一种煅烧后具有明显的XRD新结晶峰的可陶瓷化硅橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种煅烧后具有明显的XRD新结晶峰的可陶瓷化硅橡胶及其制备方法，该可陶瓷化硅橡胶包括如下重量份组分组成：硅橡胶生胶100份，白炭黑5

【技术实现步骤摘要】
一种煅烧后具有明显的XRD新结晶峰的可陶瓷化硅橡胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种可陶瓷化硅橡胶及其制备，属于硅橡胶复合材料制备


技术介绍

[0002]可陶瓷化硅橡胶材料是一种新型的高分子耐火材料，广泛应用于电线电缆行业。可陶瓷化硅橡胶线缆比传统氧化镁矿物防火电缆和云母带绕包的耐火线缆有安全性好、施工方便、节约成本等优势。可陶瓷化硅橡胶是在硅橡胶基体中添加一定比例的阻燃助剂、成瓷填料、助熔剂、交联剂及其他助剂，经过硫化交联制备而成的。可陶瓷化硅橡胶在常温下具备普通硅橡胶的基本特性，如耐高低温、耐候、耐臭氧、良好的加工性能及优良的电绝缘性能。当长时间处于高温环境或在火焰持续灼烧下，可陶瓷化硅橡胶材料能够通过“陶瓷化”过程转变为坚硬的陶瓷体。坚硬的陶瓷化壳体能对线缆形成保护层，不仅可以避免火苗滴落，而且可以保持制品的完整性，保证了线路在被灼烧过程中不短路、不断路，从而保证了电力和通信的顺畅和不受破坏，为消防和自救提供了保障，因而具有广大的市场前景。近年来，随着城市人口数量和密度均呈现急剧增长，高层建筑、大型超市、医院、大型公共娱乐场所、轨道交通设施等人口密集场所不断增加，对可陶瓷化硅橡胶的需求也将迅速增加。
[0003]国内外公开的科技论文和专利文献中已有可陶瓷化硅橡胶的制备及其在电线电缆设备中的应用的报道。例如：中国专利文件CN102850805A公开一种阻燃陶瓷化硅橡胶，由硅橡胶、铂催化剂、偶联剂、瓷化粉和硫化剂混炼而成，该陶瓷化硅橡胶能降低陶瓷化的烧结温度，可以被烧蚀成陶瓷状的壳体，但其陶瓷层结构松散，没有机械强度，不能承受外力。中国专利文件CN104310937A提供一种陶瓷化硅橡胶，通过添加硅酸钙降低了烧蚀后陶瓷层的龟裂程度，但生成的陶瓷层松散。中国专利文件CN201607977U公开了一种耐火陶瓷硅橡胶电缆，包括由外到内的外护层、保护层、填充物和同心芯缆组成，保护层由无卤低烟高阻燃玻璃丝带组成，填充物由无碱玻璃纤维绳组成。该专利制作工艺复杂，且其烧蚀后虽能形成陶瓷层，并不具备致密、坚硬的陶瓷层结构，力学性能和抗冲击性能差。中国专利文件CN104629375A报道了使用有机硅混炼胶和陶瓷化粉的原料制得的一种可陶瓷化防火耐火硅橡胶，其使用的陶瓷化改进剂的分子式为Fe(CO)3[(CH2＝CHMe2SiO)3SiR]，R为甲基或苯基。该专利研制的可陶瓷化防火耐火硅橡胶具有良好的力学性能和力学稳定性，避免最终的陶瓷化壳层发生开裂或致密度降低，有效提高以该硅橡胶为防火耐火层材料的防火耐火电缆在实际应用中的可靠性。该陶瓷化改进剂的合成方法复杂，目前尚无工业化生产的技术，难以满足市场的广大需求。
[0004]中国专利文件CN113881233A提供一种可陶瓷化硅橡胶复合材料，通过氧化硼、硼酸与二氧化硅、氧化铝的反应，分别实现在低于1000℃时硅橡胶裂解产物和无机填料的粘结以及高温下云母边缘熔融与粘结相的连接，从而使专利技术具有良好的结构稳定性、力学性能和尺寸稳定性，且烧蚀后残余强度优异，各个温度下都具有优异的电绝缘性能。但其XRD结晶峰并不十分明显，高温下陶瓷化壳体多次冲击抗力较差；中国专利文件CN113527892A
提供的一种可陶瓷化硅橡胶对瓷化粉进行重新组合、改性，使瓷化粉在硅橡胶中同时作为填料和瓷化剂。其硅橡胶具有良好的低温成瓷性能，在900
‑
1000℃仍能保持稳定形状，且具有较好的流动性和塑性，但其原料相对昂贵复杂，较难实现大规模制备，且体积电阻率有待改进；中国专利文件CN113637325A公开了一种长寿命布电线用陶瓷化硅橡胶材料，其成分由二甲基硅橡胶、氢氧化铝、氮化铝、玻璃粉或三氧化二硼、硅灰石组成，制备得到的布电线护套具有更好的抗老化性能，有效延长使用寿命，但其陶瓷化温度仍然较高，陶瓷层结构维持稳定时间与同类相比较短。此外，中国专利文件CN113943547A依托一种低甲基含量的有机硅胶和高温稳定的无机导电填料，专利技术出一种耐火电缆用陶瓷化有机硅胶，有效增强了陶瓷化硅橡胶线缆的强度和电导率，防止导体凸起在高电压下的放电将绝缘层击穿，不足之处在于烧蚀后质量失重率增长较快，结构稳定性较差。
[0005]使用合适的添加剂可以改善硅橡胶的物理机械性能，提高陶瓷化层的强度。高温烧蚀下硅橡胶发生裂解生成残渣的成份主要为SiO2粉末，利用SiO2以及无机填料的耐高温性能，通过助熔剂的在高温时的粘结作用，使SiO2与无机填料之间发生共融共晶反应，从而形成新的固相和液相，随着烧蚀时间的延长，液相组分逐渐扩散到固相颗粒之间，助熔剂起到“连接桥”的作用，使固体颗粒互相粘连在一起，从而形成坚硬的陶瓷体。研究证明，选择合适添加剂种类和添加剂用量才能制得性能良好的陶瓷化硅橡胶，但是这些研究存在配方复杂、配方比例难控制等问题。
[0006]国内外对可陶瓷化硅橡胶的成陶机理进行了详细研究。2004年Hanu等人研制了陶瓷化硅橡胶，认为高温下硅橡胶分解产生SiO2,与熔融后的成陶填料/助熔剂体系发生共晶反应形成陶瓷体。但是烧结后样品的XRD测试结果表明生成了无定形SiO2，SEM照片显示生成的SiO2较为松散。该研究表明，在只生成无定形SiO2的情况下，陶瓷体的性能无法达到高强度的要求。Mansouri比较了白云母填料以及白云母/硅橡胶复合体系在600℃下处理后的XRD谱图，与填料相比，高温处理后复合体系在22
°
左右出现一个无定型结构的特征峰，在21
°
、29.5
°
、34.5
°
、36～37
°
、39～40
°
、45
°
和50
°
出现了新的特征峰，以上结果均表明白云母和硅橡胶在高温处理之后会发生反应形成新的结构。与未处理的样品对比，1000℃下处理后白云母/硅橡胶体系的XRD谱图中12
°
处的特征峰消失了，该峰归属于SiO2，说明陶瓷化过程中云母与SiO2通过共晶反应形成了陶瓷体结构。但是相关资料对新出现的特征峰没有进行进一步地分析，不清楚XRD新特征峰的归属，对可陶瓷化硅橡胶的配方设计不能提供有效地借鉴和参考。
[0007]综上所述，虽然对于可陶瓷化硅橡胶的研究较多，但是对于硅橡胶的成陶过程中新结晶相的研究不够充分，缺少煅烧后具有明显的新XRD峰的可陶瓷化硅橡胶。

技术实现思路

[0008]针对现有可陶瓷化硅橡胶配方技术中的不足，本专利技术提供一种可陶瓷化硅橡胶。该可陶瓷化硅橡胶主要由有机硅混炼胶、可陶瓷化粉及成陶助剂复配制得，具有工艺简单可控、适宜工业化生产的优点。该可陶瓷化硅橡胶在高温煅烧后生成了坚硬的陶瓷体，煅烧前后体积变化率低，煅烧后陶瓷体的XRD谱图中出现了明显的结晶峰，表明该类可陶瓷化硅橡胶在煅烧时发生了显著的成陶转化。
[0009]专利技术概述
[0010]本专利技术提供了一种可陶瓷化硅橡胶，以有机硅混炼胶作为基础成分，重点研究选择可陶瓷化粉及成陶助剂的组成，在高温煅烧后产生新的陶瓷相，使其具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可陶瓷化硅橡胶，其特征在于，该可陶瓷化硅橡胶包括如下重量份组分组成：硅橡胶生胶100份，白炭黑5
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25份，硫化剂1
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10份，可陶瓷化粉20
‑
400份，成陶助剂0
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100份；所述的可陶瓷化粉包括如下重量份组分组成：玻璃粉5～120份，氢氧化镁5～200份，氢氧化铝5
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200份，铁氧化物1
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20份，苯基硅油1～20份；氢氧化镁、氢氧化铝和硅橡胶生胶中Mg、Al和Si三种元素的摩尔数比值为：0.4～0.6:1:2～5。2.根据权利要求1所述的可陶瓷化硅橡胶，其特征在于，所述的硅橡胶生胶为各种硅橡胶生胶或者硅橡胶生胶与其它材料的共混体系；优选为过氧化物型热硫化硅橡胶生胶、加成型热硫化硅橡胶生胶、缩合型室温硫化硅橡胶生胶、加成型室温硫化硅橡胶生胶及上述四类硅橡胶混炼胶与其它材料的共混体系；进一步优选的，所述的硅橡胶生胶为过氧化物型热硫化硅橡胶生胶或加成型热硫化硅橡胶生胶。3.根据权利要求1所述的可陶瓷化硅橡胶，其特征在于，所述的硫化剂为能使硅橡胶生胶正常硫化所使用的硫化剂；优选的，过氧化物型热硫化硅橡胶生胶使用的硫化剂为双
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄婷婷，付鹏霄，邢晓璇，曹英杰，王晶莹，路浩然，郭凯旋，郭瀚博，曹宇航，蓝亦柔，卢海峰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：