本发明涉及一种陶瓷化三元乙丙橡胶材料及其制备方法。
背景技术：
三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及少量的非共轭二烯烃的三元共聚物，是乙丙橡胶的一种，其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可获得各种综合性能良好，适合不同用途、成本低廉的改性橡胶材料。
但是现有的三元乙丙橡胶材料均存在耐温性能偏低的问题，无法满足日益提高的使用需求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于克服现有的三元乙丙橡胶所存在的耐温性能偏低的缺陷，而提供了一种陶瓷化三元乙丙橡胶材料及其制备方法。所述的陶瓷化三元乙丙橡胶材料在燃烧后陶瓷化，低烟、无有害气体产生，防火、耐火性能优异，耐高温可达2000℃以上，坚硬的陶瓷铠装壳体可承受喷淋、震动，燃烧后是纯无机矿物氧化物，绝缘、隔热效果显著，可耐950～1100℃、180min以上的a级试验要求。
本发明提供了一种陶瓷化三元乙丙橡胶材料，其特点在于，其原料包括三元乙丙橡胶、增塑剂、氯铂酸、橡胶软化油、润滑剂、陶瓷粉末、石墨粉、石英砂、粘土、菱镁矿、白云石、石灰粉、松油、硅胶、氮化硅粉、玻璃纤维、聚氯乙烯、改性聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚碳酸酯、琥珀酸钠、聚二甲基硅氧烷和羟乙基纤维素，以重量份计，其原料包括：三元乙丙橡胶30～50份、增塑剂12～20份、氯铂酸2～5份、橡胶软化油10～15份、润滑剂1～2份、陶瓷粉末20～36份、石墨粉15～25份、石英砂8～18份、粘土2～20份、菱镁矿4～30份、白云石42～50份、石灰粉20～38份、松油5～20份、硅胶10～35份、氮化硅粉12～20份、玻璃纤维25～30份、聚氯乙烯50～55份、改性聚酰亚胺50～60份、聚乙烯醇60～90份、聚碳酸酯40～45份、琥珀酸钠20～30份、聚二甲基硅氧烷32～45份和羟乙基纤维素15～50份。
本发明中，所述的陶瓷化三元乙丙橡胶材料的原料较佳地包括：三元乙丙橡胶40份、增塑剂15份、氯铂酸3份、橡胶软化油12份、润滑剂1份、陶瓷粉末30份、石墨粉20份、石英砂12份、粘土10份、菱镁矿20份、白云石45份、石灰粉30份、松油10份、硅胶20份、氮化硅粉15份、玻璃纤维28份、聚氯乙烯53份、改性聚酰亚胺55份、聚乙烯醇75份、聚碳酸酯42份、琥珀酸钠25份、聚二甲基硅氧烷40份和羟乙基纤维素30份。
本发明中，所述的三元乙丙橡胶较佳地为：其原料中乙烯含量为73％(质量百分比)，其第三单体为亚乙基降冰片烯，其门尼粘度为在125℃下为60。
本发明中，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二异十三酯、偏苯三酸三辛酯、已二酸二锌酯、邻苯二甲酸二辛酯、葵二酸二丁酯、环氧大豆油、三乙二醇二异辛酸酯中的一种或者多种的组合。
本发明中，所述陶瓷粉末为本领域常规物质，即将陶瓷研磨成粉末状，其粒径较佳地为20～40μm。
本发明中，所述石墨粉为本领域常规物质，即将石墨研磨成末状，其粒径较佳地为25～50μm。
本发明中，所述石英砂为本领域常规物质，即二氧化硅，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。
本发明中，所述粘土为本领域常规物质，其主要成分为氧化硅与氧化铝，耐火性能好。
本发明中，所述菱镁矿为本领域常规物质，其化学组成为mgc03、晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。
本发明中，所述白云石为本领域常规物质，其为粉末状，其粒径较佳地为10～40μm。
本发明中，所述石灰粉为本领域常规物质，即为粉末状碳酸钙，其粒径较佳地为35～100μm。
本发明中，所述的硅胶为本领域常规物质，其孔容较佳地为0.4～0.5ml/g，其平均孔径较佳地为3～4nm。
本发明中，所述玻璃纤维为本领域常规物质，其长度较佳地为3～5mm。
本发明中，所述的聚氯乙烯的分子量较佳地为50000～110000。
本发明中，所述的改性聚酰亚胺为本领域常规物质，较佳地为磺化聚酰亚胺，所述的磺化聚酰亚胺较佳地由下述方法制得：以间甲酚为溶剂，在三乙胺以及苯甲酸的存在下，1,4,5,8-萘四酸二酐(ntda)与2-2’-bspob和bapb在180℃下共聚合成。
本发明中，所述的聚乙烯醇的分子量较佳地为16000～20000。
本发明中，所述的聚碳酸酯的分子量较佳地为15000～20000。
本发明中，所述聚二甲基硅氧烷为本领域常规物质，也称为二甲基硅油，是一种疏水类的有机硅物料，具有耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小、防水性、表面张力小、具有导热性，导热系数为0.134～0.159w/m*k，透光性为透光率100％，二甲基硅油无毒无味，具有生理惰性、良好的化学稳定性，电绝缘性和耐候性、疏水性好，并具有很高的抗剪切能力，在-50℃～200℃下能够长期使用，具有优良的物理特性。所述聚二甲基硅氧烷的分子量较佳地为5000～50000。
本发明中，所述羟乙基纤维素为本领域常规物质，是一种白色或淡黄色，无味、无毒的纤维状或粉末状固体，由碱性纤维素和环氧乙烷经醚化反应制备，属非离子型可溶纤维素醚类具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体。
本发明还提供了一种上述陶瓷化三元乙丙橡胶材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将各原料依次加入开炼机或密炼机中，于40～130℃混炼5～30分钟，得到混炼胶；
(2)将混炼胶置于平板硫化机上，于140～200℃下硫化5～40分钟，即可。
步骤(1)中，所述的混炼的温度较佳地为100℃，所述的混炼的时间较佳地为20分钟。
步骤(2)中，所述的硫化的温度较佳地为170℃，所述的硫化的时间较佳地为30分钟。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明所提供的陶瓷化三元乙丙橡胶材料在燃烧后陶瓷化，低烟、无有害气体产生，防火、耐火性能优异，耐高温可达2000℃，坚硬的陶瓷铠装壳体可承受喷淋、震动，燃烧后是纯无机矿物氧化物，绝缘、隔热效果显著，可耐950～1100℃、180min以上的a级试验要求。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，磺化聚酰亚胺由下述方法制得：以间甲酚为溶剂，在三乙胺以及苯甲酸的存在下，1,4,5,8-萘四酸二酐(ntda)与2-2’-bspob和bapb在180℃下共聚合成。
实施例1
本实施例提供的陶瓷化三元乙丙橡胶材料的原料包括：三元乙丙橡胶40份、增塑剂15份、氯铂酸3份、橡胶软化油12份、润滑剂1份、陶瓷粉末30份、石墨粉20份、石英砂12份、粘土10份、菱镁矿20份、白云石45份、石灰粉30份、松油10份、硅胶20份、氮化硅粉15份、玻璃纤维28份、聚氯乙烯53份、改性聚酰亚胺55份、聚乙烯醇75份、聚碳酸酯42份、琥珀酸钠25份、聚二甲基硅氧烷40份和羟乙基纤维素30份。
陶瓷化三元乙丙橡胶材料的制备方法如下：
(1)将各原料按照本领域常规顺序，即三元乙丙橡胶、无机粒子和硫化剂的顺序依次加入密炼机中，于100℃混炼20分钟，得到混炼胶；
(2)将混炼胶置于平板硫化机上，于170℃下硫化30分钟，即可。
实施例2
本实施例提供的陶瓷化三元乙丙橡胶材料的原料包括：三元乙丙橡胶30份、增塑剂12份、氯铂酸2份、橡胶软化油10份、润滑剂1份、陶瓷粉末20份、石墨粉15份、石英砂8份、粘土2份、菱镁矿4份、白云石42份、石灰粉20份、松油5份、硅胶10份、氮化硅粉12份、玻璃纤维25份、聚氯乙烯50份、改性聚酰亚胺50份、聚乙烯醇60份、聚碳酸酯40份、琥珀酸钠20份、聚二甲基硅氧烷32份和羟乙基纤维素15份。
陶瓷化三元乙丙橡胶材料的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供的陶瓷化三元乙丙橡胶材料的原料包括：三元乙丙橡胶50份、增塑剂20份、氯铂酸5份、橡胶软化油15份、润滑剂2份、陶瓷粉末36份、石墨粉25份、石英砂18份、粘土20份、菱镁矿30份、白云石50份、石灰粉38份、松油20份、硅胶35份、氮化硅粉20份、玻璃纤维30份、聚氯乙烯55份、改性聚酰亚胺60份、聚乙烯醇90份、聚碳酸酯45份、琥珀酸钠30份、聚二甲基硅氧烷45份和羟乙基纤维素50份。
陶瓷化三元乙丙橡胶材料的制备方法同实施例1。
效果实施例1
经测试，实施例1～3制备的陶瓷化三元乙丙橡胶材料在燃烧后陶瓷化，低烟、无有害气体产生，防火、耐火性能优异，耐高温可达2000℃以上，坚硬的陶瓷铠装壳体可承受喷淋、震动，燃烧后是纯无机矿物氧化物，绝缘、隔热效果显著，可耐950～1100℃、180min以上的a级试验要求。