[发明专利]一种硅橡胶复合材料及提高电绝缘性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于橡胶材料领域，更具体地说，涉及到一种硅橡胶材料及提高其电绝缘性能的方法。

背景技术

硅橡胶(Silicone Rubber，SR)作为一种特种橡胶，属于合成橡胶。SR以硅原子和氧原子交替排列为主链的结构使其具有比一般的有机高聚物高得多的对热、氧的稳定性。和普通橡胶相比，硅橡胶具有以下优点：具有耐高低温、电气绝缘、耐臭氧、耐辐射、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异性能。由于这些优异的性能，使SR在航空航天、电子电气、石油化工、生物医用等高科技领域发挥着不可替代的作用。通常，SR主要以零维纳米粉体气相二氧化硅(白炭黑)进行补强，但白炭黑价格较贵，且粒径小(5-20nm)，易团聚，不易均匀分散，操作时也容易被吸入人体造成“硅肺”，对健康不利。近年来，研究者将目光投向了其它纳米材料。

二氧化硅纳米管(silica nanotubes，SNTs)独特的管状结构与电绝缘性使其也成为SR的一种理想填料。SNTs具有二氧化硅球形粒子所不具有的优点：(1)合成SNTs的模板可调，这意味着通过改变反应条件可以实现模板的直径和长度控制，进而实现SNTs尺寸形貌控制；(2)SNTs的管状结构可以实现内表面和外表面的差异性功能化处理，而这种处理可以用市售的简单硅烷处理剂实现。对于SNTs的应用，绝大多数的研究集中在生物和环境应用领域，而对于SNTs/聚合物纳米复合材料的报道还很少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，为了改善高温硫化硅橡胶(HTVSR)的电绝缘性能，提供一种硅橡胶胶复合材料，通过二氧化硅纳米管与高温硫化硅橡胶进行复合，提高高温硫化硅橡胶的电绝缘性能。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种硅橡胶复合材料，由下述组分经过混炼、热压和硫化成型制成，100重量份甲基乙烯基硅橡胶生胶、2～10重量份二氧化硅纳米管和0.2重量份2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷。

一种提高硅橡胶电绝缘性能的方法，按照下述步骤进行：将100重量份甲基乙烯基硅橡胶生胶、2～10重量份二氧化硅纳米管和0.2重量份2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷经过混炼、热压和硫化成型，具体来说：

其中二氧化硅纳米管的制备可采用酒石酸铵模板法，如称取定量D，L-酒石酸加入到500ml的烧杯中，加入250ml无水乙醇和3ml去离子水，超声至完全溶解，然后室温条件下加入36.5g正硅酸乙酯，搅拌均匀后在30℃恒温水浴中静置30min。最后，加入112ml氨水，在30℃下继续静置1h。所得白色凝胶用大量去离子水反复洗涤直至标准筛中溶液的pH为中性停止。筛中所得白色产物于80℃下恒温干燥，即得到二氧化硅纳米管(SNT)；然后利用乙烯基三乙氧基硅烷(A151)对二氧化硅纳米管(SNT)的表面进行改性，如称取原始未处理的SNTs置于烧杯中，然后称取SNTs质量8％的乙烯基三乙氧基硅烷(A151)，加入已经配成的乙醇水溶液(乙醇和水的体积比为9∶1)中，调节体系pH值为弱酸性后，置于超声波细胞粉碎机中超声1.5h。设定工作过时间3s，间歇时间为2s，功率700w。室温冷却后，用无水乙醇反复洗涤除去附着在SNTs上未反应的A151，然后减压抽滤。产物于80℃下干燥，得到改性后的乙烯基三乙氧基硅烷修饰的二氧化硅纳米管。

首先将2～10重量份经过表面改性的二氧化硅纳米管与乙酸乙酯溶剂混合，在超声环境中分散形成稳定的SNTs悬浮液，同时将100重量份的甲基乙烯基硅橡胶在乙酸乙酯中溶解，形成硅橡胶的乙酸乙酯溶液。

其次，将SNTs悬浮液和硅橡胶溶液混合后搅拌，并升温挥发乙酸乙酯，待乙酸乙酯蒸干后获得SNTs与甲基乙烯基硅橡胶的混合物。

第三，将SNTs/SR混合物投入双辊开炼机，加入0.2重量份的2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷，混炼均匀后获得混炼胶。

第四，将混炼胶装入模具，进行硫化，即得硅橡胶复合材料，例如在温度160～200℃，压力5～12MPa的条件下热压5～15min硫化成型，冷却后得到硫化胶片；将硫化胶片放入200℃的鼓风干燥箱内继续硫化4h，最终得到硅橡胶复合材料。