[发明专利]可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及硅橡胶复合材料技术领域，具体涉及可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法和应用。本发明公开的可陶瓷化硅橡胶复合材料的原料包括，硅橡胶、氧化硼和/或硼酸、二氧化硅、氧化铝，其中，氧化硼和/或硼酸与硅橡胶的质量比为16～30：45～55。本发明的可陶瓷化硅橡胶复合材料在高温条件下具有良好的尺寸稳定性和力学性能；烧蚀产物在500～1000℃下能支撑两倍自重的载荷，在室温下残余强度优异，弯曲强度≥2.69MPa；在各温度下都具有优异的电绝缘性能，在500～1000℃烧蚀后体积电阻率≥8.7×10¹¹Ω·cm。

技术领域

本发明涉及硅橡胶复合材料技术领域，具体涉及可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

可陶瓷化硅橡胶复合材料是一种新型的高分子耐火材料，常温的功能特性可以满足普通橡胶的应用要求，高温条件下硅橡胶的裂解产物与陶瓷填料发生陶瓷化反应，形成陶瓷相。陶瓷产物在高温条件下能保持稳定的力学性能和优异的体积电阻率，为高温耐火绝缘材料的研制提供了途径。

虽然硅橡胶具有优异的耐高温性能，但是在温度高于300℃的有氧条件下，硅橡胶会裂解转变为松散的无定形二氧化硅，失去力学性能。国内外研究主要是通过在硅橡胶中加入低熔点的玻璃料或者矿物，虽然低熔点的玻璃料或者矿物在高温条件下能够熔融粘结硅橡胶裂解产物，从而保持样品尺寸稳定，但是低熔点玻璃料会引入金属阳离子，导致硅橡胶高温条件下绝缘性能降低，而且产生粘结相的温度较高，硅橡胶在低于玻璃料熔点的温度发生裂解时，材料的强度难以保证。在室温条件下测量烧蚀产物的残余强度，所得数据与工况条件数据存在出入。相关技术中，以低熔点玻璃料或者矿物作为无机填料的可陶瓷化硅橡胶复合材料在高温条件下尺寸稳定性和力学性能较差，并且玻璃料中的金属阳离子高温下熔融电离降低了复合材料的电阻率。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种可陶瓷化硅橡胶复合材料，高温条件下具有良好的力学性能、烧蚀后具有优异的残余强度、在各温度下都具有优异的电绝缘性能。

本发明还提出可陶瓷化硅橡胶复合材料的制备方法和应用。

根据本发明的一个方面，提出了一种可陶瓷化硅橡胶复合材料，所述可陶瓷化硅橡胶复合材料的原料包括，硅橡胶、氧化硼和/或硼酸、二氧化硅、氧化铝，所述氧化硼和/或硼酸与硅橡胶的质量比为16～35：45～55。

根据本发明的第一方面的可陶瓷化硅橡胶复合材料，至少具有以下有益效果：本发明在硅橡胶复合材料中加入氧化硼和/或硼酸，氧化硼、硼酸在高于170℃熔融可产生粘结相，粘结硅橡胶裂解产物，在高于438℃条件下与二氧化硅发生共熔反应，在较低温度下产生粘结相粘结硅橡胶裂解产物和陶瓷填料，保证了复合材料在烧蚀条件下的尺寸稳定性。在高于700℃条件下，氧化硼、硼酸与氧化铝发生反应生成硼酸铝，消耗掉部分粘结相，防止高温条件下粘结相过多，尺寸稳定性和力学性能降低。因此，本发明的可陶瓷化硅橡胶复合材料在高温条件下有良好的尺寸稳定和力学性能，烧蚀后残余强度优异，各个温度下都具有优异的电绝缘性能。

优选地，所述氧化硼和/或硼酸与硅橡胶的质量比为18～32：45～55。

优选地，所述氧化硼和/或硼酸与硅橡胶的质量比为24～30：48～52。

优选地，所述可陶瓷化硅橡胶复合材料，以重量份数计，所述可陶瓷化硅橡胶复合材料的原料包括，硅橡胶45～55份、氧化硼和/或硼酸16～30份、二氧化硅22～38份、氧化铝14～24份。

优选地，所述可陶瓷化硅橡胶复合材料，以重量份数计，所述可陶瓷化硅橡胶复合材料的原料包括，硅橡胶47～52份、氧化硼和/或硼酸18～32份、二氧化硅24～30份、氧化铝16～20份。