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一种耐老化 硅 橡胶 复合材料及其制备方法

阅读：243发布：2024-02-25

专利汇可以提供一种耐老化硅橡胶复合材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种耐老化硅橡胶复合材料，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶8-15份、气相法白炭黑 20-40份、聚酰亚胺3-8份、氢氧化铝微粉6-12份、硅烷偶联剂 0.5-1.0份、二甲基二乙氧基硅烷2-6份、羟基硅油1-3份、甲基含氢硅油0.5-1.5份和硫化剂1-3份。本发明所得耐老化硅橡胶复合材料绍尔硬度高，机械强度高，电气性能好，抗热空气老化性能优异，可在高温条件下长时间工作。，下面是一种耐老化硅橡胶复合材料及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种耐老化硅橡胶复合材料，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶8-15份、气相法白炭黑20-40份、聚酰亚胺3-8份、氢氧化铝微粉6-
12份、硅烷偶联剂0.5-1.0份、二甲基二乙氧基硅烷2-6份、羟基硅油1-3份、甲基含氢硅油
0.5-1.5份和硫化剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的耐老化硅橡胶复合材料，其特征在于，甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶10份、气相法白炭黑28份、聚酰亚胺5份、氢氧化铝微粉10份、硅烷偶联剂0.8份、二甲基二乙氧基硅烷4份、羟基硅油2份、甲基含氢硅油1.0份和硫化剂1.5份。
3.根据权利要求1所述的耐老化硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的甲基乙烯基硅橡胶的分子量为450000-650000，乙烯基含量为0.13-0.22%。
4.根据权利要求1所述的耐老化硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的气相法白炭黑的比表面积为150-250m3/g，粒径20-50nm。
5.根据权利要求1所述的耐老化硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为KH560或者KH570。
6.根据权利要求1所述的耐老化硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的硫化剂为双二五硫化剂或者过氧化双（2,4‐二氯苯甲酰）。
7.一种权利要求1-6任一项所述的耐老化硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、全氟醚橡胶、二甲基二乙氧基硅烷、羟基硅油和甲基含氢硅油放入密炼机中，40-50℃条件下混炼20-30min，然后加入气相法白炭黑、聚酰亚胺、氢氧化铝微粉和硅烷偶联剂，80-120℃条件下混炼10-20min；
（2）将步骤（1）得到的密炼胶放入捏合机中，170-200℃条件下捏合20-30min，然后抽真空，真空度0.03-0.06MPa、温度170-200℃条件下继续捏合10-20min，排胶；
（3）将步骤（2）得到的捏合胶和硫化剂一起加入双辊开炼机中，辊温 35-45℃，辊距3-
5mm，混炼 2-5min，下料，冷却，即得。

说明书全文

一种耐老化硅 橡胶 复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐老化硅橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 电绝缘子是架空输电线路中的重要部件，要求其具有耐受电压和机械应力作用，近年来由于硅橡胶具有优异的耐高低温、耐油、耐化学试剂、耐候和电气绝缘性能，在硅橡胶复合绝缘子伞裙护套中得到广泛应用。但是，硅橡胶材料伞裙护套在长年紫外光照射引发的高温和强辐射效应下，表面发生氧化反应，憎水性下降，导致硅橡胶材料的抗老化性能差，使用寿命短。

[0003] 公开号为CN108795051A的中国专利申请公开了一种电气绝缘子伞裙护套用硅橡胶组合物，硅橡胶组合物中含有以下组分：硅橡胶生胶、改性天然橡胶、白炭黑、氢氧化铝微粉、硅烷偶联剂、二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯和防静电剂。其中，白炭黑选用气相法白炭黑；防静电剂中含有LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF6四种锂盐成分中的一种或任意多种的混合物。该硅胶组合物机械性能较好，具有更高的热稳定性和耐老化性能，使用寿命更长，可靠性更高。但是，该专利原料种类较多，工艺步骤复杂，制作成本较高。

[0004] 公告号为CN105802240B的中国专利公开了一种复合绝缘子用硅橡胶复合材料。所述的硅橡胶复合材料由硅橡胶、气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、改性埃洛石纳米管、结构控制剂和硫化剂组成。该发明的复合绝缘子用硅橡胶复合材料具有加工性能好、击穿电压高、耐漏电起痕性能好、力学性能优良的优点，能够满足复合绝缘子外绝缘材料的使用要求。但是，上述专利采用改性埃洛石纳米管与硅橡胶基体之间形成共价键改善物料之间的相容性，但是原料补强效果仍然较差，所得硅橡胶复合材料机械性能较差。

发明内容

[0005] 为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种耐老化硅橡胶复合材料及其制备方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种耐老化硅橡胶复合材料，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶8-15份、气相法白炭黑20-40份、聚酰亚胺3-8份、氢氧化铝微粉6-12份、硅烷偶联剂0.5-1.0份、二甲基二乙氧基硅烷2-6份、羟基硅油1-3份、甲基含氢硅油0.5-1.5份和硫化剂1-3份。

[0007] 优选地，所述的耐老化硅橡胶复合材料由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶10份、气相法白炭黑28份、聚酰亚胺5份、氢氧化铝微粉10份、硅烷偶联剂0.8份、二甲基二乙氧基硅烷4份、羟基硅油2份、甲基含氢硅油1.0份和硫化剂1.5份。

[0008] 优选地，所述的甲基乙烯基硅橡胶的分子量为450000-650000，乙烯基含量为0.13-0.22%。

[0009] 优选地，所述的气相法白炭黑的比表面积为150-250m3/g，粒径20-50nm。

[0010] 优选地，所述的硅烷偶联剂为KH560或者KH570。

[0011] 优选地，所述的硫化剂为双二五硫化剂或者过氧化双（2,4‐二氯苯甲酰）。

[0012] 一种耐老化硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将甲基乙烯基硅橡胶、全氟醚橡胶、二甲基二乙氧基硅烷、羟基硅油和甲基含氢硅油放入密炼机中，40-50℃条件下混炼20-30min，然后加入气相法白炭黑、聚酰亚胺、氢氧化铝微粉和硅烷偶联剂，80-120℃条件下混炼10-20min；
（2）将步骤（1）得到的密炼胶放入捏合机中，170-200℃条件下捏合20-30min，然后抽真空，真空度0.03-0.06MPa、温度170-200℃条件下继续捏合10-20min，排胶；
（3）将步骤（2）得到的捏合胶和硫化剂一起加入双辊开炼机中，辊温 35-45℃，辊距3-
5mm，混炼 2-5min，下料，冷却，即得。

[0013] 本发明的积极有益效果：1. 本发明甲基乙烯基硅橡胶具有优异的耐高低温、耐油、耐化学试剂、耐候和电气绝缘性能；全氟醚橡胶具有优异的耐化学性、耐热性，韧性好；气相法白炭黑蓬松多孔，分散性好，耐高温，能够改善硅橡胶的抗拉强度、抗撕裂性和耐磨性，起补强剂作用；聚酰亚胺提高基料的耐热性；氢氧化铝微粉作为抗漏电起痕剂；二甲基二乙氧基硅烷、羟基硅油和甲基含氢硅油为结构控制剂，将气相法白炭黑表面的羟基钝化，有效防止硅橡胶结构化，甲基含氢硅油还能促进硫化剂的硫化，保证硫化均匀。本发明各种原料之间相容性好，所得耐老化硅橡胶复合材料绍尔硬度为76-83度，硬度高；拉伸强度≥7.2MPa，拉伸伸长率≥453%，撕裂强度≥38.5kN/m，机械强度高；击穿强度≥41kV/mm，体积电阻率≥1.25×1015Ω•cm，电气性能好；经过300℃×72h热空气老化，拉伸强度降低≤12%，拉伸伸长率降低≤13%，抗空气老化性能好。因此，本发明耐老化硅橡胶可在高温条件下长时间工作。

[0014] 2. 本发明首先各原料在密炼机中分步混炼、捏合机中分步捏合，各原料之间充分交联相接，然后进一步在双辊开炼机中硫化成型，硫化均匀。

具体实施方式

[0015] 下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。

[0016] 实施例1一种耐老化硅橡胶复合材料，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶8份、气相法白炭黑20份、聚酰亚胺3份、氢氧化铝微粉6份、硅烷偶联剂0.5份、二甲基二乙氧基硅烷2份、羟基硅油1份、甲基含氢硅油0.5份和硫化剂1份。

[0017] 所述的甲基乙烯基硅橡胶的分子量为450000-650000，乙烯基含量为0.13-0.22%。

[0018] 所述的气相法白炭黑的比表面积为150-250m3/g，粒径20-50nm。

[0019] 所述的硅烷偶联剂为KH560。

[0020] 所述的硫化剂为双二五硫化剂。

[0021] 一种耐老化硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将甲基乙烯基硅橡胶、全氟醚橡胶、二甲基二乙氧基硅烷、羟基硅油和甲基含氢硅油放入密炼机中，40℃条件下混炼30min，然后加入气相法白炭黑、聚酰亚胺、氢氧化铝微粉和硅烷偶联剂，100℃条件下混炼15min；
（2）将步骤（1）得到的密炼胶放入捏合机中，180℃条件下捏合20min，然后抽真空，真空度0.03MPa、温度200℃条件下继续捏合15min，排胶；
（3）将步骤（2）得到的捏合胶和硫化剂一起加入双辊开炼机中，辊温 35℃，辊距5mm，混炼 2min，下料，冷却，即得。

[0022] 实施例2一种耐老化硅橡胶复合材料，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶9份、气相法白炭黑23份、聚酰亚胺4份、氢氧化铝微粉8份、硅烷偶联剂0.6份、二甲基二乙氧基硅烷3份、羟基硅油1.5份、甲基含氢硅油0.8份和硫化剂1.2份。

[0023] 所述的甲基乙烯基硅橡胶的分子量为450000-650000，乙烯基含量为0.13-0.22%。

[0024] 所述的气相法白炭黑的比表面积为150-250m3/g，粒径20-50nm。

[0025] 所述的硅烷偶联剂为KH570。

[0026] 所述的硫化剂为过氧化双（2，4‐二氯苯甲酰）。

[0027] 一种耐老化硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将甲基乙烯基硅橡胶、全氟醚橡胶、二甲基二乙氧基硅烷、羟基硅油和甲基含氢硅油放入密炼机中，45℃条件下混炼25min，然后加入气相法白炭黑、聚酰亚胺、氢氧化铝微粉和硅烷偶联剂，80℃条件下混炼20min；
（2）将步骤（1）得到的密炼胶放入捏合机中，170℃条件下捏合25min，然后抽真空，真空度0.04MPa、温度180℃条件下继续捏合15min，排胶；
（3）将步骤（2）得到的捏合胶和硫化剂一起加入双辊开炼机中，辊温 40℃，辊距5mm，混炼 3min，下料，冷却，即得。

[0028] 实施例3一种耐老化硅橡胶复合材料，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶10份、气相法白炭黑28份、聚酰亚胺5份、氢氧化铝微粉10份、硅烷偶联剂0.8份、二甲基二乙氧基硅烷4份、羟基硅油2份、甲基含氢硅油1.0份和硫化剂1.5份。

[0029] 所述的甲基乙烯基硅橡胶的分子量为450000-650000，乙烯基含量为0.13-0.22%。

[0030] 所述的气相法白炭黑的比表面积为150-250m3/g，粒径20-50nm。

[0031] 所述的硅烷偶联剂为KH570。

[0032] 所述的硫化剂为双二五硫化剂。

[0033] 一种耐老化硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将甲基乙烯基硅橡胶、全氟醚橡胶、二甲基二乙氧基硅烷、羟基硅油和甲基含氢硅油放入密炼机中，45℃条件下混炼25min，然后加入气相法白炭黑、聚酰亚胺、氢氧化铝微粉和硅烷偶联剂，100℃条件下混炼15min；
（2）将步骤（1）得到的密炼胶放入捏合机中，200℃条件下捏合25min，然后抽真空，真空度0.05MPa、温度180℃条件下继续捏合15min，排胶；
（3）将步骤（2）得到的捏合胶和硫化剂一起加入双辊开炼机中，辊温 40℃，辊距4mm，混炼 3min，下料，冷却，即得。

[0034] 实施例4一种耐老化硅橡胶复合材料，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶12份、气相法白炭黑32份、聚酰亚胺6份、氢氧化铝微粉11份、硅烷偶联剂0.8份、二甲基二乙氧基硅烷4份、羟基硅油2.5份、甲基含氢硅油1.2份和硫化剂2份。

[0035] 所述的甲基乙烯基硅橡胶的分子量为450000-650000，乙烯基含量为0.13-0.22%。

[0036] 所述的气相法白炭黑的比表面积为150-250m3/g，粒径20-50nm。

[0037] 所述的硅烷偶联剂为KH570。

[0038] 所述的硫化剂为过氧化双（2，4‐二氯苯甲酰）。

[0039] 一种耐老化硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将甲基乙烯基硅橡胶、全氟醚橡胶、二甲基二乙氧基硅烷、羟基硅油和甲基含氢硅油放入密炼机中，50℃条件下混炼30min，然后加入气相法白炭黑、聚酰亚胺、氢氧化铝微粉和硅烷偶联剂，110℃条件下混炼15min；
（2）将步骤（1）得到的密炼胶放入捏合机中，180℃条件下捏合30min，然后抽真空，真空度0.04MPa、温度170℃条件下继续捏合20min，排胶；
（3）将步骤（2）得到的捏合胶和硫化剂一起加入双辊开炼机中，辊温 35℃，辊距3mm，混炼4min，下料，冷却，即得。

[0040] 实施例5一种耐老化硅橡胶复合材料，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶14份、气相法白炭黑36份、聚酰亚胺7份、氢氧化铝微粉12份、硅烷偶联剂0.9份、二甲基二乙氧基硅烷5份、羟基硅油2.6份、甲基含氢硅油1.3份和硫化剂2.5份。

[0041] 所述的甲基乙烯基硅橡胶的分子量为450000-650000，乙烯基含量为0.13-0.22%。

[0042] 所述的气相法白炭黑的比表面积为150-250m3/g，粒径20-50nm。

[0043] 所述的硅烷偶联剂为KH560。

[0044] 所述的硫化剂为过氧化双（2，4‐二氯苯甲酰）。

[0045] 一种耐老化硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将甲基乙烯基硅橡胶、全氟醚橡胶、二甲基二乙氧基硅烷、羟基硅油和甲基含氢硅油放入密炼机中，45℃条件下混炼25min，然后加入气相法白炭黑、聚酰亚胺、氢氧化铝微粉和硅烷偶联剂，120℃条件下混炼10min；
（2）将步骤（1）得到的密炼胶放入捏合机中，190℃条件下捏合20min，然后抽真空，真空度0.05MPa、温度180℃条件下继续捏合10min，排胶；
（3）将步骤（2）得到的捏合胶和硫化剂一起加入双辊开炼机中，辊温 45℃，辊距5mm，混炼 5min，下料，冷却，即得。

[0046] 实施例6一种耐老化硅橡胶复合材料，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶15份、气相法白炭黑40份、聚酰亚胺8份、氢氧化铝微粉12份、硅烷偶联剂1.0份、二甲基二乙氧基硅烷6份、羟基硅油3份、甲基含氢硅油1.5份和硫化剂3份。

[0047] 所述的甲基乙烯基硅橡胶的分子量为450000-650000，乙烯基含量为0.13-0.22%。

[0048] 所述的气相法白炭黑的比表面积为150-250m3/g，粒径20-50nm。

[0049] 所述的硅烷偶联剂为KH570。

[0050] 所述的硫化剂为双二五硫化剂。

[0051] 一种耐老化硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将甲基乙烯基硅橡胶、全氟醚橡胶、二甲基二乙氧基硅烷、羟基硅油和甲基含氢硅油放入密炼机中，40℃条件下混炼20min，然后加入气相法白炭黑、聚酰亚胺、氢氧化铝微粉和硅烷偶联剂，100℃条件下混炼20min；
（2）将步骤（1）得到的密炼胶放入捏合机中，170℃条件下捏合25min，然后抽真空，真空度0.06MPa、温度180℃条件下继续捏合15min，排胶；
（3）将步骤（2）得到的捏合胶和硫化剂一起加入双辊开炼机中，辊温 40℃，辊距4mm，混炼 3min，下料，冷却，即得。

[0052] 对比实施例1本实施例与实施例3基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：
一种耐老化硅橡胶复合材料，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶110份、气相法白炭黑28份、聚酰亚胺5份、氢氧化铝微粉10份、硅烷偶联剂0.8份、二甲基二乙氧基硅烷4份、羟基硅油2份、甲基含氢硅油1.0份和硫化剂1.5份。

[0053] 对比实施例2本实施例与实施例3基本相同，相同之处不重述，有些不同的是：
一种耐老化硅橡胶复合材料，由如下重量份数的原料制成：甲基乙烯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶10份、气相法白炭黑28份、聚酰亚胺5份、氢氧化铝微粉10份、硅烷偶联剂0.8份、二甲基二乙氧基硅烷4份、甲基含氢硅油3份和硫化剂1.5份。

[0054] 将本发明实施例1-6以及对比实施例1-2得到的硅橡胶复合材料进行检测，其中绍尔（A）硬度的按照标准GB/T 531-2008进行测试，拉伸强度和拉伸伸长率按照GB/T 528-2009进行测试，撕裂强度按照GB/T 529-2008进行测试，击穿强度按照GB/T 1695-2005进行测试，体积电阻率按照GB/T1692-2008进行测试，耐热空气老化性能按照GB/T 3512-2001进行测试，测试结果见表1。

[0055] 表1 本发明实施例1-6以及对比实施例1-2的耐老化硅橡胶材料性能参数由表1可知，与实施例3相比，对比实施例1将全氟醚橡胶替换为甲基乙烯基硅橡胶，拉伸强度、拉伸伸长率、撕裂强度、击穿强度和体积电阻率显著降低，经过300℃×72h热空气老化，拉伸强度和拉伸伸长率降低明显；对比实施例2将羟基硅油替换为甲基含氢硅油，硅橡胶结构控制稍差，各项性能均有所下降。

[0056] 本发明耐老化硅橡胶复合材料绍尔硬度为76-83度，硬度高；拉伸强度≥7.2MPa，拉伸伸长率≥453%，撕裂强度≥38.5kN/m，机械强度高；击穿强度≥41kV/mm，体积电阻率≥1.25×1015Ω•cm，电气性能好；经过300℃×72h热空气老化，拉伸强度降低≤12%，拉伸伸长率降低≤13%，抗空气老化性能好。因此，本发明耐老化硅橡胶可在高温条件下长时间工作。

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