匀的球磨粉体；
[0024]第二步：将球磨粉体放进纳米砂磨机中，转速为450转/分钟砂磨15个小时；
[0025]第三步：将研磨好的20份无机填料混合物添加到20份乙烯基硅橡胶中并机械搅拌转速150转/分钟混合60分钟得到均匀粘稠混合物；
[0026]第四步：添加3份催化剂并继续搅拌10分钟后，将胶料放进模具中并放入加热炉里温度为120℃加热30分钟后制得厚度2mm的橡胶片；
[0027]第五步：测试橡胶片的力学性能和高温防热性能。
[0028]测量结果表明：没有添加无机填料的硅橡胶拉伸强度为9.4MPa，撕裂强度为8.8kN/m，180kw/m2的热流辐照2mm厚橡胶片60s后背面温升为302℃；本专利技术中改性后的硅
橡胶拉伸强度提高到了10.5MPa，撕裂强度也提高到了9.7kN/m，这是因为无机填料的添加起到了一定的补强作用，180kw/m2的热流辐照2mm厚改性硅橡胶片60s后背面温升为13℃。
[0029]实施例1
[0030]第一步：10份硅酸铝、10份硅酸锌、30份钛酸硅、30份硼酸锌在行星球磨机转速200/分钟～300转/分钟球磨10个小时得到均匀的球磨粉体；第二步：将球磨粉体放进纳米砂磨机中，转速为450转/分钟砂磨15个小时；第三步：将研磨好的20份无机填料混合物添加到2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐瞬时高温硅橡胶，其特征在于：该耐瞬时高温硅橡胶的原料包括10～30份硅酸铝、10～30份硅酸锌、30～60份钛酸硅、10～30份硼酸锌、10～200份乙烯基硅橡胶和催化剂；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述的催化剂的份数为1.5-5份。2.一种耐瞬时高温硅橡胶的制备方法，其特征在于该方法的步骤包括：第一步，将硅酸铝、硅酸锌、钛酸硅和硼酸锌在行星球磨机进行混合，得到球磨粉体；第二步，将第一步得到的球磨粉体放进纳米砂磨机中进行砂磨；第三步，将第二步砂磨后的粉体和乙烯基硅橡胶进行混合，搅拌，得到粘稠混合物；第四步，将催化剂添加到第三步得到的粘稠混合物中进行混合，搅拌，混合均匀后进行热处理，得到耐瞬时高温硅橡胶。3.根据权利要求2所述的一种耐瞬时高...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国辉，付继伟，陈红波，刘金峰，廖锡广，杨若丽，赵继亮，胡苏珍，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：