一种陶瓷化硅橡胶复合带及其制备方法与流程

本发明涉及陶瓷化硅橡胶复合带，尤其涉及一种陶瓷化硅橡胶复合带及其制备方法。

背景技术：

1、陶瓷化硅橡胶复合带是一种复合材料，由硅橡胶和陶瓷粉体等多种材料组成，满足橡胶体力学性能需求和陶瓷体力学性能需求，即室温下具有良好的橡胶力学性能，同时在高温下形成的陶瓷体力学性能高且陶瓷体致密。广泛应用于高温、高压、高速等恶劣工况下的密封、隔热、防护等领域。目前已经存在一些相关技术，例如：使用碳纤维增强的陶瓷化硅橡胶复合材料，可以提高其强度和刚度。使用不同种类和形状的陶瓷粉体，如碳化硅、氧化铝、氧化锆等，可以调节复合材料的性能。使用不同种类和比例的硅橡胶，如氟硅橡胶、丁晴橡胶等，可以改变复合材料的硬度、弹性模量和耐热性能。使用不同种类和比例的填料，如纳米粉体、石墨、碳纤维等，可以增加复合材料的强度、导热性和导电性。

2、但力学性能优异的陶瓷体就往往需要大量的无机填料，这与橡胶力学性能是相冲突的，陶瓷粉体和硅橡胶等原材料成本较高，且制备过程中需要使用大量的添加剂和改性剂，增加了制备成本。由于硅橡胶的黏性较强，复合材料在制备过程中容易出现粘附问题，导致制备不均匀或者产品质量不稳定。总之，陶瓷化硅橡胶复合带的制备技术非常多样化，需要根据具体的应用需求选择合适的材料和制备方法，以实现最佳的性能表现。

3、发明授权专利cn113402993b公开了一种带有云母层的陶瓷化硅橡胶复合带及其制备方法，该复合带具有三层结构，由以下步骤制得：首先制备出陶瓷化硅橡胶薄片，然后制备出自粘性硅橡胶薄片，最后将表面处理后的云母带与陶瓷化硅橡胶薄片、自粘性硅橡胶薄片三层进行冷压，并辐照交联，制备出中间带有云母层的陶瓷化硅橡胶复合带。该发明得到了一种含有三层结构的复合带，其具备优异的耐高温性能、阻燃性能、力学强度和粘结性能，可广泛应用于电线电缆行业，大大提高电缆的使用安全性。但是该发明制备的陶瓷化硅橡胶复合带存在交联密度和弯曲强度低，耐高温性差的缺点。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术中陶瓷化硅橡胶复合带存在交联密度和弯曲强度低，耐高温性差的缺点，本发明所要解决的技术问题是提供一种交联密度和弯曲强度高，耐高温性好的陶瓷化硅橡胶复合带及其制备方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种陶瓷化硅橡胶复合带，包括陶瓷化硅橡胶复合材料和喷涂玻璃布。

4、所述陶瓷化硅橡胶复合材料由以下成分制备而成：硅橡胶、含硅油剂、纳米二氧化硅、瓷化粉、复合硫化剂、改性交联剂、助剂。

5、优选的，所述陶瓷化硅橡胶复合材料由以下重量份成分制备而成：60～100份硅橡胶、1～5份含硅油剂、10～30份纳米二氧化硅、80～100份瓷化粉、1～3份复合硫化剂、0.1～1份改性交联剂、10～15份助剂。

6、所述硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶和氟硅橡胶中的至少一种。

7、所述瓷化粉为云母粉、玻璃粉或硅灰石中的至少一种。

8、所述含硅油剂为甲基乙烯基硅油、苯基甲基硅油中的至少一种。

9、所述助剂为低熔点玻璃粉、硼酸锌、氧化硼、氧化铝、氧化镁中的至少一种。

10、所述改性交联剂的制备方法如下，以重量份计：

11、s1、在氮气气氛下，将5～15份左旋-beta-蒎烯、15～20份n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸和0.1～0.3份铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷混合，然后在90～100℃下100～500rpm搅拌4～8h，在110～130℃下0.01～0.05mpa蒸馏1～3h，得到前处理物；

12、s2、将3～5份前处理物加入到50～70份月桂基聚甲基硅氧烷中，以1000～3000rpm的速度搅拌10～30min，然后加入0.2～0.6份二醋酸二丁基锡，以300～600rpm的速度搅拌20～40min，1000～5000rpm离心除泡1～6min，得到改性交联剂。

13、所述陶瓷化硅橡胶复合带的制备方法如下：

14、步骤1、按照重量份称取各原料，将硅橡胶、纳米二氧化硅、瓷化粉、含硅油剂、改性交联剂、助剂加入密炼机，在80～110℃下50～70rpm搅拌混合20～40min，然后置于开炼机上并加入复合硫化剂，在80～100rpm、60～70℃下混炼5～12min，薄通出片，得到混炼胶；

15、步骤2、将混炼胶在平板硫化机上硫化30～40min，硫化温度为155～175℃，硫化压力为5～10mpa，得到陶瓷化硅橡胶复合材料；

16、步骤3、将硅丙乳液以喷涂的方式处理玻璃布，于60～90℃的温度下烤干，喷涂厚度为0.1～0.5mm，得到喷涂玻璃布；将步骤2制备的陶瓷化硅橡胶复合材料和喷涂玻璃布进行压延复合，然后于100～130℃下烘烤硫化10～30min，得到陶瓷化硅橡胶复合带。

17、所述复合硫化剂为双酚af和苄基三苯基氯化磷(bpp)的混合物，二者的质量比为1～5：1。

18、本发明将氟硅橡胶、纳米二氧化硅、云母粉、甲基乙烯基硅油、改性交联剂、氧化硼加入密炼机，高温搅拌混合，加入复合硫化剂，混炼，薄通出片，得到混炼胶；将混炼胶硫化得到陶瓷化硅橡胶复合材料；将硅丙乳液处理玻璃布，烤干，将陶瓷化硅橡胶复合材料和经硅丙乳液处理的玻璃布进行压延复合，烘烤硫化，得到陶瓷化硅橡胶复合带。其中所述改性交联剂是在氮气气氛下，将左旋-beta-蒎烯、n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸和铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷混合，然后在高温搅拌，减压蒸馏，得到前处理物；将前处理物加入到月桂基聚甲基硅氧烷中搅拌，然后加入二醋酸二丁基锡搅拌，离心除泡，得到改性交联剂。

19、陶瓷体的力学性能很大程度取决于陶瓷的致密程度，陶瓷体密度的高低可以宏观反映出烧出陶瓷质量好坏，往往陶瓷体密度较高，则烧制出的陶瓷体致密程度好，陶瓷体密度较低，则陶瓷体致密程度差，内部可能存在较多孔洞，从而影响弯曲强度。左旋-beta-蒎烯与n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸反应，而左旋-beta-蒎烯具有萜烯环结构，无极性基团，因此接枝后左旋-beta-蒎烯与氟硅橡胶具有良好的相容性，增加交联密度，并且左旋-beta-蒎烯的强刚性结构增强了链的缠结。此外，随着改性交联剂用量的增加，陶瓷化硅橡胶复合带的弯曲强度呈现先增大后减小的趋势。交联剂低时，在基体中均匀分散。随着改性交联剂含量的增加，陶瓷化硅橡胶复合带的力学性能得到改善。但当改性交联剂用量超过一定时，陶瓷化硅橡胶复合带的弯曲强度开始下降，这可能与过量改性交联剂的聚集和自交联反应有关。左旋-beta-蒎烯含有刚性结构掺入氟硅橡胶中，造成分子链缠结。从而抑制了氟硅橡胶分子链的运动和聚硅氧烷的重排，有效地抑制了聚硅氧烷片段分解成环状低聚物，从而提高了陶瓷化硅橡胶复合带的密度、热稳定性和弯曲强度。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果：

21、1)本发明制备的陶瓷化硅橡胶复合带，利用纳米二氧化硅和云母粉增强氟硅橡胶的硬度、耐磨性和强度；同时加入甲基乙烯基硅油、改性交联剂和氧化硼等物质，可以增加复合材料的粘附性和密度，提高其耐高温性能。同时，通过使用双酚af和苄基三苯基氯化磷的复合硫化剂，可以实现氟硅橡胶的快速硫化和优异的耐热性能。

22、2)本发明利用左旋-beta-蒎烯和n,n-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸等物质，成功制备出具有良好性能的改性交联剂，同时，加入铂(0)-1,3-二乙烯-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷催化剂，可以促进交联反应的进行，提高复合材料的交联密度和弯曲强度，从而提高其起始分解温度，使其更加耐高温。

23、3)本发明制备的陶瓷化硅橡胶复合带不仅具有优异的耐高温性能和机械性能，而且制备方法简便、成本低廉，具有广阔的应用前景。

24、4)本发明制备的陶瓷化硅橡胶复合带具有优异的机械性能、热稳定性，可以广泛应用于高温、高压、高速等恶劣工况下的密封、隔热、防护等领域。