[发明专利]一种提高硅橡胶耐热性能的稀土复合氧化物的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种提高硅橡胶耐热性能的稀土复合氧化物的制备方法，属于无机复合材料制备技术领域。

背景技术：

热氧老化是硅橡胶老化中最重要的一种老化形式。硅橡胶的使用环境大多是在高温空气下，由于热和氧两种因素的共同作用使其发生热氧老化。在热氧老化过程中，热促进了硅橡胶的氧化，而氧促进了硅橡胶的热降解。因此，国内外现行提高硅橡胶耐热老化性能的方法主要有几种：① 改变硅橡胶侧链基团的结构，如引入苯基等，以防止硅橡胶由于侧链基团氧化分解而引起分子主链的交联或降解。这是因为苯基本身不易氧化在硅氧链上形成位阻，使硅氧链较难于成环降解。且由于其共扼效应，阻滞效果更大，因此热分解温度更高。② 在硅橡胶分子主链中引入大体积链段，如碳十硼烷基、亚苯基、亚苯醚基和环二硅氮烷基等，使硫化胶交联键热稳定性提高。③ 在胶料中加入耐热添加剂，如三氧化二铁、二氧化钵、六苯基环三硅氮烷等，以防止侧链氧化交联和主链环化降解。

用液相共沉淀法制备的复合金属氧化物，可显著提高硅橡胶的耐热性。研究认为，复合金属氧化物对提高硅橡胶的耐热性比单一的氧化铁和氧化锡更明显。这是因为制备的复合金属氧化物晶体结构发生了变化，它们除各自会发生作用外，还有协同效应从而起到抑制氧化，提高硅橡胶耐热性的作用。研究表明：相对于未填充的硅橡胶对比试样，稀土氧化物提高了硅橡胶二段硫化后的撕裂强度和100%定伸应力，而对于其拉伸强度和拉断伸长率影响较小，这说明填充稀土氧化物对于硅橡胶常温下力学性能影响不太大。经过250℃×24h热空气老化后，未填充的硅橡胶对比样完全变硬变脆，失去了硅橡胶应有的弹性；而填充稀土氧化物的硅橡胶，则不同程度地保持了硅橡胶的弹性，仍然具有一定的拉伸强度、拉断伸长率和100%定伸应力。经过300℃×24h热空气老化后的硅橡胶进一步比较发现，填充稀土复合氧化物比单一稀土氧化物具有更为优异的热老化性能和综合力学性能。更为重要的是，稀土复合氧化物能制成浅色硅橡胶耐热助剂，可以用于制备对颜色有特殊要求的耐热硅橡胶制品。在硅橡胶中填充稀土复合氧化物后，硅橡胶的微分热失重峰均不同程度的向高温区移动，说明加入稀土复合氧化物，可以不同程度地提高硅橡胶的耐热氧老化性能。

发明内容：

本发明的目的是提供一种廉价优质、高效、易于产业化生产的提高硅橡胶耐热性能的稀土复合氧化物的制备方法。

本发明的制备方法包括两部分：采用共沉淀混合方法低温制备碳酸盐前驱体和高温制备提高硅橡胶耐热性能稀土复合氧化物两个过程。

本发明制备方法通过以下步骤实现：

1.以稀土的盐溶液与锌元素的盐为原料，配成稀土离子浓度为0.05mol/L～2mol/L的混合溶液，混合溶液中稀土盐占质量分数40%～80%，然后加入分散剂溶解，其加入量按质量分数占稀土离子浓度为0.05 mol/L～2mol/L混合溶液的0.1%～3％；

2.将浓度为0.1mol/L～4mol/L的沉淀剂滴加到步骤1中配制的混合溶液中，在滴加过程中保持反应体系的温度为50℃～90℃，滴加速度控制在7ml/min～10ml/min之间，同时施加强烈搅拌，直至反应完毕，pH值达到7～7.5；

3.将上述反应制得的沉淀物经常规洗涤分离后，70℃～110℃干燥6h～24h得到粒径D₅₀＜2μm的前驱体粉末，再将前驱体粉末经300℃温度梯度升温到900℃保温30min～180min，得到粒径D₅₀＜500nm的提高硅橡胶耐热性能稀土复合氧化物。

所述稀土的盐溶液中的稀土为Sc、Y或镧系元素的一种；

所述稀土盐溶液为稀土盐经水溶后的硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐、氯化物、碳酸盐或草酸盐溶液中的一种；

所述锌元素的盐是：Zn(NO3)2·6H2O

所述分散剂为聚乙二醇（PEG），聚乙二醇采用PEG200、PEG400、PEG4000、PEG6000、PEG20000中的一种；

所述沉淀剂为碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸钙或氨水溶液其中的一种；

所述将前驱体粉末经300℃温度梯度升温到900℃为：从室温经30min升温到300℃，保温1小时；从300℃经30min升温到600℃，保温1小时；从600℃经30min升温到900℃，保温1小时。

本发明提供的一种提高硅橡胶耐热性能稀土复合氧化物的制备方法具有以下优点：