本发明涉及一种用于核电站、医院、核潜艇等场所的具有良好核辐射屏蔽功能的超高密度室温硫化双组分防火硅橡胶及其制备方法，属于高分子密封材料领域。
背景技术：
核电是清洁能源，出于环境保护和降低排放的目的，中国目前在大力发展核电站建设，之前核电技术和核电站建设用的大多材料需要依赖进口，其中有一种用于核电站建筑结构上的开孔的密封材料，具有防火、防水、核屏蔽等功能。1982.12.27b&binsulation,inc.公司申请号为4436868的美国专利首次披露了一种含铅粉的双组分硅橡胶，promatec公司据此专利生产产品商品名为radflex，此公司随后又生产出用铁粉替代铅粉的同类产品。大量填充铅粉和铁粉赋予了密封胶较高的密度，一般大于2.35g/cm3，因其高密度而具有很好的核屏蔽效果，大量用于核电站。中国专利2010101643560、2011103942792、201110368015x均披露了以铅粉、铁粉等金属粉末为主的同类技术。
目前中国在建核电站主要采用第三代核电技术，其中中国自主知识产权的华龙1号第三核电技术对核岛中电缆和管道的贯穿孔的密封材料提出了更高要求，要求其与重晶石混凝土的核屏蔽效果相同，也就是密度要达到3.5g/cm3。
现有技术存在如下问题：首先，现在铅粉因其存在损害人健康的危险而禁止使用；第二，铁粉等其他金属粉末因为硬度高和活性强很难达到较细的粒径，一般不会低于45微米，大量大粒径粉体填充于高材料中会显著降低其物理机械性能，不能很好的满足使用要求；第三，要达到3.5g/cm3的密度，需要大量填充粉体，导致各组粘度高，流动性差，不易施工，固化后的制品拉伸强度非常低，不能满足应用要求。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种安全、密度达到3.5g/cm3、各组分流动性好、施工简便、固化后拉伸强度超过3mpa的超高密度室温硫化双组分防火硅橡胶。
本发明的技术方案如下。
一种超高密度室温硫化双组分硅橡胶，由a组分和b组分组成。按重量份数计算，a组分包含100份的乙烯基聚硅氧烷、0.1-5份的乙烯基铂催化剂、0.5-30份的二氧化硅、5-120份的无机阻燃剂、500-1000份的表面改性金属粉。同样按照重量份数计算，b组分包含100份的乙烯基聚硅氧烷、4-80份聚甲基氢硅氧烷、0.5-30份的二氧化硅、5-120份的无机阻燃剂、500-800份的表面改性金属粉。a、b组分按重量1:1混合反应，固化后，所得制品的密度大于等于3.5g/cm3。
所述乙烯基聚硅氧烷为端乙烯基聚二甲基硅氧烷、端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷、多乙烯基双苯基聚硅氧烷中的一种或几种的组合。
所述的二氧化硅为气相二氧化硅或沉淀法二氧化硅的一种或两种的组合。
所述的无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌中的一种或几种的组合。
所述的表面改性金属粉，是指用乙烯基三乙氧基硅烷进行表面处理的金属粉，金属粉为铁粉、铜粉、钨粉中的一种或几种的组合。所述的金属粉的平均粒径小于50微米。金属粉的粒径直接影响制品的物理性能，如强度、耐辐照性能等。最优粒径范围1~25微米。
本发明中，超高密度室温硫化双组分硅橡胶的制备方法包括以下3步。
1、对金属粉进行表面改性：（1）将乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的质量比例为100:1~100:50，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的质量浓度为0.2%~10%；（2）将第一步配置的溶液与金属粉在喷雾高混机中混合，每100份金属粉末，使用第一步配置的溶液0.2~10份，搅拌转速不小于100转/分钟，时间3~10分钟；（3）将第二步混合好的金属分提取出，在105℃高温烘箱中干燥1小时。
2、制备组分a：（1）依次将乙烯基聚硅氧烷和铂催化剂放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入二氧化硅，无机阻燃剂和表面改性金属粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分a装入双组分胶瓶的其中一个容器内。
3、制备组分b：（1）依次将乙烯基聚硅氧烷和聚甲基氢硅氧烷放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入二氧化硅，无机阻燃剂和表面改性金属粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分b装入双组分胶瓶的其中另一个容器内。
按照上述方法制备出的a、b组分别装于双组分胶瓶的两个相连的独立圆柱形容器中，圆柱形容器尾部有活塞密封，使用时用胶枪同时推动两个活塞挤出a、b组分，通过装在出口的静态混合器混合a、b组分。配方中的乙烯基聚硅氧烷和聚甲基氢硅氧烷混合后在铂催化剂的催化下会产生交联反应，生成硅橡胶。所以在设计双组分配方时，将铂催化剂和聚甲基氢硅氧烷分开包装。
本发明使用表面改性后的金属粉末来填充双组分硅橡胶，以获得超高的密度。实验结果证明，未经改性的金属粉末很难实现在双组分硅橡胶里大量填充。而加入表面改性金属粉末带来的有益效果有：1、相同添加量的情况下，a、b组分的粘度显著降低，保证具有较好的流动性；2、相同添加量的情况下，室温硫化后的制品具有更高的拉伸强度、断裂伸长率和耐辐照性能；3、更容易制取密度超过3.5g/cm3的制品；4、防止制品中的金属粉在正常使用时氧化，提高制品寿命。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做进一步描述。
实施例1。
1、对金属粉进行表面改性：（1）将乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的质量比例为100:15，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的质量浓度为5%；（2）将第一步配置的溶液与平均粒径10微米的铁粉在喷雾高混机中混合，每100份铁粉，使用第一步配置的溶液8份，搅拌转速100转/分钟，时间5分钟；（3）将第二步混合好的铁粉分提取出，在105℃高温烘箱中干燥1小时。
2、制备组分a：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和2份乙烯基铂催化剂放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入10份气相二氧化硅，120份氢氧化铝和750份表面改性铁粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分a装入双组分胶瓶的其中一个容器内。
3、制备组分b：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和30份含氢量为0.35%的聚甲基氢硅氧烷放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入10份气相二氧化硅，120份的氢氧化铝和700份的表面改性铁粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分b装入双组分胶瓶的其中另一个容器内。
将a、b组分别装入双组分胶瓶中，挤出置于模具中，反应制样，待其凝固后养护7天进行测量。样品1尺寸为50mm×50mm×50mm，测其密度为3.56g/cm3。样品2尺寸为13mm×6mm×2mm哑铃型试样，测拉伸强度为4.50mp。
实施例2。
1、对金属粉进行表面改性：（1）将乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的质量比例为100:20，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的质量浓度为5%；（2）将第一步配置的溶液与平均粒径25微米的铜粉在喷雾高混机中混合，每100份铜粉，使用第一步配置的溶液5份，搅拌转速100转/分钟，时间5分钟；（3）将第二步混合好的铜粉分提取出，在105℃高温烘箱中干燥1小时。
2、制备组分a：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和2份乙烯基铂催化剂放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入10份气相二氧化硅，100份氢氧化铝和650份表面改性铜粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分a装入双组分胶瓶的其中一个容器内。
3、制备组分b：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和25份含氢量为0.35%的聚甲基氢硅氧烷放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入10份气相二氧化硅，100份的氢氧化铝和680份表面改性铜粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分b装入双组分胶瓶的其中另一个容器内。
将a、b组分别装入双组分胶瓶中，挤出置于模具中，反应制样，待其凝固后养护7天进行测量。样品1尺寸为50mm×50mm×50mm，测其密度为3.64g/cm3。样品2尺寸为13mm×6mm×2mm哑铃型试样，测拉伸强度为3.80mp。
实施例3。
1、对金属粉进行表面改性：（1）将乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的质量比例为100:30，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的质量浓度为8%；（2）将第一步配置的溶液与平均粒径50微米的钨粉在喷雾高混机中混合，每100份钨粉，使用第一步配置的溶液2份，搅拌转速100转/分钟，时间10分钟；（3）将第二步混合好的钨粉分提取出，在105℃高温烘箱中干燥1小时。
2、制备组分a：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和2份乙烯基铂催化剂放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入15份气相二氧化硅，100份氢氧化铝和450份的表面改性钨粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分a装入双组分胶瓶的其中一个容器内。
3、制备组分b：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和25份含氢量为0.35%的聚甲基氢硅氧烷放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入15份气相二氧化硅，100份的氢氧化铝和470份表面改性钨粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分b装入双组分胶瓶的其中另一个容器内。
将a、b组分别装入双组分胶瓶中，挤出置于模具中，反应制样，待其凝固后养护7天进行测量。样品1尺寸为50mm×50mm×50mm，测其密度为3.59g/cm3。样品2尺寸为13mm×6mm×2mm哑铃型试样，测拉伸强度为3.20mp。
实施例4。
1、对金属粉进行表面改性：（1）将乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的质量比例为100:10，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的质量浓度为5%；（2）将第一步配置的溶液与平均粒径50微米的钨粉在喷雾高混机中混合，每100份钨粉，使用第一步配置的溶液2份，搅拌转速100转/分钟，时间10分钟；（3）将第二步混合好的钨粉分提取出，在105℃高温烘箱中干燥1小时。
2、制备组分a：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和0.5份乙烯基铂催化剂放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入5份气相二氧化硅，20份氢氧化铝和450份表面改性钨粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分a装入双组分胶瓶的其中一个容器内。
3、制备组分b：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和10份含氢量为0.35%的聚甲基氢硅氧烷放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入30份气相二氧化硅，120份的氢氧化铝和470份表面改性钨粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分b装入双组分胶瓶的其中另一个容器内。
实施例5。
1、对金属粉进行表面改性：（1）将乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的质量比例为100:10，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的质量浓度为5%；（2）将第一步配置的溶液与平均粒径10微米的铁粉在喷雾高混机中混合，每100份铁粉，使用第一步配置的溶液5份，搅拌转速100转/分钟，时间10分钟；（3）将第二步混合好的铁粉分提取出，在105℃高温烘箱中干燥1小时。
2、制备组分a：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和5份乙烯基铂催化剂放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入10份沉淀法二氧化硅，100份氢氧化镁和750份表面改性铁粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分a装入双组分胶瓶的其中一个容器内。
3、制备组分b：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和70份含氢量为0.35%的聚甲基氢硅氧烷放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入10份沉淀法二氧化硅，120份的氢氧化镁和700份的表面改性铁粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分b装入双组分胶瓶的其中另一个容器内。
实施例6。
1、对金属粉进行表面改性：（1）将乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的质量比例为100:30，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的质量浓度为5%；（2）将第一步配置的溶液与平均粒径10微米的铁粉在喷雾高混机中混合，每100份铁粉，使用第一步配置的溶液5份，搅拌转速100转/分钟，时间10分钟；（3）将第二步混合好的铁粉分提取出，在105℃高温烘箱中干燥1小时。
2、制备组分a：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和1份乙烯基铂催化剂放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入10份沉淀法二氧化硅，120份氢氧化铝和750份表面改性铁粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分a装入双组分胶瓶的其中一个容器内。
3、制备组分b：（1）依次将100份乙烯基含量为0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和50份含氢量为0.35%的聚甲基氢硅氧烷放入高速分散机的拉缸里；（2）开启高速分散机，分散盘的线速度在2~5m/s范围内，依次加入10份沉淀法二氧化硅，20份的氢氧化铝和700份的表面改性铁粉；（3）提高高速分散机的搅拌转速，让分散盘的线速度达到10m/s以上，继续分散60分钟以上；（4）将制备完成的组分b装入双组分胶瓶的其中另一个容器内。