本发明属于高性能材料领域，涉及橡胶领域，具体涉及一种超高绝缘、耐高温橡胶材料及其制备方法。
背景技术：
橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度（tg）低，分子量往往很大，大于几十万。早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。高弹性的高分子化合物。分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。在电学领域中，橡胶材料可以用作电线、电缆的外皮，对橡胶的绝缘性具有较高的要求，而且对橡胶的强度及耐热性也有很高的要求，为了提升橡胶的性能，现在橡胶炼制时往往加入大量的白炭黑对橡胶进行补强，但是，白炭黑的密度小，易扬尘，在使用及运送过程中易产生粉尘污染，对工人的身体健康易造成危害。技术实现要素：为了解决现有的橡胶材料绝缘性及耐高温性的缺陷，本申请提供了一种超高绝缘、耐高温橡胶材料及其制备方法，改变了原有的橡胶材料的配方，提升了橡胶的绝缘性及耐高温性能。本发明通过以下技术方案实现：一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶80-95份、氯化聚乙烯120-130份、硅微粉12-15份、炭黑10-12份、硫磺1.5-2.6份、二硫化四甲基秋兰姆0.85-1.2份、防老剂aw0.65-1份、环氧大豆油7-12份、纳米二氧化钛6-8份、凹凸棒土40-65份、氯化石蜡10-15份、硅酸铝8-12份。优选地，所述凹凸棒土使用以下方法处理：（1）、将凹凸棒土破碎，过100目筛；（2）、将凹凸棒土放入5mol/l的盐酸溶液中，超声震荡处理80-100min，然后水洗至中性；（3）、将步骤（2）处理好的凹凸棒土使用质量分数为12%的四氢呋喃溶液浸泡处理50-75min，然后水洗去残余溶剂；（4）、将步骤（3）处理好的凹凸棒土在580℃下处理22-25min，然后降温至460℃下处理30-35min，然后缓慢降温至常温，降温幅度为2℃/min，降温过程中通入干燥的氮气保护；（5）、将步骤（4）处理好的凹凸棒土与偶联剂按重量比85-92：1的比例混合，然后在45℃下使用高速搅拌机混合均匀，然后使用25khz的超声波处理15-20min，所述偶联剂由硅烷偶联剂kh550、钛酸酯偶联剂按重量比2.5:1制成。优选地，所述硫磺与二硫化四甲基秋兰姆的比例为1.8:1。优选地，所述硅微粉经过改性处理，其改性处理方法如下：（1）、将硅微粉干燥，使用磁选设备进行磁选去除杂质，磁场强度不低于0.65t；（2）、将步骤（1）处理好的硅微粉使用3mol/l的盐酸溶液浸泡，浸泡过程中以200r/min的速度搅拌，然后过滤，水洗至中性；（3）、将步骤（2）得到的硅微粉在350℃下处理30-35min，然后自然降温至120℃保温处理30-50min，自然降温至常温，然后将硅微粉与硅烷偶联剂kh550按重量比110:1。进一步地，所述硅酸铝经过改性处理，（1）、将硅酸铝破碎，过100目筛，使用体积分数为25%的乙醇溶液浸泡处理20-30min，浸泡过程中以250r/min的速度搅拌；（2）、将步骤（1）处理好的硅酸铝水洗，烘干，然后向硅酸铝中加入其重量0.08%的六甲基二硅胺烷，使用高速搅拌机在2000r/min的转速下处理25-30min，得到改性硅酸铝。优选地，所述钛酸酯偶联剂为单烷氧磷酸酯型钛酸酯偶联剂。一种超高绝缘、耐高温橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：（1）、将三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯进行混炼1-2min，然后加入凹凸棒土、环氧大豆油、硅微粉、炭黑、纳米二氧化钛、硅酸铝，继续混炼10-16min，混炼温度100-105℃，加入防老剂aw、氯化石蜡混炼1-2min；（2）、将硫磺和二硫化四甲基秋兰姆加入步骤（1）得到的产物中进行硫化，硫化温度在158-162℃，硫化时间为35-75s，出料冷却得到超高绝缘、耐高温橡胶材料。本发明的有益效果：本发明提供的超高绝缘橡胶材料及其制备方法，对橡胶材料的配比进行了改进，显著提升了绝缘橡胶材料的绝缘性及耐高温性能，而且本申请中使用的添加剂的成本更低，添加后能明显提升橡胶材料的阻燃性能，阻燃等级达到fv0级，高温下产生有毒物质含量相对于现有的橡胶能降低85%以上，使橡胶材料的综合性能明显提升，能够适用于电缆等电学设备中。本申请利用三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯作为主要原料，使橡胶的绝缘性和稳定性较高，使用三元乙丙橡胶和氯化聚乙烯组合后，能显著提升体系的相容性，本申请中不需要使用白炭黑进行补强，而是使用了凹凸棒土、硅微粉作为主要的补强成分，不仅能显著提升橡胶材料的强度，本申请人经过研究发现，在凹凸棒土加入后，不仅能提升橡胶的强度、耐磨性，而且对橡胶的阻燃性及绝缘性具有显著的提升，硅酸铝的加入能进一步提升橡胶的强度和橡胶的耐磨性，硅酸铝经过改性处理，能显著提升硅酸铝的分散效果，避免填料的加入分散不均造成橡胶性能不均或者性能下降，硅酸铝的加入也能提升橡胶的强度及阻燃性。通过对凹凸棒土进行改性，显著提升了凹凸棒土与其他成分的相容性，凹凸棒土与其他成分结合使用，对橡胶具有明显的补强作用，不需要使用常规的白炭黑，同时，凹凸棒土添加后具有良好的阻燃性能，凹凸棒土经过处理，使其结构更稳定，经过对凹凸棒土的活化处理，提升了凹凸棒土的分散性，在反应时使其分散均匀，另外，由于凹凸棒土具有大量的微孔，具有良好的吸附作用，在橡胶硫化时，可以作为另外的交联点，提升橡胶的力学性能，对于材料的绝缘性及阻燃效果也具有明显的提升效果。硅微粉经过改性具有良好的绝缘性及与橡胶的相容性，添加后能够提升橡胶的力学性能和橡胶的绝缘效果，在橡胶制备过程中，与纳米二氧化钛、凹凸棒土等结合使用能显著降低橡胶的内应力，提升橡胶在使用过程中的稳定性。具体实施方式实施例1一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶90份、氯化聚乙烯120份、硅微粉12份、环氧大豆油10份、炭黑12份、硫磺1.98份、二硫化四甲基秋兰姆1.1份、防老剂aw0.72份、纳米二氧化钛7.2份、凹凸棒土55份、氯化石蜡14份、硅酸铝10份。优选地，所述凹凸棒土使用以下方法处理：（1）、将凹凸棒土破碎，过100目筛；（2）、将凹凸棒土放入5mol/l的盐酸溶液中，超声震荡处理95min，然后水洗至中性；（3）、将步骤（2）处理好的凹凸棒土使用质量分数为12%的四氢呋喃溶液浸泡处理60min，然后水洗去残余溶剂；（4）、将步骤（3）处理好的凹凸棒土在580℃下处理24min，然后降温至460℃下处理30-35min，然后缓慢降温至常温，降温幅度为2℃/min，降温过程中通入干燥的氮气保护；（5）、将步骤（4）处理好的凹凸棒土与偶联剂按重量比88：1的比例混合，然后在45℃下使用高速搅拌机混合均匀，然后使用25khz的超声波处理15-20min，所述偶联剂由硅烷偶联剂kh550、钛酸酯偶联剂按重量比2.5:1制成。优选地，所述硅微粉经过改性处理，其改性处理方法如下：（1）、将硅微粉干燥，使用磁选设备进行磁选去除杂质，磁场强度为0.8t；（2）、将步骤（1）处理好的硅微粉使用3mol/l的盐酸溶液浸泡，浸泡过程中以200r/min的速度搅拌，然后过滤，水洗至中性；（3）、将步骤（2）得到的硅微粉在350℃下处理30-35min，然后自然降温至120℃保温处理30-50min，自然降温至常温，然后将硅微粉与硅烷偶联剂kh550按重量比110:1。进一步地，所述硅酸铝经过改性处理，（1）、将硅酸铝破碎，过100目筛，使用体积分数为25%的乙醇溶液浸泡处理20-30min，浸泡过程中以250r/min的速度搅拌；（2）、将步骤（1）处理好的硅酸铝水洗，烘干，然后向硅酸铝中加入其重量0.08%的六甲基二硅胺烷，使用高速搅拌机在2000r/min的转速下处理25-30min，得到改性硅酸铝。优选地，所述钛酸酯偶联剂为单烷氧磷酸酯型钛酸酯偶联剂。一种超高绝缘、耐高温橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：（1）、将三元乙丙橡胶、氯化聚乙烯进行混炼1-2min，然后加入凹凸棒土、环氧大豆油、硅微粉、炭黑、纳米二氧化钛、硅酸铝，继续混炼10-16min，混炼温度100-105℃，加入防老剂aw、氯化石蜡混炼1-2min；（2）、将硫磺和二硫化四甲基秋兰姆加入步骤（1）得到的产物中进行硫化，硫化温度在158-162℃，硫化时间为35-75s，出料冷却得到超高绝缘、耐高温橡胶材料。实施例2一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶92份、氯化聚乙烯125份、硅微粉14份、炭黑11份、环氧大豆油9份、硫磺2份、二硫化四甲基秋兰姆1份、防老剂aw0.85份、纳米二氧化钛7份、凹凸棒土60份、氯化石蜡15份、硅酸铝10份。各原料的处理步骤如实施例1。实施例3一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶80-95份、氯化聚乙烯120-130份、硅微粉12-15份、环氧大豆油10份、炭黑10-12份、硫磺1.5-2.6份、二硫化四甲基秋兰姆0.85-1.2份、防老剂aw0.65-1份、纳米二氧化钛6-8份、凹凸棒土40-65份、氯化石蜡10-15份、硅酸铝8-12份。各原料的处理方式如实施例1。实施例4一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶90份、氯化聚乙烯120份、硅微粉12份、炭黑12份、环氧大豆油10份、硫磺1.98份、二硫化四甲基秋兰姆1.1份、防老剂aw0.72份、纳米二氧化钛7.2份、凹凸棒土55份、氯化石蜡14份、硅酸铝10份。凹凸棒土不经过改性处理，其他工艺同实施例1。实施例5一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶90份、氯化聚乙烯120份、硅微粉12份、炭黑12份、环氧大豆油10份、硫磺1.98份、二硫化四甲基秋兰姆1.1份、防老剂aw0.72份、纳米二氧化钛7.2份、凹凸棒土55份、氯化石蜡14份、硅酸铝10份。硅微粉不经过改性处理，其他工艺同实施例1。实施例6一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶90份、氯化聚乙烯120份、硅微粉12份、炭黑12份、环氧大豆油10份、硫磺1.98份、二硫化四甲基秋兰姆1.1份、防老剂aw0.72份、纳米二氧化钛7.2份、凹凸棒土55份、氯化石蜡14份、硅酸铝10份。硅酸铝不经过改性处理，其他工艺同实施例1。实施例7一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶90份、氯化聚乙烯120份、硅微粉12份、炭黑12份、环氧大豆油10份、硫磺1.98份、二硫化四甲基秋兰姆1.1份、防老剂aw0.72份、纳米二氧化钛7.2份、凹凸棒土55份、氯化石蜡14份、硅酸铝10份。原料均不经过改性处理，其他工艺同实施例1。对比例1一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶90份、氯化聚乙烯120份、硅微粉12份、炭黑12份、环氧大豆油10份、硫磺1.98份、二硫化四甲基秋兰姆1.1份、防老剂aw0.72份、纳米二氧化钛7.2份、白炭黑55份、氯化石蜡14份、硅酸铝10份。原料均不经过改性处理，其他工艺同实施例1。实验1：本申请人测试了上述几组实施例制备的橡胶的力学性能及绝缘性，拉伸性能采用电子拉力机按gb/t528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定，结果如表1所示：表1拉伸强度/mpa断裂伸长率/%绝缘电阻/mω﹒km导热系数k﹒m/w实施例119.85317.661470.25实施例218.35308.560570.27实施例318.42310.260620.27实施例415.62270.552630.31实施例515.34268.453720.30实施例615.72276.352960.30实施例713.25249.549520.37对比例111.58223.649080.39由表1可知，使用本申请方法制备的橡胶的力学性能及绝缘性明显提升，而且，在使用凹凸棒土等成分代替白炭黑作为填充料后，没有对橡胶的性能造成明显的下降，反而提升了橡胶的综合性能。为了验证各组橡胶的组成成分对橡胶的性能的影响，本申请人进行了实验验证，具体如下：对比例2一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶90份、氯化聚乙烯120份、硅微粉12份、炭黑12份、硫磺1.98份、环氧大豆油10份、二硫化四甲基秋兰姆1.1份、防老剂aw0.72份、纳米二氧化钛7.2份、凹凸棒土55份、氯化石蜡14份。与实施例1相比，不使用硅酸铝。对比例3一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶90份、氯化聚乙烯120份、炭黑12份、硫磺1.98份、环氧大豆油10份、二硫化四甲基秋兰姆1.1份、防老剂aw0.72份、纳米二氧化钛7.2份、凹凸棒土55份、氯化石蜡14份、硅酸铝10份。与实施例1相比，不使用硅微粉。对比例4一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶90份、氯化聚乙烯120份、硅微粉12份、炭黑12份、环氧大豆油10份、硫磺1.98份、二硫化四甲基秋兰姆1.1份、防老剂aw0.72份、纳米二氧化钛7.2份、凹凸棒土20份、氯化石蜡14份、硅酸铝10份。与实施例1相比，凹凸棒土的使用量减少。对比例5一种超高绝缘、耐高温橡胶材料，按重量计使用以下原料制备：三元乙丙橡胶90份、氯化聚乙烯120份、硅微粉12份、炭黑12份、环氧大豆油10份、硫磺1.98份、二硫化四甲基秋兰姆1.1份、防老剂aw0.72份、凹凸棒土55份、氯化石蜡14份、硅酸铝10份。与实施例1相比，不使用纳米二氧化钛。本申请人对上述各对比例中制备的橡胶材料的性能进行测试，测试标准同实验1，同时使用热空气老化性能按gb/t3512-2001硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验，然后测试老化后橡胶的性能，结果如表2：表2拉伸强度/mpa断裂伸长率/%绝缘电阻/mω﹒km老化后拉伸强度/mpa老化后拉伸强度保持率实施例119.85317.6614718.9195.3%实施例713.25249.5495211.1884.4%对比例111.58223.649088.3572.1%对比例210.42239.849258.4280.8%对比例310.32241.646728.3981.3%对比例49.05226.445236.4270.9%对比例510.14239.548968.2581.4%本申请中老化处理时橡胶的老化温度为180℃，处理时间为280h。由表2可知，使用本申请中的配比制备的橡胶的耐老化性能较好，在经过老化后依然能保持很好的拉伸强度。当前第1页12