本发明涉及硅橡胶材料的技术领域，具体涉及一种用于电力电缆连接配件中的导热阻燃防护硅橡胶组合物及其制备方法。
背景技术：
硅橡胶材料是一种新型的高分子材料，近年来在国内对硅橡胶材料进行了大量的深度研发和生产应用，硅橡胶产品广泛应用于民用、工业、医疗、军工等领域。随着国内城市化进程的加速，各种高层建筑、超市、医院、机场、体育场所、配套的电力等设施不断增加，硅橡胶在电力电缆领域的应用也越来越多。早期的硅橡胶防护产品用在电力设施表面只起到绝缘保护作用，高温的时候热量不容易散去，或者发生火灾时不能起到二次保护作用，存在应用缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，该导热阻燃防护硅橡胶组合物具有优异的导热和阻燃性能，在高温下能硬化防护，能够有效减少事故或防止二次安全事故发生。
本发明的目的之二在于针对现有技术的不足，提供一种导热阻燃防护硅橡胶组合物的制备方法。
为了实现上述目的之一，本发明采用如下技术方案：
提供一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，由以下重量份数的原料制成：
其中，所述可硬化复合材料为硅微粉、陶土和粘土的组合物。
优选的，所述的一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，由以下重量份数的原料制成：
更为优选的，所述的一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，由以下重量份数的原料制成：
所述甲基乙烯基有机硅生胶是以甲基封端或乙烯基封端的生胶，所述甲基乙烯基有机硅生胶中乙烯基的含量为0.03～3.0％；
所述甲基乙烯基有机硅生胶的分子量为45万～70万，所述甲基乙烯基有机硅生胶的挥发份为1.0％～1.5％；
所述聚醚改性聚硅氧烷为双端氨基聚醚改性聚硅氧烷。
所述导热填料为氧化铝、氧化镁、氮化硅或石墨烯中的一种或任意两种以上的组合物；
所述白炭黑为比表面积是100m2/g～300m2/g的沉淀白炭黑或/和气相白炭黑；
所述硅油为羟基硅油、甲基硅油或乙烯基硅油中的一种或任意两种以上的组合物；
所述复合阻燃填料为氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸锌、三氧化二磷或三氧化二锑中的一种或任意两种以上的组合物；
所述过氧化物硫化剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、2，4二氯过氧化苯甲酰或二叔丁基过氧化物中的一种或任意两种以上的组合物。
为了实现上述目的之二，本发明采用如下技术方案：
提供一种导热阻燃防护硅橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，干燥：分别将配方量的复合阻燃填料和可硬化复合材料放入干燥箱中干燥，以脱除水分，得到干燥好的粉体；
步骤二，研磨：将步骤一中干燥好的粉体冷却后放入研磨机中研磨，以防止粉体团聚；
步骤三，热处理：将配方量的导热填料投入搅拌设备中，然后加入配方量的硅烷偶联剂进行热处理，热处理完后冷却待用，得到处理后的导热填料；
步骤四，密炼：将配方量的甲基乙烯基有机硅生胶、聚醚改性聚硅氧烷、白炭黑、硅油和硬脂酸锌依次投入密炼机中进行密炼，成团后再进行高温真空处理，得到密炼好的基础胶料；
步骤五，开炼：将步骤四得到的密炼好的基础胶料，进一步开炼加工，以促进分散，消除内部应力，得到开炼好的基胶；
步骤六：混料加工：将步骤五中开炼好的基胶在开炼机或在混料机中再依次加入步骤二研磨后粉体、步骤三处理后的导热填料，最后添加配方量的过氧化物硫化剂，混料后即制得所述导热阻燃防护硅橡胶组合物。
上述技术方案中，所述步骤一中，所述干燥的温度为90℃～110℃，所述干燥的时间为3h～5h。
上述技术方案中，所述步骤三中，所述热处理的温度为75℃～85℃，所述热处理的时间为40min～80min。
上述技术方案中，所述步骤四中，所述高温真空处理的温度为140℃～160℃，所述高温真空处理的时间为40min～80min。
上述技术方案中，所述步骤五中，所述开炼加工时需要调整开炼机辊距间隙宽度为0.5mm～1.0mm。
本发明与现有技术相比较，有益效果在于：
(1)本发明提供的一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，以甲基乙烯基有机硅生胶作为主料，并以聚醚改性聚硅氧烷作为辅料，能使得所制得的硅橡胶组合物有较高的抗张强度和断裂伸长率；通过加入导热填料，以满足硅橡胶组合物的导热要求；硅烷偶联剂使得组合物中的无机填料表面包裹一层有机基团，以增加导热填料与甲基乙烯基有机硅生胶、聚醚改性聚硅氧烷的共混互溶性；白炭黑作为补强填料，其需具备一定的比表面积，比表面积太低补强性差，比表面太高会使得增硬效果明显，导致混合加工困难；硅油作为增塑剂，用于改善加工性，或作为结构化处理剂，以改善与基材的共混性；硬脂酸锌主要是用来起内脱模剂的作用；复合阻燃填料，两种或两种以上并用有协同效应，从而达到最佳的防火效果；可硬化复合材料能够达到高温烧结成坚硬体的效果；过氧化物硫化剂能便于产品进行挤出成型或者模压成型。该导热阻燃防护硅橡胶组合物通过各个组份之间的协同作用，具有优异的导热和阻燃性能，在高温下能硬化防护，能够有效减少事故或防止二次安全事故发生。
(2)本发明提供的一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，具有较好的抗张强度、断裂伸长率、硬度、撕裂强度、导热系数、高温硬化效果和阻燃等级，其中，瓷化效果为800℃高温燃烧后变硬，硬块不滴落。其中，阻燃等级达到ul94v-0的等级。
(3)本发明提供的一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，是通过添加导热阻燃等特种填料，制备成导热防火可减少事故发生或实现二次防护的硅橡胶材料，广泛应用于要求较高的电力设施领域。本发明特种硅橡胶材料具体应用于电力电缆连接件，在电力运行过程中起保护作用，设备长时间在高压状态下运行若温度升高能起到散热作用，同事若发生火灾事故能起到燃作用，另外高温燃烧的产物能很快变硬，起到二次保护作用，极大提高电力设施的安全保障系数。
(4)本发明提供的一种导热阻燃防护硅橡胶组合物的制备方法，本发明针对现有电力电缆领域中防护硅橡胶材料存在的不阻燃或不导热等防护效果不太理想情况进行改进，通过对原料的干燥、研磨、热处理，再经过密炼、开炼和混料加工的多道工序，使各组分充分分散均匀，最后制备出符合特殊要求的硅橡胶组合物。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1。
一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，由以下重量份数的原料制成：
其中，可硬化复合材料为硅微粉、陶土和粘土的组合物。
本实施例中，甲基乙烯基有机硅生胶是以甲基封端的生胶，甲基乙烯基有机硅生胶中乙烯基的含量为2.0％；
本实施例中，甲基乙烯基有机硅生胶的分子量为50万，甲基乙烯基有机硅生胶的挥发份为1.2％；
其中，聚醚改性聚硅氧烷为双端氨基聚醚改性聚硅氧烷，进而能够通过氨基提高反应交联性。
本实施例中，导热填料为氧化铝。
本实施例中，白炭黑为比表面积是200m2/g的沉淀白炭黑。
本实施例中，硅油为羟基硅油。
本实施例中，复合阻燃填料为氢氧化铝。
本实施例中，过氧化物硫化剂为过氧化二异丙苯。
上述一种导热阻燃防护硅橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，干燥：分别将配方量的复合阻燃填料和可硬化复合材料放入干燥箱中干燥，以脱除水分，得到干燥好的粉体；本实施例中，干燥的温度为100℃，干燥的时间为4h；
步骤二，研磨：将步骤一中干燥好的粉体冷却后放入研磨机中研磨，以防止粉体团聚；
步骤三，热处理：将配方量的导热填料投入搅拌设备中，然后加入配方量的硅烷偶联剂进行热处理，热处理完后冷却待用，得到处理后的导热填料；本实施例中，热处理的温度为80℃，热处理的时间为60min；
步骤四，密炼：将配方量的甲基乙烯基有机硅生胶、聚醚改性聚硅氧烷、白炭黑、硅油和硬脂酸锌依次投入密炼机中进行密炼，成团后再进行高温真空处理，得到密炼好的基础胶料；本实施例中，高温真空处理的温度为150℃，高温真空处理的时间为60min；
步骤五，开炼：将步骤四得到的密炼好的基础胶料，进一步开炼加工，以促进分散，消除内部应力，得到开炼好的基胶；其中，开炼加工时需要调整开炼机辊距间隙宽度为0.7mm；
步骤六：混料加工：将步骤五中开炼好的基胶在开炼机或在混料机中再依次加入步骤二研磨后粉体、步骤三处理后的导热填料，最后添加配方量的过氧化物硫化剂，混料后即制得所述导热阻燃防护硅橡胶组合物。
实施例2。
一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，由以下重量份数的原料制成：
其中，可硬化复合材料为硅微粉、陶土和粘土的组合物。
本实施例中，甲基乙烯基有机硅生胶是以乙烯基封端的生胶，甲基乙烯基有机硅生胶中乙烯基的含量为0.03％；
本实施例中，甲基乙烯基有机硅生胶的分子量为45万，甲基乙烯基有机硅生胶的挥发份为1.0％；
其中，聚醚改性聚硅氧烷为双端氨基聚醚改性聚硅氧烷，进而能够通过氨基提高反应交联性。
本实施例中，导热填料为氧化镁。
本实施例中，白炭黑为比表面积是100m2/g的气相白炭黑。
本实施例中，硅油为甲基硅油。
本实施例中，复合阻燃填料为氢氧化镁。
本实施例中，过氧化物硫化剂为过氧化二苯甲酰。
上述一种导热阻燃防护硅橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，干燥：分别将配方量的复合阻燃填料和可硬化复合材料放入干燥箱中干燥，以脱除水分，得到干燥好的粉体；本实施例中，干燥的温度为90℃，干燥的时间为5h；
步骤二，研磨：将步骤一中干燥好的粉体冷却后放入研磨机中研磨，以防止粉体团聚；
步骤三，热处理：将配方量的导热填料投入搅拌设备中，然后加入配方量的硅烷偶联剂进行热处理，热处理完后冷却待用，得到处理后的导热填料；本实施例中，热处理的温度为75℃，热处理的时间为80min；
步骤四，密炼：将配方量的甲基乙烯基有机硅生胶、聚醚改性聚硅氧烷、白炭黑、硅油和硬脂酸锌依次投入密炼机中进行密炼，成团后再进行高温真空处理，得到密炼好的基础胶料；本实施例中，高温真空处理的温度为140℃，高温真空处理的时间为80min；
步骤五，开炼：将步骤四得到的密炼好的基础胶料，进一步开炼加工，以促进分散，消除内部应力，得到开炼好的基胶；其中，开炼加工时需要调整开炼机辊距间隙宽度为0.5mm；
步骤六：混料加工：将步骤五中开炼好的基胶在开炼机或在混料机中再依次加入步骤二研磨后粉体、步骤三处理后的导热填料，最后添加配方量的过氧化物硫化剂，混料后即制得所述导热阻燃防护硅橡胶组合物。
实施例3。
一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，由以下重量份数的原料制成：
其中，可硬化复合材料为硅微粉、陶土和粘土的组合物。
本实施例中，甲基乙烯基有机硅生胶是以甲基封端的生胶，甲基乙烯基有机硅生胶中乙烯基的含量为3.0％；
本实施例中，甲基乙烯基有机硅生胶的分子量为70万，甲基乙烯基有机硅生胶的挥发份为1.5％；
其中，聚醚改性聚硅氧烷为双端氨基聚醚改性聚硅氧烷，进而能够通过氨基提高反应交联性。
本实施例中，导热填料为氮化硅和石墨烯的组合物。
本实施例中，白炭黑为比表面积是300m2/g的沉淀白炭黑和气相白炭黑的组合物。
本实施例中，硅油为甲基硅油和乙烯基硅油的组合物。
本实施例中，复合阻燃填料为碳酸锌和三氧化二磷的组合物。
本实施例中，过氧化物硫化剂为2，4二氯过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物的组合物。
上述一种导热阻燃防护硅橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，干燥：分别将配方量的复合阻燃填料和可硬化复合材料放入干燥箱中干燥，以脱除水分，得到干燥好的粉体；本实施例中，干燥的温度为110℃，干燥的时间为3h；
步骤二，研磨：将步骤一中干燥好的粉体冷却后放入研磨机中研磨，以防止粉体团聚；
步骤三，热处理：将配方量的导热填料投入搅拌设备中，然后加入配方量的硅烷偶联剂进行热处理，热处理完后冷却待用，得到处理后的导热填料；本实施例中，热处理的温度为85℃，热处理的时间为40min；
步骤四，密炼：将配方量的甲基乙烯基有机硅生胶、聚醚改性聚硅氧烷、白炭黑、硅油和硬脂酸锌依次投入密炼机中进行密炼，成团后再进行高温真空处理，得到密炼好的基础胶料；本实施例中，高温真空处理的温度为160℃，高温真空处理的时间为40min；
步骤五，开炼：将步骤四得到的密炼好的基础胶料，进一步开炼加工，以促进分散，消除内部应力，得到开炼好的基胶；其中，开炼加工时需要调整开炼机辊距间隙宽度为1.0mm；
步骤六：混料加工：将步骤五中开炼好的基胶在开炼机或在混料机中再依次加入步骤二研磨后粉体、步骤三处理后的导热填料，最后添加配方量的过氧化物硫化剂，混料后即制得所述导热阻燃防护硅橡胶组合物。
实施例4。
一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，由以下重量份数的原料制成：
其中，可硬化复合材料为硅微粉、陶土和粘土的组合物。
本实施例中，甲基乙烯基有机硅生胶是以乙烯基封端的生胶，甲基乙烯基有机硅生胶中乙烯基的含量为0.5％；
本实施例中，甲基乙烯基有机硅生胶的分子量为50万，甲基乙烯基有机硅生胶的挥发份为1.1％；
其中，聚醚改性聚硅氧烷为双端氨基聚醚改性聚硅氧烷，进而能够通过氨基提高反应交联性。
本实施例中，导热填料为氧化铝、氧化镁和氮化硅的组合物。
本实施例中，白炭黑为比表面积是150m2/g的沉淀白炭黑5。
本实施例中，硅油为羟基硅油、甲基硅油和乙烯基硅油的组合物。
本实施例中，复合阻燃填料为碳酸锌、三氧化二磷和三氧化二锑的组合物。
本实施例中，过氧化物硫化剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰和2，4二氯过氧化苯甲酰的组合物。
上述一种导热阻燃防护硅橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，干燥：分别将配方量的复合阻燃填料和可硬化复合材料放入干燥箱中干燥，以脱除水分，得到干燥好的粉体；本实施例中，干燥的温度为95℃，干燥的时间为4.5h；
步骤二，研磨：将步骤一中干燥好的粉体冷却后放入研磨机中研磨，以防止粉体团聚；
步骤三，热处理：将配方量的导热填料投入搅拌设备中，然后加入配方量的硅烷偶联剂进行热处理，热处理完后冷却待用，得到处理后的导热填料；本实施例中，热处理的温度为78℃，热处理的时间为70min；
步骤四，密炼：将配方量的甲基乙烯基有机硅生胶、聚醚改性聚硅氧烷、白炭黑、硅油和硬脂酸锌依次投入密炼机中进行密炼，成团后再进行高温真空处理，得到密炼好的基础胶料；本实施例中，高温真空处理的温度为145℃，高温真空处理的时间为70min；
步骤五，开炼：将步骤四得到的密炼好的基础胶料，进一步开炼加工，以促进分散，消除内部应力，得到开炼好的基胶；其中，开炼加工时需要调整开炼机辊距间隙宽度为0.6mm；
步骤六：混料加工：将步骤五中开炼好的基胶在开炼机或在混料机中再依次加入步骤二研磨后粉体、步骤三处理后的导热填料，最后添加配方量的过氧化物硫化剂，混料后即制得所述导热阻燃防护硅橡胶组合物。
实施例5。
一种导热阻燃防护硅橡胶组合物，由以下重量份数的原料制成：
其中，可硬化复合材料为硅微粉、陶土和粘土的组合物。
本实施例中，甲基乙烯基有机硅生胶是以乙烯基封端的生胶，甲基乙烯基有机硅生胶中乙烯基的含量为2.5％；
本实施例中，甲基乙烯基有机硅生胶的分子量为60万，甲基乙烯基有机硅生胶的挥发份为1.4％；
其中，聚醚改性聚硅氧烷为双端氨基聚醚改性聚硅氧烷，进而能够通过氨基提高反应交联性。
本实施例中，导热填料为氧化铝和氧化镁的组合物。
本实施例中，白炭黑为比表面积是250m2/g的气相白炭黑。
本实施例中，硅油为羟基硅油和甲基硅油的组合物。
本实施例中，复合阻燃填料为氢氧化铝和氢氧化镁的组合物。
本实施例中，过氧化物硫化剂为过氧化二异丙苯和过氧化二苯甲酰的组合物。
上述一种导热阻燃防护硅橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，干燥：分别将配方量的复合阻燃填料和可硬化复合材料放入干燥箱中干燥，以脱除水分，得到干燥好的粉体；本实施例中，干燥的温度为105℃，干燥的时间为3.5h；
步骤二，研磨：将步骤一中干燥好的粉体冷却后放入研磨机中研磨，以防止粉体团聚；
步骤三，热处理：将配方量的导热填料投入搅拌设备中，然后加入配方量的硅烷偶联剂进行热处理，热处理完后冷却待用，得到处理后的导热填料；本实施例中，热处理的温度为82℃，热处理的时间为50min；
步骤四，密炼：将配方量的甲基乙烯基有机硅生胶、聚醚改性聚硅氧烷、白炭黑、硅油和硬脂酸锌依次投入密炼机中进行密炼，成团后再进行高温真空处理，得到密炼好的基础胶料；本实施例中，高温真空处理的温度为155℃，高温真空处理的时间为50min；
步骤五，开炼：将步骤四得到的密炼好的基础胶料，进一步开炼加工，以促进分散，消除内部应力，得到开炼好的基胶；其中，开炼加工时需要调整开炼机辊距间隙宽度为0.9mm；
步骤六：混料加工：将步骤五中开炼好的基胶在开炼机或在混料机中再依次加入步骤二研磨后粉体、步骤三处理后的导热填料，最后添加配方量的过氧化物硫化剂，混料后即制得所述导热阻燃防护硅橡胶组合物。
实验测定：
对实施例1至实施例5制得的一种导热阻燃防护硅橡胶组合物分别进行抗张强度、断裂伸长率、硬度、撕裂强度、导热系数、高温硬化效果和阻燃等级的测定。其中，抗张强度的测试方法根据gb/t528-2009，断裂伸长率的测试方法根据gb/t528-2009，硬度的测试方法根据gb/t531.1-2008，撕裂强度的测试方法根据gb/t529-2008，导热系数的测试方法根据gb/t10294-2008。其测定结果请参见表1。
表1实施例1至实施例5的硅橡胶组合物的性能测定表
由上述表1的测定数据可知，本发明制得的导热阻燃防护硅橡胶组合物具有较好的抗张强度、断裂伸长率、硬度、撕裂强度、导热系数、高温硬化效果和阻燃等级。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。