一种高强度陶瓷化硅橡胶的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度陶瓷化硅橡胶的制备方法，属于硅橡胶制备技术领域。本发明以绢云母粉末和玻璃粉作为填料，通过微生物和低温等离子联合进行表面改性，提高无机填料在硅橡胶基体中的分散性，与橡胶基体共混后平板硫化热压成型，从而得到高强度陶瓷化硅橡胶的制备方法。实例证明，本发明操作简单易行，通过对无机填料进行表面改性，提高其与聚合物的相容性，解决了直接添加无机填料在聚合物中分散性差导致团聚的问题，而改性玻璃粉的添加使瓷化物表面形成致密的玻璃相，瓷化物致密而又坚硬，又弥补了烧蚀后陶瓷层强度较低，烧余物没有机械强度的缺陷，具有广阔的市场前景。
【专利说明】
一种高强度陶瓷化硅橡胶的制备方法
技术领域
[0001]本发明公开了一种高强度陶瓷化硅橡胶的制备方法，属于硅橡胶制备技术领域。 【背景技术】
[0002]近年来，人们对火灾危害的认识不断加深，尤其是在电线电缆中，火灾一旦发生就会对人们生命财产造成不可估量的损失，这就对电线电缆的阻燃特性提出了更高的要求。 目前，国内外大多采用云母带缠绕的耐火电缆和氧化镁矿物防火电缆，但是云母带缠绕电缆工艺复杂，且遇火燃烧后极易脱落，而氧化镁矿物防火电缆造价昂贵，较难普及。陶瓷化娃橡胶由此应运而生。
[0003]陶瓷化硅橡胶在火焰烧蚀后可形成具有一定强度的陶瓷层，且无卤、低烟、低毒、 环保、成本较低，可以很好的应用于耐火电缆，但是目前市场上现有的几种陶瓷化硅橡胶， 都存在烧蚀后陶瓷层强度较低，且阻燃性能较差(达不到UL94 V-0级)的缺点，因此应用受到一定的限制。
[0004]另外现有技术中的陶瓷化硅橡胶通常是在硅橡胶生胶中添加无机填料，如添加无机硅粉、碳酸钙和蒙脱土等，利用无机材料分解吸收热量以降低聚合物的温度、稀释可燃物从而达到耐火阻燃的目的，但是有些填料加入后会影响硅橡胶的机械性能，从而影响其整体功能，或者某些填料加入后会改变硅橡胶原来的颜色。
【发明内容】
[0005]本发明的主要解决的技术问题:针对目前常见的陶瓷化硅橡胶，多是直接添加无机填料，而无机填料与聚合物相容性差，在聚合物中分散性差导致团聚，致使烧蚀后陶瓷层强度较低，烧余物没有机械强度，且阻燃性能较差的现状，提供了一种以絹云母粉末和玻璃粉作为填料，通过微生物和低温等离子联合进行表面改性，提高无机填料在硅橡胶基体中的分散性，与橡胶基体共混后平板硫化热压成型，从而得到高强度陶瓷化硅橡胶。该方法操作简单易行，通过对无机填料进行表面改性，提高其与聚合物的相容性，解决了直接添加无机填料在聚合物中分散性差导致团聚的问题，而改性玻璃粉的添加使瓷化物表面形成致密的玻璃相，瓷化物致密而又坚硬，又弥补了烧蚀后陶瓷层强度较低，烧余物没有机械强度的缺陷，具有广阔的市场前景。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:(1)称取800?900g絹云母用液压破碎机以3?5MPa的压力破碎成粉，将得到的絹云母粉末移入布氏漏斗分别用浓度为〇.5mol/L氢氧化钠和去离子水抽滤洗涤30?40min，得到絹云母精粉；(2)将300?400g大豆洗净后装入发酵罐中再加入800?900mL蒸馏水、3?5g甘草和10 ?15g葡萄皮搅拌均匀后放入恒温箱，在35?45°C下保温发酵30?40天，用纱布过滤去除滤渣，得到滤液；(3)称取等质量的絹云母精粉和玻璃粉混合后均匀分散于两者总体积2?3倍的上述滤液中得混合浆液并转入泡菜坛中，按接种量为7?9%向坛中接入双歧杆菌，盖上坛盖并水封坛口，移入30?40°C水浴锅中保温改性13?15天，改性结束后离心分离得到下层沉淀；(4)将上述得到的沉淀物放入反应釜中，以氩气为工质气体用等离子发生器发射低温等离子对沉淀物进行表面改性1?2h，取出沉淀物，干燥后即得自制无机增强剂；(5)将200?300g甲基乙烯基硅橡胶放在双辊开炼机上包辊5?7min，加入30?40g上述自制无机增强剂、2?4gN，N’_间苯撑双马来酰亚胺、1?3g氢氧化镁和8?10g氧化铺继续混炼15?20min后放在平板硫化机中在120?140°C下以1 OMPa的压力热压8?1 Omi n，在再在 5MPa压力下常温冷压3?5min后，即得高强度陶瓷化硅橡胶。
[0007]本发明的应用方法是:传统电缆是由包绝缘导体和包覆该包绝缘导体的护套组成，在制备的过程中，将本发明制得的高强度陶瓷化硅橡胶加入原料中，通过常规方法制成护套，之后按照质量比1:100?1:150,向制得的护套中加入硫磺，采用挤出机挤出绝缘成型，即可得到电缆护套材料，随后将该材料经SGS测试，符和国家要求，另外经国家防火建筑材料质量监督检测中心对烟气检测，结果显示该材料毒气达到准安全一级，无任何人体危害气体产生，最后再将其通过1?2h耐火测试，符合国标GB/T19666?2005。
[0008]本发明的有益效果是:(1)本发明操作简便，方法独特，通过对无机填料进行表面改性，提高其与聚合物的相容性，解决了直接添加无机填料在聚合物中分散性差导致团聚的问题；(2)本发明在操作的过程中添加改性玻璃粉，使得瓷化物表面形成致密的玻璃相，瓷化物致密而又坚硬，又弥补了烧蚀后陶瓷层强度较低，烧余物没有机械强度的缺陷；(3)本发明制得的高强度陶瓷化硅橡胶可广泛应用于输电线路、宇航、机械部件及电子电气等领域。【具体实施方式】
[0009]首先称取800?900g絹云母用液压破碎机以3?5MPa的压力破碎成粉，将得到的絹云母粉末移入布氏漏斗分别用浓度为〇.5mol/L氢氧化钠和去离子水抽滤洗涤30?40min， 得到絹云母精粉;然后将300?400g大豆洗净后装入发酵罐中再加入800?900mL蒸馏水、3 ?5g甘草和10?15g葡萄皮搅拌均匀后放入恒温箱，在35?45°C下保温发酵30?40天，用纱布过滤去除滤渣，得到滤液;随后称取等质量的絹云母精粉和玻璃粉混合后均匀分散于两者总体积2?3倍的上述滤液中得混合浆液并转入泡菜坛中，按接种量为7?9%向坛中接入双歧杆菌，盖上坛盖并水封坛口，移入30?40°C水浴锅中保温改性13?15天，改性结束后离心分离得到下层沉淀;接下来将上述得到的沉淀物放入反应釜中，以氩气为工质气体用等离子发生器发射低温等离子对沉淀物进行表面改性1?2h，取出沉淀物，干燥后即得自制无机增强剂;最后将200?300g甲基乙烯基硅橡胶放在双辊开炼机上包辊5?7min，加入30? 40g上述自制无机增强剂、2?4gN，N’_间苯撑双马来酰亚胺、1?3g氢氧化镁和8?10g氧化锑继续混炼15?20min后放在平板硫化机中在120?140°C下以lOMPa的压力热压8?lOmin， 在再在5MPa压力下常温冷压3?5min后，即得高强度陶瓷化硅橡胶。
[0010]实例 1首先称取800g絹云母用液压破碎机以3MPa的压力破碎成粉，将得到的絹云母粉末移入布氏漏斗分别用浓度为〇.5mol/L氢氧化钠和去离子水抽滤洗涤30min，得到絹云母精粉;然后将300g大豆洗净后装入发酵罐中再加入800mL蒸馏水、3g甘草和lOg葡萄皮搅拌均勾后放入恒温箱，在35°C下保温发酵30天，用纱布过滤去除滤渣，得到滤液;随后称取等质量的絹云母精粉和玻璃粉混合后均匀分散于两者总体积2倍的上述滤液中得混合浆液并转入泡菜坛中，按接种量为7%向坛中接入双歧杆菌，盖上坛盖并水封坛口，移入30°C水浴锅中保温改性13天，改性结束后离心分离得到下层沉淀;接下来将上述得到的沉淀物放入反应釜中，以氩气为工质气体用等离子发生器发射低温等离子对沉淀物进行表面改性lh，取出沉淀物， 干燥后即得自制无机增强剂;最后将200g甲基乙烯基硅橡胶放在双辊开炼机上包辊5min， 加入30g上述自制无机增强剂、2gN，N’_间苯撑双马来酰亚胺、lg氢氧化镁和8g氧化锑继续混炼15min后放在平板硫化机中在120 °C下以1 OMPa的压力热压8min，在再在5MPa压力下常温冷压3min后，即得高强度陶瓷化硅橡胶。
[0011]本实例操作简单易行，传统电缆是由包绝缘导体和包覆该包绝缘导体的护套组成，在制备的过程中，将本发明制得的高强度陶瓷化硅橡胶加入原料中，通过常规方法制成护套，之后按照质量比1:100,向制得的护套中加入硫磺，采用挤出机挤出绝缘成型，即可得到电缆护套材料，随后将该材料经SGS测试，符和国家要求，另外经国家防火建筑材料质量监督检测中心对烟气检测，结果显示该材料毒气达到准安全一级，无任何人体危害气体产生，最后再将其通过lh耐火测试，符合国标GB/T19666?2005。
[0012]实例2首先称取850g絹云母用液压破碎机以4MPa的压力破碎成粉，将得到的絹云母粉末移入布氏漏斗分别用浓度为〇.5mol/L氢氧化钠和去离子水抽滤洗涤35min，得到絹云母精粉;然后将350g大豆洗净后装入发酵罐中再加入850mL蒸馏水、4g甘草和13g葡萄皮搅拌均勾后放入恒温箱，在40°C下保温发酵35天，用纱布过滤去除滤渣，得到滤液;随后称取等质量的絹云母精粉和玻璃粉混合后均匀分散于两者总体积2.5倍的上述滤液中得混合浆液并转入泡菜坛中，按接种量为8%向坛中接入双歧杆菌，盖上坛盖并水封坛口，移入35°C水浴锅中保温改性14天，改性结束后离心分离得到下层沉淀;接下来将上述得到的沉淀物放入反应釜中， 以氩气为工质气体用等离子发生器发射低温等离子对沉淀物进行表面改性1.5h，取出沉淀物，干燥后即得自制无机增强剂；最后将250g甲基乙烯基硅橡胶放在双辊开炼机上包辊 6min，加入35g上述自制无机增强剂、3gN，N’_间苯撑双马来酰亚胺、2g氢氧化镁和9g氧化铺继续混炼18min后放在平板硫化机中在130°C下以lOMPa的压力热压9min，在再在5MPa压力下常温冷压4min后，即得高强度陶瓷化硅橡胶。
[0013]本实例操作简单易行，传统电缆是由包绝缘导体和包覆该包绝缘导体的护套组成，在制备的过程中，将本发明制得的高强度陶瓷化硅橡胶加入原料中，通过常规方法制成护套，之后按照质量比1:130,向制得的护套中加入硫磺，采用挤出机挤出绝缘成型，即可得到电缆护套材料，随后将该材料经SGS测试，符和国家要求，另外经国家防火建筑材料质量监督检测中心对烟气检测，结果显示该材料毒气达到准安全一级，无任何人体危害气体产生，最后再将其通过1.5h耐火测试，符合国标GB/T19666?2005。
[0014]实例3首先称取900g絹云母用液压破碎机以5MPa的压力破碎成粉，将得到的絹云母粉末移入布氏漏斗分别用浓度为〇.5mol/L氢氧化钠和去离子水抽滤洗涤40min，得到絹云母精粉;然后将400g大豆洗净后装入发酵罐中再加入900mL蒸馏水、5g甘草和15g葡萄皮搅拌均勾后放入恒温箱，在45°C下保温发酵40天，用纱布过滤去除滤渣，得到滤液;随后称取等质量的絹云母精粉和玻璃粉混合后均匀分散于两者总体积3倍的上述滤液中得混合浆液并转入泡菜坛中，按接种量为9%向坛中接入双歧杆菌，盖上坛盖并水封坛口，移入40°C水浴锅中保温改性15天，改性结束后离心分离得到下层沉淀;接下来将上述得到的沉淀物放入反应釜中，以氩气为工质气体用等离子发生器发射低温等离子对沉淀物进行表面改性2h，取出沉淀物， 干燥后即得自制无机增强剂;最后将300g甲基乙烯基硅橡胶放在双辊开炼机上包辊7min， 加入40g上述自制无机增强剂、4gN，N’_间苯撑双马来酰亚胺、3g氢氧化镁和10g氧化锑继续混炼20min后放在平板硫化机中在140 °C下以1 OMPa的压力热压1 Omin，在再在5MPa压力下常温冷压5min后，即得高强度陶瓷化硅橡胶。
[0015]本实例操作简单易行，传统电缆是由包绝缘导体和包覆该包绝缘导体的护套组成，在制备的过程中，将本发明制得的高强度陶瓷化硅橡胶加入原料中，通过常规方法制成护套，之后按照质量比1:150,向制得的护套中加入硫磺，采用挤出机挤出绝缘成型，即可得到电缆护套材料，随后将该材料经SGS测试，符和国家要求，另外经国家防火建筑材料质量监督检测中心对烟气检测，结果显示该材料毒气达到准安全一级，无任何人体危害气体产生，最后再将其通过2h耐火测试，符合国标GB/T19666?2005。
【主权项】
1.一种高强度陶瓷化硅橡胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为:(1)称取800?900g絹云母用液压破碎机以3?5MPa的压力破碎成粉，将得到的絹云母 粉末移入布氏漏斗分别用浓度为〇.5mol/L氢氧化钠和去离子水抽滤洗涤30?40min，得到 絹云母精粉；(2)将300?400g大豆洗净后装入发酵罐中再加入800?900mL蒸馏水、3?5g甘草和10 ?15g葡萄皮搅拌均匀后放入恒温箱，在35?45°C下保温发酵30?40天，用纱布过滤去除滤 渣，得到滤液；(3)称取等质量的絹云母精粉和玻璃粉混合后均匀分散于两者总体积2?3倍的上述滤 液中得混合浆液并转入泡菜坛中，按接种量为7?9%向坛中接入双歧杆菌，盖上坛盖并水封 坛口，移入30?40°C水浴锅中保温改性13?15天，改性结束后离心分离得到下层沉淀；(4)将上述得到的沉淀物放入反应釜中，以氩气为工质气体用等离子发生器发射低温 等离子对沉淀物进行表面改性1?2h，取出沉淀物，干燥后即得自制无机增强剂；(5)将200?300g甲基乙烯基硅橡胶放在双辊开炼机上包辊5?7min，加入30?40g上述 自制无机增强剂、2?4gN，N’_间苯撑双马来酰亚胺、1?3g氢氧化镁和8?10g氧化铺继续混 炼15?20min后放在平板硫化机中在120?140°C下以1 OMPa的压力热压8?1 Omi n，在再在 5MPa压力下常温冷压3?5min后，即得高强度陶瓷化硅橡胶。
【文档编号】C08K9/00GK106009695SQ201610470970
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月25日
【发明人】陈毅忠, 张明, 林茂平
【申请人】陈毅忠