一种具有良好憎水性及阻燃性的硅橡胶材料及其制备方法

1.本发明涉及硅橡胶材料技术领域，具体为一种具有良好憎水性及阻燃性的硅橡胶材料及其制备方法。


背景技术：

2.在我国电力系统中，复合绝缘材料被广泛应用，绝缘子在高压电传输与配送中起固定、支撑、绝缘的作用，复合绝缘子应用率逐年上升，近十五年新上网绝缘子基本为复合绝缘子。复合绝缘子重量轻、防污性能好、防人为破坏性能强等优点。在外界环境、电场、磁场的作用下，催促复合绝缘子的老化，不仅影响电力运输的稳定，而且存在安全隐患。尤其在高海拔、寒冷、潮湿的地区，复合绝缘子的憎水、防污等能力尤为重要。
3.硅橡胶是高分子聚合物，硅氧键为主链，以疏水的甲基或乙烯基为支链。硅氧键的键能就大使得硅橡胶具有良好的抗逆性、稳定性、绝缘性。现在学者们着力开展以硅橡胶为基体，添加纳米填料，使硅橡胶复合体系具有特殊的性能，主要特征是击穿场强、阻燃性、憎水性、耐老化、防电晕等性质。在潮湿的环境中，具有疏水性的硅橡胶表面只会形成孤立的水滴，不会形成连续的水膜，同时疏水表面也具有良好的防污能力，这可以有效防止绝缘子沿面闪络事故的发生。普通硅橡胶的使用温度范围在-50℃-180。随着科技的不断发展，硅橡胶的应用领域越来越广，在电子电器、航空航天、机械制造等领域也备受欢迎，因此对硅橡胶的憎水性、阻燃性也提出了更高的要求。整体上来讲，传统的硅橡胶结构强度低，憎水效果不理想，阻燃性不够，已经无法满足使用要求，存在一定局限性。为此，我们提出一种具有良好憎水性及阻燃性的硅橡胶材料及其制备方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有良好憎水性及阻燃性的硅橡胶材料及其制备方法，为上述提出的问题提供一种解决方案。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有良好憎水性及阻燃性的硅橡胶材料，包括以下原料：甲基乙烯基生胶、疏水型气相白炭黑、硫化剂(dcp)、硬脂酸锌、羟基硅油、二氧化钛或三氧化钨或氧化镍、氢氧化镁、氢氧化铝、硅烷偶联剂(kh550)。
6.步骤一：填料改性：以无水乙醇、去离子水、硅烷偶联剂按照一定比例混合，制备改性混合液。以无水乙醇为分散剂，分别取适量氢氧化镁粉末、氢氧化铝粉末、二氧化钛或三氧化钨或氧化镍粉末，分别溶于适量无水乙醇并经超声波震荡制备悬浮液。将悬浮液置于冷凝回流装置，缓慢加入改性混合液，在70℃恒温及磁力搅拌下反应7小时制备改性粒子的悬浮液。将改性粒子的悬浮液经无水乙醇多次清洗、过滤，置于烘箱干燥，备用；
7.步骤二：填料、辅料、生胶混炼：将双辊混炼机的双辊的温度设置为80-100℃，取适量甲基乙烯基生胶置于双辊混炼机，待生胶包辊，按照一定比例逐一加入疏水性气相白炭黑、硬脂酸锌、羟基硅油、氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化钛或三氧化钨或氧化镍、交联剂(dcp)，经过多次翻炼，制备混炼硅橡胶材料；
8.步骤三：平板硫化成型：将步骤二制备的混炼硅橡胶材料置于相应的模具用平板硫化机高温高压硫化；
9.步骤四：性能测试：包括憎水性测试、阻燃性测试和击穿场强测试。
10.优选的，按照重量份数，所述甲基乙烯基生胶90-110份、氢氧化铝20-35份、氢氧化镁7-15份、二氧化钛1-3份、疏水性气相白炭黑45-60份、羟基硅油0.4-0.6份、硫化剂1-2份、硬脂酸锌0.3-1份。
11.优选的，按照重量份数，所述甲基乙烯基生胶90-110份、氢氧化铝18-32份、氢氧化镁7-10份、三氧化钨2-5份、疏水性气相白炭黑45-60份、羟基硅油0.3-0.5份、硫化剂1-2份、硬脂酸锌0.3-1份。
12.优选的，按照重量份数，所述甲基乙烯基生胶90-110份、氢氧化铝15-28份、氢氧化镁8-12份、氧化镍2-6份、疏水性气相白炭黑45-60份、羟基硅油0.3-0.5份、硫化剂1-2份、硬脂酸锌0.3-1份。
13.优选的，步骤一中所述硅烷偶联剂kh550与改性粉末的比例在3：1和4：1之间。
14.优选的，步骤二中所述在逐一填料的过程中，要保证每一步混炼均匀(5-10分钟)后再次添加。
15.优选的，步骤四中所述硫化温度为180-220℃，压强为10-20mpa，时间为50-70分钟。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种具有良好憎水性、阻燃性的硅橡胶材料及其制备方法，通过选用甲基乙烯基生胶、疏水型气相白炭黑、硫化剂(dcp)、硬脂酸锌、羟基硅油、二氧化钛或三氧化钨或氧化镍、氢氧化镁、氢氧化铝、硅烷偶联剂(kh550)来制作硅橡胶，成型后的硅橡胶具有很好的弹性、憎水性和阻燃性，结构稳定，性能较为优秀，能够在多种环境下满足使用要求。
附图说明
17.图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例一：
20.以甲基乙烯基生胶、疏水性气相白炭黑、氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化钛作为主要原料，硬脂酸锌、羟基硅油和硫化剂作为辅料，硅烷偶联剂kh550作为界面改性剂，按照步骤一中所述用硅烷偶联剂kh550分别对氢氧化铝份、氢氧化镁、二氧化钛进行改性，取甲基乙烯基生胶90-110份疏水性气相白炭黑45-60份、硬脂酸锌0.3-1份、羟基硅油0.4-0.6份在双辊混炼机上混炼均匀后，再依次加入改性好的氢氧化铝20-35份、氢氧化镁7-15份、二氧化钛1-3份，混炼均匀后，再加入1-2份硫化剂，继续将其进行翻炼制得到混合均匀的复合硅橡胶。将其放入模具并用平板硫化机进行硫化，按照步骤三所述条件进行操作。对硫化后的复
合硅橡胶进行憎水性测试、阻燃性测试、体积电阻率测试和击穿场强测试。
21.实施例二：
22.以甲基乙烯基生胶、疏水性气相白炭黑、氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化钛作为主要原料，硬脂酸锌、羟基硅油和硫化剂作为辅料，硅烷偶联剂kh550作为界面改性剂，按照步骤一中所述用硅烷偶联剂kh550分别对氢氧化铝份、氢氧化镁、三氧化钨进行改性，取甲基乙烯基生胶90-110份疏水性气相白炭黑45-60份、硬脂酸锌0.3-1份、羟基硅油0.3-0.5份在双辊混炼机上混炼均匀后，再依次加入改性好的氢氧化铝18-32份、氢氧化镁7-10份、三氧化钨2-5份，混炼均匀后，再加入1-2份硫化剂，继续将其进行翻炼制得到混合均匀的复合硅橡胶。将其放入模具并用平板硫化机进行硫化，按照步骤三所述条件进行操作。对硫化后的复合硅橡胶进行憎水性测试、阻燃性测试、体积电阻率测试和击穿场强测试。
23.实施例二：
24.以甲基乙烯基生胶、疏水性气相白炭黑、氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化钛作为主要原料，硬脂酸锌、羟基硅油和硫化剂作为辅料，硅烷偶联剂kh550作为界面改性剂，按照步骤一中所述用硅烷偶联剂kh550分别对氢氧化铝份、氢氧化镁、氧化镍进行改性，取甲基乙烯基生胶90-110份疏水性气相白炭黑45-60份、硬脂酸锌0.3-1份、羟基硅油0.3-0.5份在双辊混炼机上混炼均匀后，再依次加入改性好的氢氧化铝15-28份、氢氧化镁8-12份、氧化镍2-6份，混炼均匀后，再加入1-2份硫化剂，继续将其进行翻炼制得到混合均匀的复合硅橡胶。将其放入模具并用平板硫化机进行硫化，按照步骤三所述条件进行操作。对硫化后的复合硅橡胶进行憎水性测试、阻燃性测试、体积电阻率测试和击穿场强测试。
25.以上实施例测试结果见表1。
26.表1实施例性能测试结果
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尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。