一种耐高温硅橡胶及其制备方法技术

本申请涉及硅橡胶领域，具体公开了一种耐高温硅橡胶及其制备方法。硅橡胶包括以下重量百分比的组分：甲基乙烯基聚硅氧烷50‑60%、白炭黑30‑40%、羟基硅油3‑5%、耐热剂3‑5%和双二四硫化剂0.8‑1.2%，其中耐热剂包括聚二甲基硅氧烷15‑40%、氧化铈30‑70%、氧化镧12‑25%、纳米氧化铝2‑6%、纳米氧化铁余量。本申请的硅橡胶，具有较高的耐高温性能、热稳定性、热耐老化性能及力学性能，可以在较高温度下保持较长的工作时间。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温硅橡胶及其制备方法
本申请涉及硅橡胶领域，更具体地说，它涉及一种耐高温硅橡胶及其制备方法。
技术介绍
硅橡胶是指主链由硅原子和氧原子交替构成，硅原子上通常连接有两个有机基团的橡胶。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，具有良好的力学性能、电绝缘性能、气体透过性能和生理惰性，被广泛应用于建筑行业、电子行业、模具、汽车、船舶及航空等领域，并且在医疗领域也发挥了重要的作用。目前，普通的硅橡胶已经具有一定的耐高温性能，其在180℃的温度下可保持长期工作，稍高于200℃也能在数周的时间内保持弹性，瞬时可耐300℃以上的高温。但是随着科技的发展，当前的硅橡胶的耐热性能已经不能满足一些特殊领域或特殊耐温设备的使用要求。因此，专利技术人认为硅橡胶的耐高温性能还需进一步提高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请提供一种耐高温硅橡胶及其制备方法。第一方面，本申请提供的一种耐高温硅橡胶，采用如下的技术方案：一种耐高温硅橡胶，所用原料包括以下重量百分比的组分：其中，所述耐热剂包括以下重量百分比的组分：聚二甲基硅氧烷15-40％、氧化铈30-70％、氧化镧12-25％、纳米氧化铝2-6％、纳米氧化铁余量。通过采用上述技术方案，本申请采用甲基乙烯基聚硅氧烷(生胶)作为耐高温硅橡胶的基料，并加入特定添加量范围的白炭黑与甲基乙烯基聚硅氧烷混合使用，白炭黑中存在的硅羟基可以与甲基乙烯基聚硅氧烷链端的羟基发生反应，减少了甲基乙烯基聚硅氧烷的端羟基数量，降低了端羟基引发解扣式反应的可能性，提高了硅橡胶的耐高温性能及热稳定性。同时白炭黑的加入对硅橡胶起到较强的补强作用，增强了硅橡胶的交联能力，提高了硅橡胶的力学性能。但若是较多添加量的白炭黑则会使得白炭黑在硅橡胶基体中出现团聚效应，易形成应力集中点，反而降低了硅橡胶的力学性能。羟基硅油属于一种结构化控制剂，可以提高甲基乙烯基聚硅氧烷与白炭黑、耐热剂之间的相容性，增强白炭黑、耐热剂在生胶中的分散性，降低混炼时发生结构化，从而提高硅橡胶的耐高温性能、热稳定性及耐热老化性能。聚二甲基硅氧烷与甲基乙烯基聚硅氧烷的相容性良好，能够均匀的分散在甲基乙烯基聚硅氧烷中，在硫化时，聚二甲基硅氧烷与甲基乙烯基聚硅氧烷以化学键结合，提高了硅橡胶的交联密度，降低了硅橡胶发生解扣式主链降解反应的可能性，从而提高了硅橡胶耐高温性能、热稳定性、热耐老化性能及力学性能。氧化铈、氧化镧、纳米氧化铝和纳米氧化铁作为金属氧化物具有良好的耐高温性能，采用上述金属氧化物与甲基乙烯基聚硅氧烷混合可以较大程度的提高硅橡胶的耐高温性能。但是由于金属氧化物本身极性较大，与甲基乙烯基聚硅氧烷的相容性较差。因此本申请采用特定比例范围的聚二甲基硅氧烷、氧化铈、氧化镧、纳米氧化铝和纳米氧化铁混合搭配作为耐热剂，利用聚二甲基硅氧烷与甲基乙烯基聚硅氧烷良好的相容性，并发挥与羟基硅油之间的协同作用，提高金属氧化物在甲基乙烯基聚硅氧烷中的分散性，使其分散均匀，同时还与金属氧化物之间充分发挥彼此之间的协同作用，共同提高硅橡胶耐高温性能。优选的，所述白炭黑采用气相法白炭黑；所述气相法白炭黑的粒径尺寸为7-40nm。通过采用上述技术方案，本申请采用的气相法白炭黑化学纯度较高，粒子细且粒度分布均匀，易于分散，能够较为均匀的分散在硅橡胶中，充分起到增强硅橡胶耐高温性能、热稳定性及力学性能的作用。优选的，所述气相法白炭黑采用以下方法进行改性处理：a.在40-45℃的温度下，将乙醇、水、硅烷偶联剂、冰乙酸混合后水解60-70min，得到混合液，然后将气相法白炭黑、乙醇混合并分散40-50min得到分散液，再将分散液与混合液混合，升温至75-80℃，反应24-26h；其中，乙醇、水、硅烷偶联剂和冰乙酸的重量比为(118-120):(3.2-3.6):(9-13):(0.11-0.15)；气相法白炭黑和乙醇的重量比为(4.5-5.5):(138-140)；b.在8000-8400r/min的转速下，将步骤a的所得物离心20-30min，然后去除上清液，将固体物洗涤，冷冻干燥，得到改性气相法白炭黑。由于气相法白炭黑的粒径较小，使得其表面能较高，容易吸潮产生团聚现象，因此本申请通过采用上述技术方案，使用硅烷偶联剂作为改性剂，并结合特定的工艺条件对气相法白炭黑进行改性处理，增强了气相法白炭黑与甲基乙烯基聚硅氧烷等聚合物表面的相容性，并且提高了气相法白炭黑在聚合物中的分散性，使得气相法白炭黑能充分发挥其在硅橡胶中的作用，提高硅橡胶的耐高温性能、热稳定性及力学性能。优选的，所述步骤b中，洗涤的具体操作为：采用乙醇离心清洗2-3次；所述冷冻干燥的具体过程为：将洗涤后的固体物加入水中并超声分散5-10min后，在温度为-30～-15℃、真空度为100-180Pa的条件下，真空冷冻干燥2-5h。通过采用上述技术方案，本申请在去除上清液后，将底部的固体物用乙醇离心清洗一定的次数，充分去除固体物表面未反应的硅烷偶联剂，提高改性白炭黑的纯度。然后在特定的温度下冷冻干燥一定的时间，充分去除固体物中的水分，降低了改性气相法白炭黑中的水分对后续硅橡胶的制备产生干扰的可能性。优选的，所述纳米氧化铝采用以下方法进行改性处理：将硅烷偶联剂在质量分数为95-96％的乙醇中超声分散60-70min，然后升温至75-80℃，加入纳米氧化铝反应4-5h，之后抽滤，洗涤，干燥，得到改性纳米氧化铝；其中，硅烷偶联剂、乙醇和纳米氧化铝的重量比为(0.03-0.05):(90-100):1。通过采用上述技术方案，本申请采用硅烷偶联剂对纳米氧化铝进行表面改性处理，增强了纳米氧化铝与甲基乙烯基聚硅氧烷等聚合物的相容性，提高了纳米氧化铝在硅橡胶中的分散性及分散的均匀程度，使得纳米氧化铝可以充分起到提高硅橡胶耐高温性能的作用，同时由于降低了纳米氧化铝团聚的可能性从而提高了硅橡胶的力学性能。优选的，所述洗涤的具体过程为：先用水洗涤3-4次，然后用乙醇再洗涤3-4次；所述干燥的具体过程为：在100-110℃的温度下，将洗涤后的产物干燥8-9h。通过采用上述技术方案，本申请先采用水洗再采用乙醇洗涤抽滤后的固体物一定的次数，充分去除固体物表面的杂质和未反应的试剂，提高改性纳米氧化铝的纯度。本申请在特定的温度下将洗涤后的产物干燥特定的时间，充分去除产物表面的水分，降低了水分对后续过程产生干扰的可能性。优选的，所述原料还包括以下重量百分比的组分：甲基苯基乙烯基硅油0.8-1.2％、六甲基二硅氮烷0.8-1.2％、甲基乙烯基硅树脂1.2-1.4％。通过采用上述技术方案，甲基苯基乙烯基硅油中的苯环可显著提升硅橡胶的耐高温性能，而六甲基二硅氮烷可有效的去除硅橡胶中的部分水分和硅羟基，降低甲基乙烯基聚硅氧烷的主链发生解扣式反应的可能性，甲基乙烯基硅树脂则与甲基乙烯基聚硅氧烷具有相同的结构，但摩尔质量更低，因此能够均匀分散在甲基乙烯基聚硅氧烷中，增强硅橡胶的交联网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温硅橡胶，其特征在于，所用原料包括以下重量百分比的组分：/n甲基乙烯基聚硅氧烷 50-60%；/n白炭黑 30-40%；/n羟基硅油 3-5%；/n耐热剂 3-5%；/n双二四硫化剂 0.8-1.2%；/n其中，所述耐热剂包括以下重量百分比的组分：聚二甲基硅氧烷15-40%、氧化铈30-70%、氧化镧12-25%、纳米氧化铝2-6%、纳米氧化铁余量。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温硅橡胶，其特征在于，所用原料包括以下重量百分比的组分：
甲基乙烯基聚硅氧烷50-60%；
白炭黑30-40%；
羟基硅油3-5%；
耐热剂3-5%；
双二四硫化剂0.8-1.2%；
其中，所述耐热剂包括以下重量百分比的组分：聚二甲基硅氧烷15-40%、氧化铈30-70%、氧化镧12-25%、纳米氧化铝2-6%、纳米氧化铁余量。


2.根据权利要求1所述的一种耐高温硅橡胶，其特征在于：所述白炭黑采用气相法白炭黑；所述气相法白炭黑的粒径尺寸为7-40nm。


3.根据权利要求2所述的一种耐高温硅橡胶，其特征在于：所述气相法白炭黑采用以下方法进行改性处理：
a.在40-45℃的温度下，将乙醇、水、硅烷偶联剂、冰乙酸混合后水解60-70min，得到混合液，然后将气相法白炭黑、乙醇混合并分散40-50min得到分散液，再将分散液与混合液混合，升温至75-80℃，反应24-26h；其中，乙醇、水、硅烷偶联剂和冰乙酸的重量比为（118-120）:（3.2-3.6）:（9-13）:（0.11-0.15）；气相法白炭黑和乙醇的重量比为（4.5-5.5）:（138-140）；
b.在8000-8400r/min的转速下，将步骤a的所得物离心20-30min，然后去除上清液，将固体物洗涤，冷冻干燥，得到气相法改性白炭黑。


4.根据权利要求3所述的一种耐高温硅橡胶，其特征在于：所述步骤b中，洗涤的具体操作为：采用乙醇离心清洗2-3次；所述冷冻干燥的具体过程为：将洗涤后的固体物加入水中并超声分散5-10min后，在温度为-30~-15℃、真空度为100-180Pa的条件下，真空冷冻干燥2-5h。


5.根据权利要求1所述的一种耐高温硅橡胶，其特征在于：所述纳米氧化铝采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建福，林积川，谢天泽，
申请(专利权)人：厦门汉升橡塑制品有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35