專利名稱：：一種高溫硫化硅橡膠及其快速制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種硅橡膠材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：硅橡膠是以Si-0單元為主鏈，以有機(jī)基團(tuán)為側(cè)基的線性聚合物。它是典型的半無機(jī)半有機(jī)聚合物。由于此種特征，賦予了硅橡膠優(yōu)異的性能。如很好的耐高、低溫性能，低壓縮永久變形性，良好的電絕緣性及很好的生理惰性等。但是未經(jīng)添加補(bǔ)強(qiáng)填料的硅橡膠拉伸強(qiáng)度極低，無實(shí)用價(jià)值。由此，要使用硅橡膠則必須添加補(bǔ)強(qiáng)填料?，F(xiàn)有的各種補(bǔ)強(qiáng)填料中，效果最好的是氣相法白炭黑，氣相法白炭黑在硅橡膠中的用量非常大，尤其是在熱硫化硅橡膠中，其添加量可達(dá)40%60%。但氣相法白炭黑價(jià)格昂貴，價(jià)格約硅橡膠生膠的1.53倍，因此限制了硅橡膠的廣泛使用。而已研究的其它填料如碳酸鈣、磨細(xì)的礦物填料等，由于這些填料自身的特性限制了對硅橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用，必須與白炭黑混合使用，并且目前廣泛使用的填料大多呈酸性、中性或弱堿性，使用以上填料制備的硅橡膠復(fù)合材料硫化時(shí)間較長，還需經(jīng)過二次硫化。另一方面，在硅酸鹽建筑材料目前的工業(yè)生產(chǎn)中，人們關(guān)注的重點(diǎn)是在較高的壓力下蒸壓生成結(jié)晶程度較高的水化硅酸鈣，如托貝莫萊石、硬硅鈣石、水石榴石、硅酸鈣石等產(chǎn)物，認(rèn)為其力學(xué)性能較好，而對于在較低的壓力、較短的恒溫時(shí)間，水熱合成結(jié)晶度很低的水化產(chǎn)物，如C-S-H凝膠、CSH(B)等，并沒有得到廣泛重視和應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種高溫硫化硅橡膠及其快速制備方法，要解決傳統(tǒng)工藝中氣相法白炭黑的用量大，價(jià)格昂貴，生產(chǎn)過程中硫化時(shí)間長的技術(shù)問題，并改善橡膠的拉伸性能。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種高溫硫化硅橡膠，它的原料按質(zhì)量份配比如下甲基乙烯基硅橡膠生膠100份；氣相法白炭黑2040份；水化硅酸f丐粉體1545份；雙，二五11.5份；羥基硅油515份；上述水化硅酸鈣粉體是以石英砂為硅質(zhì)材料，生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為i:1，水固比為5e:i，經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱合成，并干燥而成的白色粉體。這種高溫硫化硅橡膠，它的原料按質(zhì)量份的最佳配比如下甲基乙烯基硅橡膠生膠100份；氣相法白炭黑30份水化硅酸鈣粉體雙，二五30份1.2份羥基硅油10份；上述水化硅酸鈣粉體是以石英砂為硅質(zhì)材料，生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為i:1，水固比為5e:i，經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱合成，并干燥而成的白色粉體。這種高溫硫化硅橡膠的快速制備方法，制備步驟如下步驟一，水化硅酸鈣粉體的制備以石英砂為硅質(zhì)材料，以生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為l:1，水固比為56:l，在反應(yīng)釜中保持(100180)士5。C的溫度，經(jīng)升溫、恒溫2h10h、降溫、卸料、過濾、干燥、打散，動(dòng)態(tài)水熱合成水化硅酸鈣粉體備用；步驟二，混煉在開煉機(jī)上依次加入生膠、水化硅酸鈣粉體、氣相法白炭黑、羥基硅油、雙，二五進(jìn)行混煉，而后進(jìn)行割膠混煉，最后回厚，成混煉膠片；步驟三，一段硫化混煉膠停放224小時(shí)后置于硫化機(jī)上硫化，硫化溫度為185"C、硫化時(shí)間為22.5min;步驟四，二段硫化硫化溫度為200°C、硫化時(shí)間為4h?？墒÷圆襟E四。本發(fā)明改善硅橡膠性能的機(jī)理本發(fā)明選用廣泛易得的石英砂作為原料，采用動(dòng)態(tài)水熱合成工藝，在水熱條件下，石英砂堅(jiān)硬外殼被打破，Si(^溶解在溶液中，硅氧四面體解聚，水解產(chǎn)生活性硅，易于與生石灰等堿類物質(zhì)反應(yīng)生成水化硅酸鈣(C-S-H)，經(jīng)升溫、恒溫、降溫、卸料、過濾、干燥、打散，制得超細(xì)、多孔、大比表面積的水化硅酸鈣粉體。由于其較小的粒徑，當(dāng)水化硅酸鈣粉體填充到硅橡膠時(shí)產(chǎn)生了補(bǔ)強(qiáng)、增容作用。此外合成的水化硅酸鈣粉體含有大量結(jié)晶水，表面有部分的羥基存在，可與硅橡膠主鏈發(fā)生鍵合作用。合成的水化硅酸鈣粉體堿性較高，其中出釜時(shí)的過濾液pH為13，堿性物質(zhì)可促進(jìn)硫化，與顯酸性的白炭黑相比，可縮短硫化時(shí)間。水化硅酸鈣粉體可去除硫化劑分解產(chǎn)生的物質(zhì)，由此可免去二次硫化的工藝。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明將水化硅酸鈣粉體作為高溫硫化硅橡膠的填料，部分取代氣相法白炭黑。與氣相法白炭黑相比，生產(chǎn)工藝簡單，可明顯的促進(jìn)硫化，縮短硫化時(shí)間。此外，水化硅酸鈣粉體有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用，還可除去硫化劑分解產(chǎn)生的物質(zhì)，由此可免去二次硫化的工藝。本發(fā)明采用雙，二五做為硫化劑，雙，二五的化學(xué)名2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧基)己烷，是乙烯基硅橡膠有效的高溫硫化劑，能使產(chǎn)品的抗張強(qiáng)度和硬度均高，拉伸和壓縮變形也比較低。本發(fā)明高溫硫化硅橡膠的測試結(jié)果其中以12(TC、10h的水化硅酸鈣粉體，(指由石英砂和生石灰做原料在蒸壓釜里經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱反應(yīng)恒溫10h所制得的水化硅酸鈣粉體)，摻量是生膠的30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))所制硅橡膠的效果最好，其進(jìn)行一次硫化和二次硫化后的性能測試結(jié)果如下拉伸強(qiáng)度(MPa)扯斷伸長率(％)撕裂強(qiáng)度(kN/m)邵爾A硬度一次硫化5.4457511.0946二次硫化5.6140011.2564在膠料只進(jìn)行一次硫化的條件下，添加水化硅酸鈣粉體與不添加時(shí)制備的硅橡膠的性能相比(添加時(shí)，硫化時(shí)間為2min;不添加水化硅酸f丐粉體時(shí)，硫化時(shí)間為10min)，測試結(jié)果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>上述測試結(jié)果表明添加水化硅酸鈣后，硫化時(shí)間明顯縮短，橡膠的拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長率等性能均有明顯提高。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:高溫硫化硅橡膠的原料按質(zhì)量份配比如下甲基乙烯基硅橡膠生膠100份；氣相法白炭黑30份;水化硅酸鈣粉體30份;硫化劑雙，二五1.2份；羥基硅油10份；上述水化硅酸鈣粉體是以石英砂為硅質(zhì)材料，生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為i:i，水固比為5:1，120士5t:的條件下經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱合成、并干燥而成的白色粉體。實(shí)施例2:高溫硫化硅橡膠的原料按質(zhì)量份配比如下甲基乙烯基硅橡膠生膠100份；氣相法白炭黑30份;水化硅酸鈣粉體15份;硫化劑雙，二五1.2份；羥基硅油10份；上述水化硅酸鈣粉體是以石英砂為硅質(zhì)材料，生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為i:i，水固比為5:1，120士5t:的條件下經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱合成、并干燥而成的白色粉體。實(shí)施例3:高溫硫化硅橡膠的原料按質(zhì)量份配比如下甲基乙烯基硅橡膠生膠100份；氣相法白炭黑30份;水化硅酸鈣粉體30份;硫化劑雙，二五1.2份；羥基硅油10份；上述水化硅酸鈣粉體是以石英砂為硅質(zhì)材料，生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為i:i，水固比為e:1，180士5t:的條件下經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱合成、并干燥而成的白色粉體。實(shí)施例4:高溫硫化硅橡膠的原料按質(zhì)量份配比如下甲基乙烯基硅橡膠生膠100份；硫化劑雙，二五l份；羥基硅油8份；上述水化硅酸鈣粉體是以石英砂為硅質(zhì)材料，生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為i:1，水固比為5:1，120士5t:的條件下經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱合成、并干燥而成的白色粉體。實(shí)施例5:高溫硫化硅橡膠的原料按質(zhì)量份配比如下甲基乙烯基硅橡膠生膠100份；氣相法白炭黑40份；水化硅酸f丐粉體15份；硫化劑雙，二五1.2份；羥基硅油12份；上述水化硅酸鈣粉體是以石英砂為硅質(zhì)材料，生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為i:1，水固比為5:1，120士5t:的條件下經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱合成、并干燥而成的白色粉體。高溫硫化硅橡膠的制備步驟如下步驟(1)、水化硅酸鈣粉體的制備以石英砂為硅質(zhì)材料，Si02含量99.09%，石英砂的用量106.lg。以生石灰為鈣質(zhì)材料，石灰的游離CaO含量為90.76%，石灰用量108.2g。鈣硅摩爾比為l:1，水固比為56:l，上述配比可根據(jù)選用原材料的差異，進(jìn)行調(diào)整，該調(diào)整技術(shù)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知技術(shù)。在反應(yīng)釜中保持(100180)士5。C的溫度，經(jīng)升溫、恒溫2h10h、降溫、卸料、過濾、干燥、打散，動(dòng)態(tài)水熱合成水化硅酸鈣粉體備用；步驟(2)、混煉在開煉機(jī)X(S)K-160上加入原料進(jìn)行混煉，加料順序?yàn)樯z-水化硅酸鈣粉體-氣相法白炭黑-羥基硅油-硫化劑。輥溫低于5(TC，混煉時(shí)間2030min，割膠混煉，最后回厚，成混煉膠片。步驟(3)、一段硫化混煉膠停放2小時(shí)后置于硫化機(jī)上硫化，硫化溫度為185°C、硫化時(shí)間為2min。步驟(4)、二段硫化硫化溫度為200°C、硫化時(shí)間為4h。上述步驟(4)可以省略。權(quán)利要求一種高溫硫化硅橡膠，其特征在于它的原料按質(zhì)量份配比如下甲基乙烯基硅橡膠生膠100份；氣相法白炭黑20～40份；水化硅酸鈣粉體15～45份；雙，二五1～1.5份；羥基硅油5～15份；上述水化硅酸鈣粉體是以石英砂為硅質(zhì)材料，生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為1∶1，水固比為5～6∶1，經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱合成，并干燥而成的白色粉體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫硫化硅橡膠，其特征在于它的原料按質(zhì)量份配比如甲基乙烯基硅橡膠生膠100份；氣相法白炭黑30份;水化硅酸鈣粉體30份;雙，二五1.2份；羥基硅油10份；上述水化硅酸鈣粉體是以石英砂為硅質(zhì)材料，生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為i:1，水固比為5e:i，經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱合成，并干燥而成的白色粉體。3.—種如權(quán)利要求i所述高溫硫化硅橡膠的快速制備方法，其特征在于制備步驟如下步驟一，水化硅酸鈣粉體的制備以石英砂為硅質(zhì)材料，以生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為l:1，水固比為56:l，在反應(yīng)釜中保持(100180)±5"的溫度，經(jīng)升溫、恒溫2h10h、降溫、卸料、過濾、干燥、打散，動(dòng)態(tài)水熱合成水化硅酸鈣粉體備用；步驟二，混煉在開煉機(jī)上依次加入生膠、水化硅酸鈣粉體、氣相法白炭黑、羥基硅油、雙，二五進(jìn)行混煉，而后進(jìn)行割膠混煉，最后回厚，成混煉膠片；步驟三，一段硫化混煉膠停放224小時(shí)后置于硫化機(jī)上硫化，硫化溫度為185°C、硫化時(shí)間為22.5min;步驟四，二段硫化硫化溫度為20(TC、硫化時(shí)間為4h。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高溫硫化硅橡膠的快速制備方法，其特征在于省略步驟四。全文摘要一種高溫硫化硅橡膠及其快速制備方法，它的原料按質(zhì)量份配比如下甲基乙烯基硅橡膠生膠100份、氣相法白炭黑30份、水化硅酸鈣粉體30份、雙，二五1.2份、羥基硅油10份。上述水化硅酸鈣粉體是以石英砂為硅質(zhì)材料，生石灰為鈣質(zhì)材料，鈣硅摩爾比為1∶1，水固比為5～6∶1，經(jīng)動(dòng)態(tài)水熱合成，并干燥而成的白色粉體。本發(fā)明將水化硅酸鈣粉體作為高溫硫化硅橡膠的填料，部分取代氣相法白炭黑。與氣相法白炭黑相比生產(chǎn)工藝簡單，可明顯促進(jìn)硫化，縮短硫化時(shí)間。此外，水化硅酸鈣粉體有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用，還可除去硫化劑分解產(chǎn)生的物質(zhì)，由此可免去二次硫化的工藝。文檔編號(hào)C08K3/34GK101775218SQ200910312960公開日2010年7月14日申請日期2009年12月31日優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日發(fā)明者彭小芹,楊濤,顧淑英,黃偉,黃濤申請人:重慶大學(xué)