專利名稱：：具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種熱硫化硅橡膠，尤其涉及一種具有耐輻照性能的高強(qiáng)度過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠及其制備方法，屬于橡膠制作
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的橡膠受到高能輻照的作用會(huì)使橡膠大分子產(chǎn)生斷鏈或交聯(lián)反應(yīng)等一系列結(jié)構(gòu)上的變化，其變化形式的增多和變化程度的加快，會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致各種老化現(xiàn)象的發(fā)生，從而失效。近來(lái)隨著各大飛機(jī)制造公司大力發(fā)展軍民用飛機(jī)，對(duì)適合高空環(huán)境的橡膠制品和橡膠零件的需求量增大，而現(xiàn)有的橡膠制作技術(shù)已不能滿足人們對(duì)具有耐輻照性能橡膠的需要。硅橡膠是重要的橡膠產(chǎn)品之一，它具有許多獨(dú)特而優(yōu)異的性能，如耐高低溫、耐紫外、耐輻照、耐候、電絕緣、高透氣性、生理惰性等，因此，硅橡膠在航空航天、電子電器、輕工、機(jī)械、建筑、化工、醫(yī)學(xué)、日用品等方面得到了廣泛的應(yīng)用。但是，它們也如同普通橡膠一樣在受到輻照的時(shí)候發(fā)生老化。因此，并不適合作為橡膠材料用在核工業(yè)或者需要接觸強(qiáng)輻射的工業(yè)中。為了克服這樣的缺點(diǎn)，使用甲基苯基聚硅氧烷來(lái)替代傳統(tǒng)的二甲基聚硅氧烷是種較好的選擇。中國(guó)專利CN1970636A與美國(guó)專利US5196228A等均選用苯基硅橡膠為生膠制備具有耐輻照性能的橡膠。事實(shí)上，甲基苯基聚硅氧烷類橡膠提高了耐輻照性能。然而，它們不容易硫化，并且表現(xiàn)出明顯的低回彈性與機(jī)械強(qiáng)度。美國(guó)專利US3876605在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，在甲基苯基聚硅氧烷主鏈上增加乙烯基基團(tuán)，提高了該類橡膠的硫化性能和機(jī)械強(qiáng)度。但是以上各專利所述的橡膠含有大量的苯基，會(huì)在使用過(guò)程及產(chǎn)品廢棄處理過(guò)程中形成"二次污染"，對(duì)環(huán)境造成潛在的危害。中國(guó)專利CN100999598A選用鉛化合物與Y射線吸收劑協(xié)同使用，提高了乙丙橡膠電纜料的耐Y強(qiáng)射線輻照性能、耐熱性能。但是該類材料選用2，4-二羥基二苯甲酮為小分子量有機(jī)物質(zhì)，在受熱或低真空度情況下極容易揮發(fā)，從而降低該類材料的耐輻照性能。而且，該專利所述耐Y射線吸收劑與鉛化合物均對(duì)環(huán)境存在著潛在危害。美國(guó)專利US6608319B2選用碳化鴇、碳化硼作為Y射線的屏蔽材料，并在硫酸鋇、金剛石和鈀絨等物質(zhì)的存在下制備了具有良好耐高輻照的室溫硫化硅橡膠。該專利所述橡膠組份復(fù)雜，制備工藝繁瑣。基于此，選擇對(duì)環(huán)境不存在潛在危害的耐輻照劑并結(jié)合無(wú)毒無(wú)害的甲基聚硅氧烷為主要成分，開發(fā)出一種具有良好的耐輻照性能的高強(qiáng)度熱硫化硅橡膠，具有較好的研究意義和應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠及其制備方法，以適應(yīng)航空航天、電子電氣等領(lǐng)域?qū)ο鹉z耐輻照性能的需要，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明所述具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，由硅橡膠生膠、抗輻照劑、氣相法白炭黑、集中交聯(lián)劑、硫化劑混合制成；其特征在于所述耐輻照熱硫化硅橡膠的組分以重量份計(jì)為硅橡膠生膠100份、抗輻照劑10-60份、氣相法白炭黑40-70份、集中交聯(lián)劑2-7份、硫化劑0.5-2.5份。上述進(jìn)一步優(yōu)選的方式是所述耐輻照熱硫化硅橡膠的組分以重量份計(jì)為硅橡膠生膠100份、抗輻照劑20份、氣相法白炭黑60份、集中交聯(lián)劑2.5份、硫化劑1.5份。上述硅橡膠生膠優(yōu)選甲基乙烯基硅橡膠，其乙烯基含量以重量比計(jì)為0.01%-0.1%，分子量50萬(wàn)以上。上述抗輻照劑為稀土氧化物；進(jìn)一步優(yōu)選氧化釔、氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿或氧化镥；或者是氧化釔、氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿或氧化镥之間任意重量比例的共混物；或者是氧化釔、氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿或氧化镥與市售氧化鉍或/和硫酸鋇的任意重量比例的共混物；最優(yōu)選氧化釔、氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪或氧化釓。上述氣相法白炭黑優(yōu)選美國(guó)卡博特公司產(chǎn)的TS530。上述集中交聯(lián)劑優(yōu)選粘度1500mm7s、Vi重量比含量11.5%的多乙烯基硅油。上述硫化劑優(yōu)選過(guò)氧化物2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過(guò)氧化己烷。本發(fā)明中的甲基乙烯基硅橡膠中的乙烯基含量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致過(guò)度硫化，硅橡膠的彈性降低；如果含量過(guò)低，則硅橡膠硫化效果差。所以其乙烯基含量應(yīng)該在O.1-0.01%。甲基乙烯基硅橡膠的分子量與橡膠的整體機(jī)械性能相關(guān)，分子量應(yīng)該在50萬(wàn)以上。本發(fā)明中的硫化劑選過(guò)氧化物2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過(guò)氧化己烷，過(guò)氧化物如果用量過(guò)多，產(chǎn)生過(guò)硫化現(xiàn)象，硅橡膠發(fā)脆，彈性降低；如果用量過(guò)少，則橡膠不能硫化。所以其用料的重量份數(shù)為0.5-2.5份。本發(fā)明中的集中交聯(lián)劑為多乙烯基硅油，起著提高撕裂強(qiáng)度、綜合強(qiáng)度的作用。但是用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致硅橡膠發(fā)脆變硬，彈性降低；用量過(guò)少，則橡膠綜合性能較差。所以其用料的重量分?jǐn)?shù)為2-7份。本發(fā)明中的氣相法白炭黑如果用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致橡膠硬度大彈性降低，用量過(guò)少會(huì)導(dǎo)致橡膠硬度小，達(dá)不到最佳的補(bǔ)強(qiáng)效果。所以其用料的重量份數(shù)為40-70份。本發(fā)明中的抗輻照劑為稀土氧化物。用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致橡膠彈性降低，所以其用料的重量分?jǐn)?shù)為10-60份。本發(fā)明所述具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于先將組分量的硅橡膠生膠、氣相法白炭黑、抗輻照劑依次加到混煉機(jī)上，在室溫下混煉30±5分鐘，再將混煉后的材料在160士5t:下熱處理1±0.5小時(shí)，然后將其冷卻到室溫后加入組分量的集中交聯(lián)劑、硫化劑，再混煉均勻，得具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠基料，用該基料進(jìn)行硫化模壓即制得具有耐輻照性能的熱硫化硅橡膠制品。本發(fā)明提供的硅橡膠不僅具有優(yōu)良的耐輻照性能，而且具有較好的機(jī)械力學(xué)性能。特別是選擇了對(duì)環(huán)境無(wú)害的材料，因而是一種環(huán)保的硅橡膠。本發(fā)明選用無(wú)毒及耐高低溫、耐候、電絕緣、生理惰性的甲基乙烯基硅橡膠為熱硫化硅橡膠生膠，使所制備的硅橡膠具有良好的性能和廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明選用無(wú)毒的稀土氧化物作為抗輻照劑，該類材料具有良好的Y射線吸收性能，改善了氧化鉛等材料吸收范圍窄的缺點(diǎn)；該類材料能夠耐受強(qiáng)的Y射線輻照，使硅橡膠整體呈現(xiàn)出良好的耐輻照性能；該類材料還能在一定程度上改善硅橡膠材料的耐熱老化性能。本發(fā)明以生膠為主要材料，經(jīng)過(guò)添加耐輻照劑從而制成具有耐輻照性能的硅橡膠，該橡膠材料環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)500KGy輻照之后拉伸強(qiáng)度為6MPa以上，撕裂強(qiáng)度為20KN/m以上，可用于生產(chǎn)各種耐輻照橡膠制品，包括橡膠襯墊、密封零件、減震緩沖件、隔套、膜片等多類產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于航空航天、核工業(yè)、電子通訊、化工、醫(yī)學(xué)、船舶等多種領(lǐng)域中的有高能輻射的環(huán)境中，具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。具體實(shí)施方式實(shí)施例1以重量份(千克)計(jì)分別稱取如下組分硅橡膠生膠(甲基乙烯基硅橡膠，其乙烯基含量以重量比計(jì)為0.01%-0.1%，分子量50萬(wàn)以上)100份、抗輻照劑(氧化鈰)20份、氣相法白炭黑(美國(guó)卡博特公司產(chǎn)的TS530)60份、集中交聯(lián)劑(粘度1500mm7s、Vi重量比含量11.5%的多乙烯基硅油)2.5份、硫化劑(2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過(guò)氧化己烷)1.5份。先將組分量的硅橡膠生膠、氣相法白炭黑、抗輻照劑依次加到混煉機(jī)上，在室溫下混煉30分鐘，再將混煉后的材料在16(TC下熱處理1小時(shí)，然后將其冷卻到室溫后加入組分量的集中交聯(lián)劑、硫化劑，再混煉均勻，得具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠基料，用該基料進(jìn)行硫化模壓即制得具有耐輻照性能的熱硫化硅橡膠制品。實(shí)施例2具體操作方式與例1相同化釔。實(shí)施例3具體操作方式與例1相同化釓。實(shí)施例4具體操作方式與例1相同化鈰與氧化釔等重量比的混合物。實(shí)施例5具體操作方式與例1相同化鈰與硫酸鋇等重量比的的混合物對(duì)上述實(shí)施例15所得具有耐輻照性能的熱硫化硅橡膠制品的性能測(cè)試1.輻照性能輻照源為6°Co-Y射線輻照(山東省農(nóng)科院原子能應(yīng)用研究所提供)。樣品在空氣中接受輻照總劑量500kGy，輻射劑量率50Gy/min.[OO39]2.力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度和伸長(zhǎng)率按GB/T528-1998測(cè)試；撕裂強(qiáng)度按GB/T529-1999測(cè)試；，不同之處在于耐輻照劑組分配比方面將氧化鈰換成氧，不同之處在于耐輻照劑組分配比方面將氧化鈰換成氧，不同之處在于耐輻照劑組分配比方面將氧化鈰換成氧，不同之處在于耐輻照劑組分配比方面將氧化鈰換成氧硬度按GB/T531-1999測(cè)試。結(jié)果見表1和表2。表l耐輻照熱硫化硅橡膠用料配比(重量份數(shù))<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例6以重量份(千克)計(jì)分別稱取如下組分硅橡膠生膠(甲基乙烯基硅橡膠，其乙烯基含量以重量比計(jì)為0.01%-0.1%，分子量50萬(wàn)以上)100份、抗輻照劑(氧化禮)50份、氣相法白炭黑(美國(guó)卡博特公司產(chǎn)的TS530)70份、集中交聯(lián)劑(粘度1500mm7s、Vi重量比含量11.5%的多乙烯基硅油)6.5份、硫化劑(2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過(guò)氧化己烷)2.5份。先將組分量的硅橡膠生膠、氣相法白炭黑、抗輻照劑依次加到混煉機(jī)上，在室溫下混煉30分鐘，再將混煉后的材料在16(TC下熱處理1小時(shí)，然后將其冷卻到室溫后加入組分量的集中交聯(lián)劑、硫化劑，再混煉均勻，得具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠基料，用該基料進(jìn)行硫化模壓即制得具有耐輻照性能的熱硫化硅橡膠制品。實(shí)施例7以重量份(千克)計(jì)分別稱取如下組分硅橡膠生膠(甲基乙烯基硅橡膠，其乙烯基含量以重量比計(jì)為0.01%-0.1%，分子量50萬(wàn)以上)100份、抗輻照劑(氧化鑭)10份、氣相法白炭黑(美國(guó)卡博特公司產(chǎn)的TS530)40份、集中交聯(lián)劑(粘度1500mm7s、Vi重量比含量11.5%的多乙烯基硅油)2份、硫化劑(2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過(guò)氧化己烷)1.0份。先將組分量的硅橡膠生膠、氣相法白炭黑、抗輻照劑依次加到混煉機(jī)上，在室溫下混煉30分鐘，再將混煉后的材料在16(TC下熱處理1小時(shí)，然后將其冷卻到室溫后加入組分量的集中交聯(lián)劑、硫化劑，再混煉均勻，得具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠基料，用該基料進(jìn)行硫化模壓即制得具有耐輻照性能的熱硫化硅橡膠制品。權(quán)利要求一種具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，由硅橡膠生膠、抗輻照劑、氣相法白炭黑、集中交聯(lián)劑、硫化劑混合制成；其特征在于所述耐輻照熱硫化硅橡膠的組分以重量份計(jì)為硅橡膠生膠100份、抗輻照劑10-60份、氣相法白炭黑40-70份、集中交聯(lián)劑2-7份、硫化劑0.5-2.5份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，其特征在于所述耐輻照熱硫化硅橡膠的組分以重量份計(jì)為硅橡膠生膠100份、抗輻照劑20份、氣相法白炭黑60份、集中交聯(lián)劑2.5份、硫化劑1.5份。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，其特征在于所述硅橡膠生膠選甲基乙烯基硅橡膠，其乙烯基含量以重量比計(jì)為0.01%-0.1%，分子量50萬(wàn)以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，其特征在于所述抗輻照劑為稀土氧化物。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，其特征在于所述稀土氧化物是氧化釔、氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿或氧化镥；或者是氧化釔、氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿或氧化镥之間任意重量比例的共混物；或者是氧化釔、氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化鈥、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿或氧化镥與市售氧化鉍或/和硫酸鋇的任意重量比例的共混物。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，其特征在于所述稀土氧化物是氧化釔、氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪或氧化釓。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，其特征在于所述氣相法白炭黑為美國(guó)卡博特公司產(chǎn)的TS530。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，其特征在于所述集中交聯(lián)劑是粘度1500mm7s、Vi重量比含量11.5%的多乙烯基硅油。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，其特征在于所述硫化劑為過(guò)氧化物2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過(guò)氧化己烷。10.權(quán)利要求1或2所述具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠的制備方法，其特征在于先將組分量的硅橡膠生膠、氣相法白炭黑、抗輻照劑依次加到混煉機(jī)上，在室溫下混煉30±5分鐘，再將混煉后的材料在160士5t:下熱處理1±0.5小時(shí)，然后將其冷卻到室溫后加入組分量的集中交聯(lián)劑、硫化劑，再混煉均勻，得具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠基料，用該基料進(jìn)行硫化模壓即制得具有耐輻照性能的熱硫化硅橡膠制品。全文摘要本發(fā)明公開了一種具有耐輻照性能的過(guò)氧化型熱硫化硅橡膠，其組分以重量份計(jì)為硅橡膠生膠100份、抗輻照劑10-60份、氣相法白炭黑40-70份、集中交聯(lián)劑2-7份、硫化劑0.5-2.5份。本發(fā)明的具有耐輻照性能的熱硫化硅橡膠以甲基乙烯基硅橡膠為主要材料經(jīng)改性制成，該橡膠環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)500KGy輻照之后拉伸強(qiáng)度為6MPa以上，撕裂強(qiáng)度為20KN/m以上，可用于生產(chǎn)各種耐輻照性能的橡膠制品，包括橡膠襯墊、密封零件、減震緩沖件、隔套、膜片等多類產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于航空航天、核工業(yè)、電子通訊、化工、醫(yī)學(xué)、船舶等多種領(lǐng)域中的有高能輻射的環(huán)境中，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值。文檔編號(hào)C08K3/00GK101717581SQ20091001949公開日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年11月3日優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日發(fā)明者馮圣玉,刁屾,盧海峰申請(qǐng)人:山東大學(xué)