一种耐温绝缘硅橡胶及其制备方法和耐温绝缘胶带

技术领域

本发明涉及硅橡胶技术领域，具体涉及一种耐温绝缘硅橡胶及其制备方法和耐温绝缘胶带。

背景技术

目前，绝缘胶带已经工业生产和日常生活中得到了广泛的应用。随着社会的发展和科技的进步，人们绝缘胶带对硅橡胶的要求也越来越高。硅橡胶由于其具有较佳的综合性能，可用于制作绝缘胶带。然而，现有技术中的绝缘胶带仍常存在力学性能和耐温性能不好等缺陷，绝缘性有待提高，且使用寿命不长存在安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种耐温绝缘硅橡胶，该耐温绝缘硅橡胶具有良好的力学性能、热稳定性和耐漏电起痕性能，绝缘性好，使用寿命长。

本发明的另一目的在于提供一种耐温绝缘硅橡胶的制备方法，制备方法简单，操作控制方便，生产效率高，生产成本低，产品质量稳定，可大规模工业化生产。

本发明的再一目的在于提供一种耐温绝缘胶带，该耐温绝缘胶带具有良好的力学性能、热稳定性和耐漏电起痕性能，绝缘性好，使用寿命长，可对电缆实现良好的粘附和保护，实用性强。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种耐温绝缘硅橡胶，包括如下重量份的原料：

进一步的，所述甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.02-0.10％，分子量为60-70万；所述甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.14-0.18％，分子量为55-65万。

本发明中的耐温绝缘硅橡胶通过将甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基硅树脂以及其他原料相配合，使制得的耐温绝缘硅橡胶具有良好的力学性能、绝缘性和热稳定性；其中采用的甲基乙烯基硅橡胶A和甲基乙烯基硅橡胶B的高分子量，主链较长，分子间作用力大，可有效提高耐温绝缘硅橡胶的机械强度，通过严格控制低乙烯基含量和高乙烯基含量的甲基乙烯基硅橡胶的混合比例，能使制得的硅橡胶具有良好的拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度等综合性能；甲基硅树脂可以提高硅橡胶的交联密度和热老化性能，提高硅橡胶的交联密度的增大，硅橡胶的耐漏电起痕性能也逐渐提高，并有助于提升硅橡胶的力学性能。所述甲基硅树脂优选但不限于为Wacker甲基硅树脂SILRES MK。

进一步的，所述结构控制剂由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二甲氧基硅烷按照重量比10-12：2.5-3.5组成。本发明通过采用上述结构控制剂，将二甲基二甲氧基硅烷和端羟基聚二甲基硅氧烷相配合，有效地控制混炼胶与白碳黑之间的结构化作用，改善硅橡胶力学性能和加工性能，延长胶料的存放期。更进一步的，所述端羟基聚二甲基硅氧烷的羟基含量为7.0-9.0％。

进一步的，所述交联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。本发明通过采用上述交联剂，可改善氢氧化铝、填充剂、纳米二氧化钛等原料与在甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B以及甲基硅树脂体系中的分散性及粘合力，改善其与甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B以及甲基硅树脂他树脂之间的相容性，并提高的耐温绝缘硅橡胶的机械、电学和耐候候等性能。

进一步的，所述填充剂为云母粉。本发明通过采用云母粉作为填充剂，能与有机硅橡胶或有机硅树脂形成复配物，遇到高温时转化为机械强度和绝缘性能良好的陶瓷性物质，采用其与其他原料相配合制得的耐温绝缘硅橡胶的电线电缆，即使在火灾烧毁后仍然保持原有的绝缘状态。

进一步的，所述硫化剂为双二四硫化剂。本发明通过采用双二四硫化剂作为硫化剂，分解温度低，分解速度快，且抗黄性好。

进一步的，所述纳米二氧化钛的粒径为10-30nm。本发明采用纳米二氧化钛与其他原料相配合，提高了硅橡胶的化学稳定性和热稳定性，并提供了耐温绝缘硅橡胶的防紫外线功能，添加了纳米二氧化钛的硅橡胶与未改性的硅橡胶相比，经过相同能量剂量的质子辐照后，表面颜色加深和表面裂纹损伤的程度均有减少，力学性能的损伤程度下降，表现出明显的抗辐照性能。

进一步的，所述气相白炭黑为改性气相白炭黑，所述改性气相白炭黑通过如下步骤制得：

S1、按照重量份称取25-35份气相白炭黑和1.5-3份氢氧化钾加入到乙醇20-25份和聚乙二醇5-10份组成的混合液中，混合搅拌均匀，在温度为220-280℃的条件下预处理20-40min，得到混合物A，备用；

S2、按照重量份称取5-9份乙烯基三乙氧基硅烷和8-16份碳酸烷基酯加入步骤S1中得到的混合物A中，以400-800r/min的速率搅拌分散均匀，之后再在220-280℃的条件下保温60-90min，过滤、干燥，即得到改性气相白炭黑。

本发明原料中采用的改性气相白炭黑通过上述方法制得，利用上述方法对气相白炭黑进行了有效的改性，经改性处理后的气相白炭黑的部分羟基被有机基团取代，使羟基的值大大降低，而气相白炭黑羟基含量的降低使其表面的疏水效果越好，经改性后的气相白炭黑表面的羟基含量降低，在硅橡胶体系中能够起到增稠和改善流变性的作用，而其中采用的乙烯基三乙氧基硅烷可以较好的将气相白炭黑表面的羟基处理干净；碳酸烷基酯作为有机物，为改性气相白炭黑时提供有机取代基团，促进了气相白炭黑的改性。所述改性气相白炭黑在硅橡胶体系分散性好，并提升了硅橡胶的力学性能和热稳定性。

本发明还提供了一种上述耐温绝缘硅橡胶的制备方法，通过如下步骤制得：

(1)按重量份，将氢氧化铝、填充料、纳米二氧化钛混合，加入交联剂，搅拌均匀，搅拌速度为400-600r/s，搅拌时间为15-25min，得到预混粉体，放置5-7h，待用；

(2)按照重量份，将甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基硅树脂加入真空捏合机中捏合4-8min，将气相白炭黑分成五等份，其中一份气相白炭黑加入真空捏合机中，再加入结构控制剂，搅拌15-25min，粉体吃入成团后，再将剩余的气相白炭黑分四次投入，成团后升温至95-105℃炼胶，炼胶时在-(0.08-0.09)MPa真空条件下炼制50-70min；

(3)往捏合机中分两次加入步骤(1)中制得的预混粉体，每次加入后在-(0.08-0.09)MPa真空条件下炼制25-35min；然后出料，开炼均匀，下辊，静置90-150min；开炼均匀，于150目滤网过滤，放置7-8h，得到混合胶；

(4)将步骤(3)得到的混炼胶开炼加硫，加入硫化剂，开炼均匀，下辊，得到耐温绝缘硅橡混炼胶。

本发明中的耐温绝缘硅橡胶通过采用上述步骤制得，其制备方法简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，通过控制各原料配比，并控制具体步骤及工艺参数，使制得的耐温绝缘硅橡胶具有良好的具有良好的力学性能、热稳定性和耐漏电起痕性能，绝缘性好，使用寿命长。

本发明还提供一种耐温绝缘胶带，所述耐温绝缘胶带采用上述耐温绝缘硅橡胶制得，在制备耐温绝缘胶带时需先将耐温绝缘硅橡胶加压硫化放入准备好的压延机的第一辊与第二辊中间，穿插玻璃纤维布与压延机的第二辊与第三辊之间，开动机器后耐温绝缘硅橡胶附着于玻璃纤维布上，之后置于烘箱中硫化成型，得到压延布；再将压延布涂布胶水，涂布温度为80-100℃，再贴合隔离纸，收卷，再切成相应宽度规格产品，即得耐温绝缘胶带。本发明通过上述步骤制得耐温绝缘胶带，将耐温绝缘硅橡胶附着于玻璃纤维布。玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，可作为增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料，具有良好的隔热、防火、阻燃。该材料在遭到火焰燃烧时吸收大量热量并能阻止火焰穿过、隔绝空气。

本发明的有益效果在于：本发明的耐温绝缘硅橡胶具有良好的力学性能、热稳定性和耐漏电起痕性能，绝缘性好，使用寿命长；该耐温绝缘硅橡胶的制备方法简单，操作控制方便，生产效率高，生产成本低，产品质量稳定，可大规模工业化生产；采用该耐温绝缘硅橡胶制得的耐温绝缘胶带，具有良好的力学性能、热稳定性和耐漏电起痕性能，可对电缆实现良好的粘附和保护，绝缘性和阻燃性好，实用性强。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1

一种耐温绝缘硅橡胶，包括如下重量份的原料：

进一步的，所述甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.05％，分子量为64万；所述甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.15％，分子量为61万。所述甲基硅树脂为Wacker甲基硅树脂SILRES MK。

进一步的，所述结构控制剂由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二甲氧基硅烷按照重量比12：3组成。所述端羟基聚二甲基硅氧烷的羟基含量为8.0％。

进一步的，所述交联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷。所述填充剂为云母粉。

进一步的，所述硫化剂为双二四硫化剂。所述纳米二氧化钛的粒径为10-30nm。

一种上述耐温绝缘硅橡胶的制备方法，通过如下步骤制得：

(1)按重量份，将氢氧化铝、填充料、纳米二氧化钛混合，加入交联剂，搅拌均匀，搅拌速度为500r/s，搅拌时间为20min，得到预混粉体，放置6h，待用；

(2)按照重量份，将甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基硅树脂加入真空捏合机中捏合6min，将气相白炭黑分成五等份，其中一份气相白炭黑加入真空捏合机中，再加入结构控制剂，搅拌20min，粉体吃入成团后，再将剩余的气相白炭黑分四次投入，成团后升温至100℃炼胶，炼胶时在-0.085MPa真空条件下炼制60min；

(3)往捏合机中分两次加入步骤(1)中制得的预混粉体，每次加入后在-0.085MPa真空条件下炼制30min；然后出料，开炼均匀，下辊，静置120min；开炼均匀，于150目滤网过滤，放置7.5h，得到混合胶；

(4)将步骤(3)得到的混炼胶开炼加硫，加入硫化剂，开炼均匀，下辊，得到耐温绝缘硅橡混炼胶。

一种耐温绝缘胶带，采用上述耐温绝缘硅橡胶制得，在制备耐温绝缘胶带时需先将耐温绝缘硅橡胶加压硫化放入准备好的压延机的第一辊与第二辊中间，穿插玻璃纤维布与压延机的第二辊与第三辊之间，开动机器后耐温绝缘硅橡胶附着于玻璃纤维布上，之后置于烘箱中硫化成型，得到压延布；再将压延布涂布胶水，涂布温度为90℃，再贴合隔离纸，收卷，再切成相应宽度规格产品，即得耐温绝缘胶带。

实施例2

一种耐温绝缘硅橡胶，包括如下重量份的原料：

进一步的，所述甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.02％，分子量为68万；所述甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.17％，分子量为57万。

进一步的，所述结构控制剂由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二甲氧基硅烷按照重量比10：3组成。更进一步的，所述端羟基聚二甲基硅氧烷的羟基含量为8.0％。

进一步的，所述纳米二氧化钛的粒径为10-30nm。

一种上述耐温绝缘硅橡胶的制备方法，通过如下步骤制得：

(1)按重量份，将氢氧化铝、填充料、纳米二氧化钛混合，加入交联剂，搅拌均匀，搅拌速度为400r/s，搅拌时间为25min，得到预混粉体，放置5h，待用；

(2)按照重量份，将甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基硅树脂加入真空捏合机中捏合4min，将气相白炭黑分成五等份，其中一份气相白炭黑加入真空捏合机中，再加入结构控制剂，搅拌15min，粉体吃入成团后，再将剩余的气相白炭黑分四次投入，成团后升温至95℃炼胶，炼胶时在-0.08MPa真空条件下炼制70min；

(3)往捏合机中分两次加入步骤(1)中制得的预混粉体，每次加入后在-0.09MPa真空条件下炼制35min；然后出料，开炼均匀，下辊，静置150min；开炼均匀，于150目滤网过滤，放置7h，得到混合胶；

(4)将步骤(3)得到的混炼胶开炼加硫，加入硫化剂，开炼均匀，下辊，得到耐温绝缘硅橡混炼胶。

一种耐温绝缘胶带，采用上述耐温绝缘硅橡胶制得，在制备耐温绝缘胶带时需先将耐温绝缘硅橡胶加压硫化放入准备好的压延机的第一辊与第二辊中间，穿插玻璃纤维布与压延机的第二辊与第三辊之间，开动机器后耐温绝缘硅橡胶附着于玻璃纤维布上，之后置于烘箱中硫化成型，得到压延布；再将压延布涂布胶水，涂布温度为80℃，再贴合隔离纸，收卷，再切成相应宽度规格产品，即得耐温绝缘胶带。

本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例3

一种耐温绝缘硅橡胶，包括如下重量份的原料：

一种上述耐温绝缘硅橡胶的制备方法，通过如下步骤制得：

(1)按重量份，将氢氧化铝、填充料、纳米二氧化钛混合，加入交联剂，搅拌均匀，搅拌速度为500r/s，搅拌时间为20min，得到预混粉体，放置6h，待用；

(2)按照重量份，将甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基硅树脂加入真空捏合机中捏合6min，将气相白炭黑分成五等份，其中一份气相白炭黑加入真空捏合机中，再加入结构控制剂，搅拌20min，粉体吃入成团后，再将剩余的气相白炭黑分四次投入，成团后升温至100℃炼胶，炼胶时在-0.085MPa真空条件下炼制60min；

(3)往捏合机中分两次加入步骤(1)中制得的预混粉体，每次加入后在-0.085MPa真空条件下炼制30min；然后出料，开炼均匀，下辊，静置120min；开炼均匀，于150目滤网过滤，放置7.5h，得到混合胶；

(4)将步骤(3)得到的混炼胶开炼加硫，加入硫化剂，开炼均匀，下辊，得到耐温绝缘硅橡混炼胶。

本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例4

一种耐温绝缘硅橡胶，包括如下重量份的原料：

进一步的，所述甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基含量为0.10％，分子量为66万；所述甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基含量为0.14％，分子量为56万。

进一步的，所述结构控制剂由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二甲氧基硅烷按照重量比10：3组成。所述端羟基聚二甲基硅氧烷的羟基含量为8.0％。

进一步的，所述纳米二氧化钛的粒径为10-30nm。

一种上述耐温绝缘硅橡胶的制备方法，通过如下步骤制得：

(1)按重量份，将氢氧化铝、填充料、纳米二氧化钛混合，加入交联剂，搅拌均匀，搅拌速度为600r/s，搅拌时间为15min，得到预混粉体，放置7h，待用；

(2)按照重量份，将甲基乙烯基硅橡胶A、甲基乙烯基硅橡胶B和甲基硅树脂加入真空捏合机中捏合8min，将气相白炭黑分成五等份，其中一份气相白炭黑加入真空捏合机中，再加入结构控制剂，搅拌15min，粉体吃入成团后，再将剩余的气相白炭黑分四次投入，成团后升温至105℃炼胶，炼胶时在-0.09MPa真空条件下炼制50min；

(3)往捏合机中分两次加入步骤(1)中制得的预混粉体，每次加入后在-0.09)MPa真空条件下炼制35min；然后出料，开炼均匀，下辊，静置90min；开炼均匀，于150目滤网过滤，放置8h，得到混合胶；

(4)将步骤(3)得到的混炼胶开炼加硫，加入硫化剂，开炼均匀，下辊，得到耐温绝缘硅橡混炼胶。

一种耐温绝缘胶带，采用上述耐温绝缘硅橡胶制得，在制备耐温绝缘胶带时需先将耐温绝缘硅橡胶加压硫化放入准备好的压延机的第一辊与第二辊中间，穿插玻璃纤维布与压延机的第二辊与第三辊之间，开动机器后耐温绝缘硅橡胶附着于玻璃纤维布上，之后置于烘箱中硫化成型，得到压延布；再将压延布涂布胶水，涂布温度为100℃，再贴合隔离纸，收卷，再切成相应宽度规格产品，即得耐温绝缘胶带。

本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例5

一种耐温绝缘硅橡胶，包括如下重量份的原料：

进一步的，所述结构控制剂由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二甲氧基硅烷按照重量比12：3.5组成。所述端羟基聚二甲基硅氧烷的羟基含量为7.0％。

进一步的，所述交联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的按照重量比2:1:1组成。

实施例6

一种耐温绝缘硅橡胶，包括如下重量份的原料：

进一步的，所述结构控制剂由端羟基聚二甲基硅氧烷和二甲基二甲氧基硅烷按照重量比10：2.5组成。所述端羟基聚二甲基硅氧烷的羟基含量为9.0％。

进一步的，所述交联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的按照重量比1.5:1.5:1组成。

本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例7

本实施例与上述实施例3的区别在于：所述气相白炭黑为改性气相白炭黑，所述改性气相白炭黑通过如下步骤制得：

S1、按照重量份称取30份气相白炭黑和2份氢氧化钾加入到乙醇22份和聚乙二醇7份组成的混合液中，搅拌均匀，在温度为260℃的条件下预处理30min，得到混合物A，备用；

S2、按照重量份称取8份乙烯基三乙氧基硅烷和12份碳酸烷基酯加入步骤S1中得到的混合物A中，以600r/min的速率搅拌分散均匀，之后再在260℃的条件下保温75min，过滤、干燥，即得到改性气相白炭黑。

本实施例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。

实施例8

本实施例与上述实施例3的区别在于：所述气相白炭黑为改性气相白炭黑，所述改性气相白炭黑通过如下步骤制得：

S1、按照重量份称取25份气相白炭黑和1份氢氧化钾加入到乙醇20份和聚乙二醇5份组成的混合液中，搅拌均匀，在温度为220℃的条件下预处理40min，得到混合物A，备用；

S2、按照重量份称取5份乙烯基三乙氧基硅烷和8份碳酸烷基酯加入步骤S1中得到的混合物A中，以400r/min的速率搅拌分散均匀，之后再在220℃的条件下保温90min，即得到改性气相白炭黑。

本实施例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。

实施例9

本实施例与上述实施例3的区别在于：所述气相白炭黑为改性气相白炭黑，所述改性气相白炭黑通过如下步骤制得：

S1、按照重量份称取35份气相白炭黑和3份氢氧化钾加加入到乙醇25份和聚乙二醇10份组成的混合液中，搅拌均匀，在温度为280℃的条件下预处理20min，得到混合物A，备用；

S2、按照重量份称取10份乙烯基三乙氧基硅烷和16份碳酸烷基酯加入步骤S1中得到的混合物A中，以800r/min的速率搅拌分散均匀，之后再在280℃的条件下保温60min，过滤、干燥，即得到改性气相白炭黑。

本实施例的其余内容与实施例3相同，这里不再赘述。

取实施例1-4和7-9中步骤(4)制得耐温绝缘硅橡胶胶粒100克，放入模具硫化成型(硫化条件125℃×5min)，得到制片，进行测试性能。

分别对具体实施例1-4中制得的耐温绝缘硅橡胶进行相关性能的测试，测试结果如下表所示：

其中，回弹率按照GB/T 30709-2014测定，拉伸强度按照GB/T528-1998测定，撕裂强度按照DIN53515-1990测定，扯断伸长率按照GB/T 34709-2017测定，邵氏硬度按照GB/T2411-2008，体积电阻率按照GB/T 7113.2-2014。硅橡胶耐漏电起痕试验按照GB/T6553-2003进行，采用恒压法，试验电压分别为3.5kV、45kV。终点判断选用该试验方法中的“终点判断法A”：当通过试样的电流大于60mA时作为电痕击穿。

由上述实施例及性能测试数据可知，实施例2对比实施例1，减少气相白炭黑，增加云母粉，胶料绝缘性能有提高；实施例3对比实施例1，配方调整氢氧化铝和云母粉比例，增加二氧化钛用量，胶料耐漏电起痕数据有提高。

分别对具体实施例7-9中制得的耐温绝缘硅橡胶进行相关性能的测试，测试结果如下表所示：

综上，本发明实施例中制得的耐温绝缘硅橡胶的各项力学性能优越，具有良好的体积电阻率和耐漏电起痕性能，绝缘性好，还具有较好的撕裂强度、拉伸强度、回弹性和伸长率，且耐温性好，可耐300℃以上高温，综合性能优异。

本发明的耐温绝缘硅橡胶具有良好的力学性能、热稳定性和耐漏电起痕性能，绝缘性好，使用寿命长；该耐温绝缘硅橡胶的制备方法简单，操作控制方便，生产效率高，生产成本低，产品质量稳定，可大规模工业化生产；采用该耐温绝缘硅橡胶制得的耐温绝缘胶带，具有良好的力学性能、热稳定性和耐漏电起痕性能，可对电缆实现良好的粘附和保护，绝缘性和阻燃性好，实用性强。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。