一种自固化硅橡胶复合材料及其制备工艺
阅读说明：本技术 一种自固化硅橡胶复合材料及其制备工艺 (Self-curing silicone rubber composite material and preparation process thereof ) 是由 崔武林 邓国威 殷波 喻文畅 于 2021-06-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种自固化硅橡胶复合材料：所述硅橡胶复合材料包括以下重量份的组分：α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷50-100份；丁基橡胶：50-100份；聚异丁烯：20-40份；二甲基硅油：5-10份；阻燃剂：20-50份；补强填料：10-30份；着色剂：2份；交联剂：2-5份；催化剂：1-2份。与现有技术相比,通过本发明的配方和工艺得到的复合材料：固化之前具有优良的延展性,使用过程中具有优良的从状性,适用于各种形状的器件包覆,孔洞的封堵。可利用空气中的水份固化,适应于各种工况。对各类基材粘附力优良,固化后的弹性体具有优良的耐候性,耐老化性能。(The invention provides a self-curing silicone rubber composite material which comprises the following components in parts by weight: the silicone rubber composite material comprises the following components in parts by weight: 50-100 parts of alpha, omega-dihydroxy polydimethylsiloxane; butyl rubber: 50-100 parts; polyisobutylene: 20-40 parts; dimethyl silicone oil: 5-10 parts; flame retardant: 20-50 parts; reinforcing filler: 10-30 parts; colorant: 2 parts of (1); a crosslinking agent: 2-5 parts; catalyst: 1-2 parts. Compared with the prior art, the composite material obtained by the formula and the process of the invention is as follows: the coating has excellent ductility before curing and excellent shape following performance in the use process, and is suitable for coating devices with various shapes and blocking holes. Can be solidified by utilizing the moisture in the air, and is suitable for various working conditions. The adhesive force to various base materials is excellent, and the cured elastomer has excellent weather resistance and aging resistance.)
技术领域
本发明涉及绝缘材料
技术领域
，具体涉及一种自固化硅橡胶复合材料及其制备工艺。背景技术
军事装备、电线、电缆、通讯线路等带电设施由于长期遭受雨雪、风霜、粉尘、盐雾、紫外线、高温等恶劣环境的影响而老化，导致逐步丧失防水和绝缘性，严重危及设施设备的运行安全。目前电力通讯行业传统的绝缘修复材料主要有聚氨酯防水带、乙丙橡胶密封圈、氟硅防水涂层、电工胶布等，此类材料可以满足紧急抢修的需要，但受材料自身分子结构的限制，耐候性能较差，返修率偏高，加之施工操作复杂，应用领域有限。输电通讯线路绝缘材质中，橡胶、塑料、金属等表面材质各异，各种电气元件形状各异。所处工况环境各不相同。面对不同表面基材，不同外形状态，不同使用环境，具有普遍实用性的快速修补材料成为行业的需求。
专利CN 110643322 A中公布了《一种自固化绝缘包材胶的制备方法》，采用单一硅橡胶材料，其使用时的可塑性延展性差，对不同基材的粘附性能差。专利CN 106433147 A《一种自固化绝缘材料及制备方法和施工方法》采用光引发原理实现固化修复，但面对一些室内无光工况则无法进行修复。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，通过材料的复合技术，得到一种硅橡胶复合材料，面对不同工况都可自行成型固化，对于形状各异的工件具有优良的可塑性，面对各种基材具有良好的粘接性。
本发明提供的一种自固化硅橡胶复合材料，其技术方案为：
所述硅橡胶复合材料包括以下重量份的组分：
α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷50-100份
丁基橡胶：50-100份
聚异丁烯：20-40份
二甲基硅油：5-10份
阻燃剂：20-50份
补强填料：10-30份
着色剂：2份
交联剂：2-5份
催化剂：1-2份。
进一步地，所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷具有式(I)所示结构：HO(SiMe2O)nH式(I)；其中，n为使25℃下α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的运动粘度为10-600000cst的正整数。
进一步地，所述二甲基硅油包具有式(II)所示结构：Me3SiO-(SiMe2O)n-SiMe3式(II)；其中，n为25℃下使二甲基硅油增塑剂的运动粘度为5-1000cst的正整数。
丁基橡胶与硅橡胶由于粘度相差大，本身不相容。通过调节两者含量比例，加上二甲基硅油的润滑作用，促进丁基橡胶和硅橡胶在机械作用力下物理混合成均匀体。
进一步地，所述聚异丁烯分子量为100-2500。
进一步地，所述的阻燃填料为氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵和无水硼酸锌、纳米二氧化硅、十溴二苯乙烷、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰中的一种或多种。
进一步地，所述补强填料选自气相白炭黑、沉淀法白炭黑、硅微粉和碳酸钙的一种或多种。
进一步地，所述交联剂为甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷中的一种或多种。
进一步地，所述催化剂选自钛酸正丁酯、钛酸四异丁酯、钛酸正丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸叔丁酯和乙酰乙酸乙酯的钛螯合物中的一种或多种。
本发明还提供了一种自固化硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、丁基橡胶和聚异丁烯放入捏合机内混合均匀，然后加入α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油，继续混合均匀；
S2、加入阻燃剂，补强填料和着色剂，继续混合，待粉料全部混入后，加热至120-140℃，真空除水1-3h，然后继续保持真空状态120-140℃捏合2-4h；
S3、降温至室温，加入固化剂交联剂和催化剂的混合液体，温度保持在10-45℃之间，捏合3h，最终混合成均一的橡胶泥状态；
S4、直接将胶泥真空包装，或用螺杆挤出机将胶泥挤出成片状，上下各覆一层离型膜然后真空包装。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、丁基橡胶被聚异丁烯软化后，具有良好的延展性，可以延展20-30倍以上，复合成均匀体后的复合材料依然具备15-20倍的良好延展性，并且聚异丁烯的引入能使材料粘附性得到很大的提升，得到的硅橡胶复合材料具有优良的延展性，和优良的塑性能力，无正反面，作为片材使用，各向均任意可粘接，粘附性能好，能适用于各种形状的器件包覆、孔洞的封堵以及各种异型器材的修复和防护，解决了现有硅橡胶泥产品延展性差，塑型性不好，对基材粘附力小的问题。
2、使用了α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，在多烷氧基硅烷作为交联剂以及有机钛催化剂的作用下，遇到空气中的水份发生缩合反应，形成三维弹性体结构，即可在室温下利用空气中的水份固化，无需加热或光固化，适用于各种工况，解决了修补材料使用工况受限的问题；
3、相较于传统绝缘材料，使用硅橡胶作为基础胶，固化后得到的弹性体具有优良的耐候性和耐老化性能，低温不变硬，高温不留胶，解决了普通修复材料耐候性，耐老化性能不佳的问题。
总之，通过本发明的配方和工艺得到的复合材料：固化之前，具有优良的延展性，使用过程中具有优良的从状性，适用于各种形状的器件包覆，孔洞的封堵。可利用空气中的水份固化，适应于各种工况。对各类基材粘附力优良，固化后的弹性体具有优良的耐候性，耐老化性能。
普通硅橡胶固化前只有1-2倍，本发明得到的复合材料有15-20倍；普通硅橡胶对不锈钢铜铝的粘接强度只有0.3-1mpa，本发明得到的复合材料有3-4mpa；普通胶带耐老化性能在1000小时后，力学性能下降30％-50％，本发明得到的复合材料力学性能无下降。
具体实施方式
具体实施方式中，所述硅橡胶复合材料包括以下重量份的组分：
α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷50-100份
丁基橡胶：50-100份
聚异丁烯：20-40份
二甲基硅油：5-10份
阻燃剂：20-50份
补强填料：10-30份
着色剂：2份
交联剂：2-5份
催化剂：1-2份。
进一步地，所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷具有式(I)所示结构：HO(SiMe2O)nH式(I)；其中，n为使25℃下α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的运动粘度为10-600000cst的正整数。
进一步地，所述二甲基硅油包具有式(II)所示结构：Me3SiO-(SiMe2O)n-SiMe3式(II)；其中，n为25℃下使二甲基硅油增塑剂的运动粘度为5-1000cst的正整数。
丁基橡胶与硅橡胶由于粘度相差大，本身不相容。通过调节两者含量比例，加上二甲基硅油的润滑作用，促进丁基橡胶和硅橡胶在机械作用力下物理混合成均匀体。
进一步地，所述聚异丁烯分子量为100-2500。
进一步地，所述的阻燃填料为氢氧化铝、氢氧化镁、聚磷酸铵和无水硼酸锌、纳米二氧化硅、十溴二苯乙烷、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰中的一种或多种。
进一步地，所述补强填料选自气相白炭黑、沉淀法白炭黑、硅微粉和碳酸钙的一种或多种。
进一步地，所述交联剂为甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷中的一种或多种。
进一步地，所述催化剂选自钛酸正丁酯、钛酸四异丁酯、钛酸正丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸叔丁酯和乙酰乙酸乙酯的钛螯合物中的一种或多种。
本发明的一种自固化硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、丁基橡胶和聚异丁烯放入捏合机内混合均匀，然后加入α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基硅油，继续混合均匀；
S2、加入阻燃剂，补强填料和着色剂，继续混合，待粉料全部混入后，加热至120-140℃，真空除水1-3h，然后继续保持真空状态120℃捏合2h；
S3、降温至室温，加入固化剂交联剂和催化剂的混合液体，温度保持在45℃以下，捏合3-5h，最终混合成均一的橡胶泥状态；
S4、直接将胶泥真空包装，或用螺杆挤出机将胶泥挤出成片状，上下各覆一层离型膜然后真空包装。
具体给出了5个实施例，每个实施例的组份列于下表中：
实施例1
先将丁基橡胶100份和分子量250的聚异丁烯40份，加入捏合机内混合均匀。然后加入粘度80000cst的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷50份和粘度50cst的二甲基硅油10份，继续混合均匀。再加入氢氧化铝25份，气相法白炭黑10份和着色炭黑2份,继续混合。待粉料全部混入后，加热至120℃，真空除水3h，然后继续保持真空状态120℃捏合4h。降温至室温，将甲基三乙氧基硅烷2份和钛酸四异丙酯1份的混合液加入捏合机。保持42℃，捏合5h，最终混合成均一的橡胶泥状态。利用螺杆挤出机，将胶泥挤出成120*120*2mm片状，上下各覆一层离型膜，最后真空包装。所得的片状产品，打开真空包装，去除两面离型膜即可使用。
实施例2
先将丁基橡胶80份和分子量250的聚异丁烯35份，加入捏合机内混合均匀。然后加入粘度80000cst的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷60份和粘度50cst的二甲基硅油10份，继续混合均匀。再加入氢氧化铝30份，气相法白炭黑15份和着色炭黑2份,继续混合。待粉料全部混入后，加热至125℃，真空除水2h，然后继续保持真空状态125℃捏合3h。降温至室温，将甲基三乙氧基硅烷2份和钛酸四异丙酯1份的混合液体加入捏合机。保持35℃，捏合4h，最终混合成均一的橡胶泥状态。利用螺杆挤出机，将胶泥挤出成120*120*2mm片状，上下各覆一层离型膜，最后真空包装。所得的片状产品，打开真空包装，去除两面离型膜即可使用。
实施例3
先将丁基橡胶75份和分子量650的聚异丁烯30份，加入捏合机内混合均匀。然后加入粘度80000cst的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷75份和粘度50cst的二甲基硅油8份，继续混合均匀。再加入氢氧化铝35份，气相法白炭黑20份和着色炭黑2份,继续混合。待粉料全部混入后，加热至130℃，真空除水1h，然后继续保持真空状态130℃捏合2h。降温至室温，将甲基三甲氧基硅烷2份和钛酸四异丁酯1.5份的混合液体加入捏合机。保持30℃，捏合3h，最终混合成均一的橡胶泥状态。利用螺杆挤出机，将胶泥挤出成120*120*2mm片状，上下各覆一层离型膜，最后真空包装。所得的片状产品，打开真空包装，去除两面离型膜即可使用。
实施例4
先将丁基橡胶60份和分子量650的聚异丁烯25份，加入捏合机内混合均匀。然后加入粘度200000cst的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷80份和粘度50cst的二甲基硅油8份，继续混合均匀。再加入氢氧化铝40份，气相法白炭黑25份和着色炭黑2份,继续混合。待粉料全部混入后，加热至130℃，真空除水1h，然后继续保持真空状态130℃捏合2h。降温至室温，将甲基三甲氧基硅烷4份和钛酸四异丁酯1.5份的混合液体加入捏合机。保持25℃，捏合3h，最终混合成均一的橡胶泥状态。利用螺杆挤出机，将胶泥挤出成120*120*2mm片状，上下各覆一层离型膜，最后真空包装。所得的片状产品，打开真空包装，去除两面离型膜即可使用。
实施例5
先将丁基橡胶50份和分子量650的聚异丁烯20份，加入捏合机内混合均匀。然后加入粘度200000cst的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份和粘度50cst的二甲基硅油5份，继续混合均匀。再加入氢氧化铝50份，气相法白炭黑30份和着色炭黑2份,继续混合。待粉料全部混入后，加热至130℃，真空除水1h，然后继续保持真空状态130℃捏合2h。降温至室温，将甲基三甲氧基硅烷5份和乙酰乙酸乙酯的钛螯合物2份的混合液体加入捏合机。保持15℃，捏合3h，最终混合成均一的橡胶泥状态。利用螺杆挤出机，将胶泥挤出成120*120*2mm片状，上下各覆一层离型膜，最后真空包装。所得的片状产品，打开真空包装，去除两面离型膜即可使用。
对比例1
先加入粘度80000cstα,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷70份、粘度200000cst的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷100份、和粘度50cst的二甲基硅油5份，混合均匀。再加入氢氧化铝50份，气相法白炭黑30份和着色炭黑2份，继续混合。待粉料全部混入后，加热至130℃，真空除水1h，然后继续保持真空状态130℃捏合2h。降温至室温，将甲基三甲氧基硅烷5份和乙酰乙酸乙酯的钛螯合物2份的混合液体加入捏合机。保持40℃，捏合3h，最终混合成均一的橡胶泥状态。利用螺杆挤出机，将胶泥挤出成120*120*2mm片状，上下各覆一层离型膜，最后真空包装。所得的片状产品，打开真空包装，去除两面离型膜即可使用。
以上实例均可作为封堵胶泥使用，打开真空包装使用即可。针对电箱、配电柜，在室外的日晒雨淋的工况，根据需要进行封堵。进出线的孔洞各种大小，各种不同形状往往需要对应的专用密封套件。而使用该胶泥装产品，具有良好的塑形性能。对不同型号的孔洞，都可适应，根据具体情况进行现场塑形，封堵后材料在两小时内即可表干，24小时内即可完全固化成弹性体，达到密封专用件的密封防水绝缘效果。
也可利用螺杆挤出机，将胶泥挤出成片状，上下各覆一层离型膜，最后真空包装。所得的片状产品，打开真空包装，去除两面离型膜即可使用。可用于电缆表皮破损修复，具有良好延展性，拉长至10-20倍不出现断裂现象，可替代电绝缘胶带进行缠绕包裹使用。材料无正反面，自身材料可以粘结，绕圈对接头部位进行包裹，无需插拔接头即可替代热缩套管，而且不同大小线径均可使用，根据现场大小卷圈包覆即可。将修复部位包覆后，材料在两小时内即可表干，24小时内即可完全固化成弹性体。
以上实例利用螺杆挤出机，将胶泥挤出并裁剪成120*120*2mm片状，上下各覆一层离型膜，最后真空包装。与普通丁基橡胶自黏胶带材料进行性能对比。
延展性：用剪刀裁剪成120*20*2mm长条装，固化前进行拉伸伸长均匀无裂纹的延展长度比原始长度120mm的倍数。
粘接强度：按GB/T39289-2020测定。
固化后拉升强度、断裂伸长率及老化1000h后测试拉升强度，按GB/T528-2009进行测定。
上述测试结果如下表1所示：
表1
根据以上实验数据分析，本方法制备的自固化硅橡胶复合材料固化前延展性优异，粘附性好，适合于不同形状的器件包覆以及各种孔洞的封堵，固化后拉升强度、断裂伸长率较普通材料有明显提升，材料固化后弹性好，不易断裂，耐候性及耐老化性能优异。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
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