本发明属于硅橡胶技术领域，具体涉及一种可在室温条件下固化成型的低粘度高强度液体硅橡胶及其制备方法。
背景技术：
硅橡胶是以(—si—o—)n为主链，侧基为有机基团构成的高分子聚合物，可在室温条件下固化的液体硅橡胶由于其方便快捷的施工操作、固化后的硅橡胶材料具备良好的耐热氧老化性能和天候老化性能、耐电弧性能和优异的电绝缘性能，已广泛应用于电力设备的外绝缘、高精密电子电器用线路板的防尘防水密封和复杂异型制件的绝缘灌封等领域。例如所涉及的相关专利文献有：
1、cn108774401a公开了一种低粘度阻燃性绝缘液体硅橡胶及其制备方法，液体硅橡胶基础胶a是由线性聚硅氧烷、补强填料、补强填料表面处理剂组成；交联剂b组份是由含氢硅油组成；c组份是由颜料、阻燃剂、催化剂和阻聚剂组成；所述阻燃剂是二氧化钛、炭黑、偶氮化合物其中一种或其混合物，特别是二氧化钛和偶氮化合物的混合物，偶氮化合物为颗粒大小为20μm偶氮二甲酰胺；所述催化剂为铂金催化剂。由于偶氮化合物的加入，可能会导致铂金催化剂中毒且难以满足室温固化的要求，且其着重在于对液体硅橡胶粘度、绝缘性和阻燃性的研究，并没有涉及液体硅橡胶粘度与力学性能之间的关系。
2、cn102924928a公开了一种低粘度液体硅橡胶的制备方法，采用乙烯基聚硅氧烷作为液体硅橡胶基体，白炭黑作为无机填料，混合后再加入抑制剂、铂络合物和含氢硅油，进行充分搅拌并真空脱泡，得到透明的液体硅橡胶。虽然该液体硅橡胶固化后粘度可控制在2000～6000mpa·s，但是没有记载证明其同时具有较高力学强度的力学性能指标，强度较低，因而该低粘度透明液体硅橡胶只适用于电子工业领域中的封装材料，其主要是通过降低胶料的粘度以解决液体硅橡胶的流动性、成膜性和加工性问题。
3、cn109266012a公开了一种低粘度高强度加成型液体硅橡胶，包括以下重量份的原料：乙烯基聚硅氧烷60-140份、白炭黑4-24份、抑制剂1-4份、催化剂0.1-0.24份、含氢硅油15-25份、双马来酰亚胺树脂40-160份、grt纤维15-35份、二硫化四甲基秋兰姆0.5-2.5份、纳米陶土2.5-4.5份，并将以上原料在1000-1200℃条件下高速搅拌混合，得到低粘度高强度加成型液体硅橡胶。然而在所述的1000-1200℃温度下，聚硅氧烷、催化剂和含氢硅油等原料已经高温分解成二氧化硅等物质，无法制备硅橡胶。
随着先进装备往高性能、精密化和集成化方向的发展，对液体硅橡胶的固化速度、粘度和力学性能提出了更高的要求，例如在制造110kv及以上高压预制式电缆附件时，不仅要求液体硅橡胶有较低的粘度便于注射成型，还要求具备良好的力学性能以保证电缆附件在实际使用过程中不被破坏；在制造可触摸式避雷器时，要求液体硅橡胶具备较低粘度利于浇注灌封，同时也便于液体硅橡胶和氧化锌阀片界面之间的气泡快速逸出。根据白炭黑增强聚合物机理，液体硅橡胶为了获得良好的力学性能，需要添加一定用量的白炭黑，但这会导致液体硅橡胶粘度显著上升；如果白炭黑添加量不够，虽然液体硅橡胶的粘度较低，但是力学性能则变差，因此液体硅橡胶较低粘度和良好力学性能兼得的难题不易解决。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，选用不同组成结构的聚硅氧烷在铂金催化下形成的集中交联网络结构，既能提升胶料的撕裂强度和断裂伸长率，还可使胶料的粘度得到有效控制；加入白炭黑使胶料的拉伸强度和电气强度得到改善，并配合粘度控制剂可达到适当降低胶料粘度的作用。经固化后得到的硅橡胶弹性体，可广泛用于输变电设备的外绝缘、精密电路板的防潮防尘密封和异型制件的灌封、修补等领域。
本发明通过下述技术方案实现：一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，由以下按质量份数计的a组份和b组份组成：
a组份：基础聚合物45～72份，填料11～25份，硬度控制剂5～15份，粘度控制剂2.7～9份，交联剂2～6份，抑制剂1～2份；
b组份：基础聚合物4.5～9份，填料1.3～4.3份，铂金催化剂1～2份。
本发明中，基础聚合物为乙烯基质量百分数含量为0.2～0.5%的线性聚硅氧烷，其结构如下式（ⅰ）所示：
(vime2sio1/2)2(vimesio)m(me2sio)n（ⅰ）
其中，m和n均为＞1的自然数；
本发明中，填料选自比表面积100m2/g、150m2/g、200m2/g、250m2/g、300m2/g的沉淀白炭黑或气相白炭黑，为其中一种或多种的混合物。
本发明中，硬度控制剂为乙烯基质量百分数含量为2～5%的支化聚硅氧烷，其结构如下式（ⅱ）所示：
[(me)3sio1/2]a[vi(me)sio2/2]b[sio4/2]c（ⅱ）
其中，a、b和c均为＞1的自然数；
本发明中，粘度控制剂为含甲基、烷氧基或环氧基封端的线性聚硅氧烷，其粘度为5～100mpa.s，结构如下式（ⅲ）所示：
(rme2sio1/2)2(me2sio)m（ⅲ）
其中，r代表甲基、烷氧基或环氧基；m为＞1的自然数；
本发明中，交联剂为氢质量百分数含量为0.5～1.0%的线性聚硅氧烷，其结构如下式（ⅳ）所示：
(hme2sio1/2)2(hmesio)m(me2sio)n（ⅳ）
其中，m和n均为＞1的自然数；
本发明中，抑制剂为聚二乙烯基四甲基二硅氧烷、四乙烯基四甲基环四硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷中的一种或者两种的混合物。
本发明中，铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。
本发明低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶的制备方法是：先单独制备a组份和b组份，再将a组份和b组份按照9:1的质量份数比进行混合，然后在20～25℃条件下固化8～10小时即得硅橡胶弹性体；所述a组份和b组份混合后所得液体硅橡胶的粘度为9300～21000mpa.s；固化后硅橡胶弹性体的邵a硬度为36～42，拉伸强度为5～7.4mpa，断裂伸长率为400～510%，撕裂强度为18～33kn·m-1，电气强度为22～29kv·mm-1，体积电阻率为1015ω·cm。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明液体硅橡胶的力学性能不仅充分考虑了填料的填充量，更是通过选用不同组成结构的聚硅氧烷所形成的集中交联网络结构，有效提升了胶料的撕裂强度和断裂伸长率。即硬度控制剂使用乙烯基质量百分数含量为2～5%的支化聚硅氧烷，交联剂使用氢质量百分数含量为0.5～1.0%的线性聚硅氧烷，两种不同组成结构的聚硅氧烷配合形成的集中交联网络结构，对液体硅橡胶的撕裂强度和断裂伸长率起到了较大的提升作用。
（2）本发明在保证硅橡胶一定力学性能的前提下，并通过加入粘度为5～100mpa.s的线性聚硅氧烷作为粘度控制剂，对适度降低液体硅橡胶的粘度有起到了较好的作用。
（3）本发明a组份和b组份的混合只需通过常规的混合设备即可完成。不含有毒有害物质、生产过程不需要特殊设备、不使用有毒溶剂，易于大规模生产。
（4）本发明不含有氮、磷、硫、有机锡和重金属等能使铂金催化剂中毒的物质，a组份和b组份按照质量份数比9:1的比例均匀混合后的粘度为9300～21000mpa.s，保证了液体硅橡胶具体较低的粘度和较好的流动性；同时，a组份和b组份混合后的胶料能够在20～25℃条件下，固化8～10小时即可得到力学性能良好的硅橡胶弹性体，其邵a硬度为36～42、拉伸强度为5～7.4mpa、断裂伸长率为400～510%、撕裂强度为18～33kn·m-1、电气强度为22～29kv·mm-1、体积电阻率为1015ω·cm。固化成型过程中不需要额外的加热升温装置和压力泵送装置，施工工艺简单快捷，不仅提高了胶料的生产效率，也便于户外操作使用。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，由以下按质量份数计的a组份和b组份组成：
a组份：基础聚合物45份，填料11份，硬度控制剂8份，粘度控制剂4份，交联剂3份，抑制剂1份；
b组份：基础聚合物5份，填料2份，铂金催化剂1份；
其中，
基础聚合物为乙烯基含量（质量百分数）为0.3%的线性聚硅氧烷；
填料为比表面积200m2/g的气相白炭黑；
硬度控制剂为乙烯基含量（质量百分数）为3%的支化聚硅氧烷；
粘度控制剂为粘度5mpa.s甲基封端的线性聚硅氧烷；
交联剂为氢含量（质量百分数）为0.8%的线性聚硅氧烷；
抑制剂为四甲基二乙烯基二硅氧烷；
铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。
先单独制备a组份和b组份，再将a组份和b组份按照9:1的质量份数比进行混合，然后在20℃条件下固化10小时即得硅橡胶弹性体。将弹性体进行相关性能测试（液体硅橡胶粘度、力学性能、电气性能和硬度等），结果如表1中所示。
实施例2
一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，由以下按质量份数计的a组份和b组份组成：
a组份：基础聚合物72份，填料23份，硬度控制剂15份，粘度控制剂7.15份，交联剂5份，抑制剂1.2份；
b组份：基础聚合物8份，填料4.3份，铂金催化剂1.4份；
其中，
基础聚合物为乙烯基含量（质量百分数）为0.5%的线性聚硅氧烷；
填料为比表面积150m2/g的沉淀白炭黑；
硬度控制剂为乙烯基含量（质量百分数）为2%的支化聚硅氧烷；
粘度控制剂为粘度5mpa.s甲基封端的线性聚硅氧烷；
交联剂为氢含量（质量百分数）为0.6%的线性聚硅氧烷；
抑制剂为四乙烯基四甲基环四硅氧烷；
铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。
先单独制备a组份和b组份，再将a组份和b组份按照9:1的质量份数比进行混合，然后在25℃条件下固化8小时即得硅橡胶弹性体。将弹性体进行相关性能测试（液体硅橡胶粘度、力学性能、电气性能和硬度等），结果如表1中所示。
实施例3
一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，由以下按质量份数计的a组份和b组份组成：
a组份：基础聚合物45份，填料11份，硬度控制剂8份，粘度控制剂2.7份，交联剂2份，抑制剂1.5份；
b组份：基础聚合物5份，填料1.3份，铂金催化剂1.5份；
其中，
基础聚合物为乙烯基含量（质量百分数）为0.4%的线性聚硅氧烷；
填料为比表面积100m2/g的气相白炭黑；
硬度控制剂为乙烯基含量（质量百分数）为5%的支化聚硅氧烷；
粘度控制剂为粘度20mpa.s烷氧基封端的线性聚硅氧烷；
交联剂为氢含量（质量百分数）为1.0%的线性聚硅氧烷；
抑制剂为聚二乙烯基四甲基二硅氧烷；
铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。
先单独制备a组份和b组份，再将a组份和b组份按照9:1的质量份数比进行混合，然后在23℃条件下固化9小时即得硅橡胶弹性体。将弹性体进行相关性能测试（液体硅橡胶粘度、力学性能、电气性能和硬度等），结果如表1中所示。
实施例4
一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，由以下按质量份数计的a组份和b组份组成：
a组份：基础聚合物72份，填料23份，硬度控制剂15份，粘度控制剂6份，交联剂5份，抑制剂1.4份；
b组份：基础聚合物9份，填料3份，铂金催化剂1.6份；
其中，
基础聚合物为乙烯基含量（质量百分数）为0.38%的线性聚硅氧烷；
填料为比表面积200m2/g的气相白炭黑20份与比表面积150m2/g的气相白炭黑6份的混合物；
硬度控制剂为乙烯基含量（质量百分数）为5%的支化聚硅氧烷；
粘度控制剂为粘度50mpa.s烷氧基封端的线性聚硅氧烷；
交联剂为氢含量（质量百分数）为0.6%的线性聚硅氧烷；
抑制剂为四乙烯基四甲基环四硅氧烷0.8份与四甲基二乙烯基二硅氧烷0.6份的混合物；
铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。
先单独制备a组份和b组份，再将a组份和b组份按照9:1的质量份数比进行混合，然后在22℃条件下固化9.5小时即得硅橡胶弹性体。将弹性体进行相关性能测试（液体硅橡胶粘度、力学性能、电气性能和硬度等），结果如表1中所示。
实施例5
一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，由以下按质量份数计的a组份和b组份组成：
a组份：基础聚合物45份，填料15份，硬度控制剂8.4份，粘度控制剂5份，交联剂2份，抑制剂1.1份；
b组份：基础聚合物5.5份，填料2份，铂金催化剂1份；
其中，
基础聚合物为乙烯基含量（质量百分数）为0.42%的线性聚硅氧烷；
填料为比表面积250m2/g的气相白炭黑10份与比表面积150m2/g的气相白炭黑7份的混合物；
硬度控制剂为乙烯基含量（质量百分数）为2%的支化聚硅氧烷；
粘度控制剂为粘度45mpa.s环氧基封端的线性聚硅氧烷；
交联剂为氢含量（质量百分数）为1.0%的线性聚硅氧烷；
抑制剂为四甲基二乙烯基二硅氧烷0.6份与聚二乙烯基四甲基二硅氧烷0.5份的混合物；
铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。
先单独制备a组份和b组份，再将a组份和b组份按照9:1的质量份数比进行混合，然后在21℃条件下固化9.5小时即得硅橡胶弹性体。将弹性体进行相关性能测试（液体硅橡胶粘度、力学性能、电气性能和硬度等），结果如表1中所示。
实施例6
一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，由以下按质量份数计的a组份和b组份组成：
a组份：基础聚合物72份，填料23份，硬度控制剂8份，粘度控制剂9份，交联剂6份，抑制剂1.7份；
b组份：基础聚合物8份，填料3.8份，铂金催化剂1.5份；
其中，
基础聚合物为乙烯基含量（质量百分数）为0.2%的线性聚硅氧烷；
填料为比表面积200m2/g的沉淀白炭黑15份与比表面积100m2/g的沉淀白炭黑11.8份的混合物；
硬度控制剂为乙烯基含量（质量百分数）为5%的支化聚硅氧烷；
粘度控制剂为粘度22mpa.s环氧基封端的线性聚硅氧烷；
交联剂为氢含量（质量百分数）为0.5%的线性聚硅氧烷；
抑制剂为四甲基二乙烯基二硅氧烷；
铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。
先单独制备a组份和b组份，再将a组份和b组份按照9:1的质量份数比进行混合，然后在24℃条件下固化8.5小时即得硅橡胶弹性体。将弹性体进行相关性能测试（液体硅橡胶粘度、力学性能、电气性能和硬度等），结果如表1中所示。
实施例7
一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，由以下按质量份数计的a组份和b组份组成：
a组份：基础聚合物45份，填料15份，硬度控制剂5份，粘度控制剂3份，交联剂2份，抑制剂2份；
b组份：基础聚合物4.5份，填料1.5份，铂金催化剂2份；
其中，
基础聚合物为乙烯基含量（质量百分数）为0.5%的线性聚硅氧烷；
填料为比表面积300m2/g的气相白炭黑；
硬度控制剂为乙烯基含量（质量百分数）为5%的支化聚硅氧烷；
粘度控制剂为粘度100mpa.s甲基封端的线性聚硅氧烷；
交联剂为氢含量（质量百分数）为1.0%的线性聚硅氧烷；
抑制剂为四甲基二乙烯基二硅氧烷；
铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。
先单独制备a组份和b组份，再将a组份和b组份按照9:1的质量份数比进行混合，然后在20℃条件下固化9小时即得硅橡胶弹性体。将弹性体进行相关性能测试（液体硅橡胶粘度、力学性能、电气性能和硬度等），结果如表1中所示。
实施例8
一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，由以下按质量份数计的a组份和b组份组成：
a组份：基础聚合物69份，填料25份，硬度控制剂12份，粘度控制剂5份，交联剂3.2份，抑制剂1份；
b组份：基础聚合物8份，填料2.8份，铂金催化剂2份；
其中，
基础聚合物为乙烯基含量（质量百分数）为0.25%的线性聚硅氧烷；
填料为比表面积250m2/g的气相白炭黑；
硬度控制剂为乙烯基含量（质量百分数）为2%的支化聚硅氧烷；
粘度控制剂为粘度68mpa.s烷氧基封端的线性聚硅氧烷；
交联剂为氢含量（质量百分数）为0.8%的线性聚硅氧烷；
抑制剂为聚二乙烯基四甲基二硅氧烷0.5份与四乙烯基四甲基环四硅氧烷0.5份的混合物；
铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。
先单独制备a组份和b组份，再将a组份和b组份按照9:1的质量份数比进行混合，然后在25℃条件下固化9小时即得硅橡胶弹性体。将弹性体进行相关性能测试（液体硅橡胶粘度、力学性能、电气性能和硬度等），结果如表1中所示。
实施例9
一种低粘度高强度加成型室温固化液体硅橡胶，由以下按质量份数计的a组份和b组份组成：
a组份：基础聚合物67份，填料20份，硬度控制剂6份，粘度控制剂5份，交联剂3份，抑制剂1.6份；
b组份：基础聚合物7.3份，填料3份，铂金催化剂1.1份；
其中，
基础聚合物为乙烯基含量（质量百分数）为0.35%的线性聚硅氧烷；
填料为比表面积150m2/g的气相白炭黑10份、比表面积200m2/g的沉淀白炭黑8份与比表面积300m2/g的沉淀白炭黑5份的混合物；
硬度控制剂为乙烯基含量（质量百分数）为3.3%的支化聚硅氧烷；
粘度控制剂为粘度35mpa.s甲基封端的线性聚硅氧烷；
交联剂为氢含量（质量百分数）为0.6%的线性聚硅氧烷；
抑制剂为四甲基二乙烯基二硅氧烷；
铂金催化剂为氯铂酸与乙烯基硅氧烷的配合物。
先单独制备a组份和b组份，再将a组份和b组份按照9:1的质量份数比进行混合，然后在25℃条件下固化8小时即得硅橡胶弹性体。将弹性体进行相关性能测试（液体硅橡胶粘度、力学性能、电气性能和硬度等），结果如表1中所示。
表1液体硅橡胶性能测试数据
对比例1
本对比例在实施例1的基础上，对a组份中硬度控制剂的乙烯基含量进行了调整，本对比例中，添加乙烯基含量（质量百分数）为1.2%的支化聚硅氧烷为硬度控制剂，其余配方组份和制备方式与实施例1相同。将本对比例与实施例1制得的硅橡胶弹性体进行性能测试，结果见表2。
表2
对比例2
本对比例在实施例9的基础上，对a组份中粘度控制剂所含有的官能团进行调整，添加5份粘度35mpa.s羟基封端的线性聚硅氧烷为粘度控制剂，其余配方组份和制备方式与实施例9相同。将本对比例与实施例9制得的硅橡胶弹性体进行性能测试，结果见表3。
表3
对比例3
本对比例在实施例5的基础上，对b组份中铂金催化剂的用量进行调整，本对比例中，添加0.8份铂金催化剂，其余配方组份和制备方式与实施例5相同。将本对比例与实施例5制得的硅橡胶弹性体进行性能测试，结果见表4。
表4
对比例4
本对比例在实施例3的基础上，对a组份和b组份中白炭黑填料的比表面积进行调整，本对比例中，a组份添加11份比表面积400m2/g的气相白炭黑，b组份添加1.3份比表面积400m2/g的气相白炭黑，其余配方组份和制备方式与实施例3相同。将本对比例与实施例3制得的硅橡胶弹性体进行性能测试，结果见表5。
表5
由上述表2～5中的性能测试数据可看出，硬度控制剂的乙烯基含量、粘度控制剂所含官能团、铂金催化剂的用量以及白炭黑的比表面积等因素均会对液体硅橡胶粘度、力学性能和电性能产生显著影响。在本发明中，创新使用了硬度控制剂和粘度控制剂，既保证了液体硅橡胶具体较低的粘度和较好的流动性，又能够获得较为理想的力学性能，同时还能够在室温条件下固化成型。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。