本發(fā)明涉及硅橡膠領域，尤其涉及一種高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠及其制備方法。
背景技術：
硅橡膠是指主鏈由硅和氧原子交替構成，硅原子上通常連有兩個有機基團的橡膠，主要品種有：二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠、腈硅橡膠、苯撐硅橡膠和苯醚撐硅橡膠。甲基乙烯基硅橡膠簡稱乙烯基硅橡膠，由于含有少量的乙烯基側鏈，與二甲基硅橡膠相較，可使抗壓縮永久變形性能獲得顯著的改進，低的壓縮變形反映了它作為密封件在高溫下具有較佳的支撐性，這乃是O型圈和墊圈等所必須具備的要求之一；且其工藝性能較好，操作方便，可制成厚制品且壓出、壓延半成品表面光滑，是較常用的一種硅橡膠。在甲基乙烯基硅橡膠的生產(chǎn)過程中，為了使得硅橡膠達到一定的電絕緣性能需要在生膠中加入大量的氫氧化鋁，其作用原理是：當電弧燒灼硅橡膠表面時，硅橡膠表面的濕度顯著提高，氫氧化鋁在加熱到220℃左右會迅速分解出結晶水并吸收大量的熱量，從而降低了硅橡膠表面的溫度，同時分解出的結晶水在Al2O3的催化作用下可與有機材料分解時產(chǎn)生的游離碳發(fā)生反應，生成揮發(fā)的CO、CO2，從而阻止了導電的炭化通道的形成。由于氫氧化鋁加入量過大容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，影響其分散性以及硅橡膠的力學性能、電絕緣性能。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠及其制備方法，其通過。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術方案：
一種高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備方法，包括以下步驟：
1)氫氧化鋁改性：取不同粒徑的氫氧化鋁適量并混合，然后加入表面改性劑并進行攪拌，得到改性氫氧化鋁；
2)碳酸鈣改性：取納米碳酸鈣適量，然后加入表面改性劑并進行攪拌，得到改性納米碳酸鈣；
3)氣相法白炭黑改性：取氣相法白炭黑，然后加入改性硅油并進行攪拌，得到改性氣相法白炭黑；
4)混煉：取適量甲基乙烯基硅橡膠生膠、改性氫氧化鋁、改性納米碳酸鈣、改性氣相法白炭黑、乙烯基硅油、含氫硅油、羥基硅油和脫模劑并進行混煉，得到中間產(chǎn)物；
5)將步驟4)中所得中間產(chǎn)物依次進行出料、返煉和濾膠處理，即完成高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備。
進一步地，所述步驟1)中每100份氫氧化鋁中包含：氫氧化鋁(中位粒徑2μm)20-40份、氫氧化鋁(中位粒徑3μm)20-40份、氫氧化鋁(中位粒徑4μm)20-40份。
進一步地，所述步驟1)中所用的表面改性劑質量為氫氧化鋁質量的1％-3.5％，所述步驟1)中所用的表面改性劑包括KH-560、KH-570、乙烯基三甲氧基硅烷、硬脂酸鈉中的一種或幾種的組合；所述步驟1)中改性條件為：攪拌速度1000r/min、溫度70-90℃，攪拌時間60-90min。
進一步地，所述步驟2)中所用碳酸鈣的比表面積為50-80m2/g。
進一步地，所述步驟2)中所用表面改性劑質量為納米碳酸鈣質量的0.5％-2.5％，所述步驟2)中所用表面改性劑包括脂肪酸和/或脂肪酸鹽，脂肪酸為硬脂酸、月桂酸、油酸中的一種或幾種的組合，所述脂肪酸鹽為硬脂酸鈉、硬脂酸鉀、硬脂酸鋅中的一種或幾種的組合；所述步驟2)中的改性條件為：攪拌速度1000r/min、溫度60-80℃，攪拌時間60-90min。
進一步地，所述步驟3)中所用氣相法白炭黑的比表面積為150-200m2/g。
進一步地，所述步驟3)中所用改性硅油質量為氣相法白炭黑質量的2％-5％，所述步驟3)中所用改性硅油包括氨基改性硅油、聚醚改性硅油或、羥基改性硅油、醇氫基改性硅油中的一種或幾種的組合；所述步驟3中的改性條件為：攪拌速度1000r/min、溫度120-140℃，攪拌時間60-90min。
進一步地，所述步驟4)中的甲基乙烯基硅橡膠生膠、改性氫氧化鋁、改性納米碳酸鈣、氣相法白炭黑的重量比為100：100：10-25：20-30。
進一步地，所述步驟4)中的混煉過程包括初始混煉、高溫混煉和后期混煉，其中后期混煉為一邊混煉一邊冷卻。
本發(fā)明的另一目的是提供一種采用上述方法制備的高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠。
相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果：
①添加的氫氧化鋁為三種不同粒徑的氫氧化鋁配合而成，相對采用單一粒徑的氫氧化鋁而言，不同粒徑的氫氧化鋁顆粒對硅橡膠生膠分子鏈間空隙具有更好的填充作用，且成本更低，再經(jīng)過改性劑改性，進一步提高其相容性，減少了團聚，保證了硅橡膠的電絕緣性能和阻燃性能，改善了硅橡膠力學性能和抗熱氧老化性能；
②由于納米碳酸鈣的粒子具有較高的表面自由能，在分子間力的作用下，碳酸鈣很容易發(fā)生團聚，部分碳酸鈣粉體由于在空氣中發(fā)生水解作用，表面生成羥基，具有明顯的親水疏油性，同時它可通過羥基和配位水分子縮合，生成硬團聚，如果直接把碳酸鈣加入到橡膠中時，其在橡膠中的分散性和相容性就會較差，影響橡膠本身的性能，通過對納米碳酸鈣進行改性，使其具有更好的分散效果，從而提升其填充效果，能夠提高硅橡膠的機械性能和抗熱氧老化性能，而且納米碳酸鈣的表面改性劑采用脂肪酸和/或脂肪酸鹽，成本十分低廉；
③氣相法白炭黑經(jīng)過改性，具有更好的填充效果，使得硅橡膠具有更好的機械性能和抗熱氧老化性能，同時其改性劑采用改性硅油，與采用氯硅烷類、醇類、硅烷偶聯(lián)劑類等作為改性劑的技術而言，采用改性硅油的改性工序更加簡單、方便，因而成本更低。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明中的技術方案進一步說明。
實施例1
本發(fā)明提出了一種高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備方法，包括以下步驟：
1)氫氧化鋁改性：按質量比2：4：4取氫氧化鋁(中位粒徑2μm)；氫氧化鋁(中位粒徑3μm)；氫氧化鋁(中位粒徑4μm)并混合，然后加入氫氧化鋁總質量1％的KH-560進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度70℃，攪拌時間60min，得到改性氫氧化鋁；
2)碳酸鈣改性：取比表面積為50m2/g的納米碳酸鈣適量，然后加入納米碳酸鈣質量0.5％的硬脂酸進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度60℃，攪拌時間60min，得到改性納米碳酸鈣；
3)氣相法白炭黑改性：取比表面積為150m2/g的氣相法白炭黑適量，然后加入氣相法白炭黑質量2％的氨基改性硅油進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度120℃，攪拌時間60min，得到改性氣相法白炭黑；
4)混煉：取甲基乙烯基硅橡膠生膠100份、改性氫氧化鋁100份、改性納米碳酸鈣10份、改性氣相法白炭黑20份，再取乙烯基硅油、含氫硅油、羥基硅油和脫模劑各適量，將上述原料放入煉膠機，依次經(jīng)過初始混煉、高溫混煉和后期混煉，其中后期混煉為一邊混煉一邊冷卻，得到中間產(chǎn)物；
5)將步驟4)中所得中間產(chǎn)物依次進行出料、返煉和濾膠處理，即完成高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備。
實施例2
1)氫氧化鋁改性：按質量比4：2：4取氫氧化鋁(中位粒徑2μm)；氫氧化鋁(中位粒徑3μm)；氫氧化鋁(中位粒徑4μm)并混合，然后加入氫氧化鋁總質量2％的KH-570進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度80℃，攪拌時間75min，得到改性氫氧化鋁；
2)碳酸鈣改性：取比表面積為65m2/g的納米碳酸鈣適量，然后加入納米碳酸鈣質量1％的月桂酸進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度70℃，攪拌時間75min，得到改性納米碳酸鈣；
3)氣相法白炭黑改性：取比表面積為175m2/g的氣相法白炭黑適量，然后加入氣相法白炭黑質量3％的聚醚改性硅油進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度130℃，攪拌時間75min，得到改性氣相法白炭黑；
4)混煉：取甲基乙烯基硅橡膠生膠100份、改性氫氧化鋁100份、改性納米碳酸鈣17.5份、改性氣相法白炭黑25份，再取乙烯基硅油、含氫硅油、羥基硅油和脫模劑各適量，將上述原料放入煉膠機，依次經(jīng)過初始混煉、高溫混煉和后期混煉，其中后期混煉為一邊混煉一邊冷卻，得到中間產(chǎn)物；
5)將步驟4)中所得中間產(chǎn)物依次進行出料、返煉和濾膠處理，即完成高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備。
實施例3
1)氫氧化鋁改性：按質量比4：4：2取氫氧化鋁(中位粒徑2μm)；氫氧化鋁(中位粒徑3μm)；氫氧化鋁(中位粒徑4μm)并混合，然后加入氫氧化鋁總質量3％的乙烯基三甲氧基硅烷進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度90℃，攪拌時間90min，得到改性氫氧化鋁；
2)碳酸鈣改性：取比表面積為80m2/g的納米碳酸鈣適量，然后加入納米碳酸鈣質量1％的油酸進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度80℃，攪拌時間90min，得到改性納米碳酸鈣；
3)氣相法白炭黑改性：取比表面積為200m2/g的氣相法白炭黑適量，然后加入氣相法白炭黑質量4％的羧基改性硅油進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度140℃，攪拌時間90min，得到改性氣相法白炭黑；
4)混煉：取甲基乙烯基硅橡膠生膠100份、改性氫氧化鋁100份、改性納米碳酸鈣25份、改性氣相法白炭黑30份，再取乙烯基硅油、含氫硅油、羥基硅油和脫模劑各適量，將上述原料放入煉膠機，依次經(jīng)過初始混煉、高溫混煉和后期混煉，其中后期混煉為一邊混煉一邊冷卻，得到中間產(chǎn)物；
5)將步驟4)中所得中間產(chǎn)物依次進行出料、返煉和濾膠處理，即完成高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備。
實施例4
本發(fā)明提出了一種高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備方法，包括以下步驟：
1)氫氧化鋁改性：按質量比2：4：4取氫氧化鋁(中位粒徑2μm)；氫氧化鋁(中位粒徑3μm)；氫氧化鋁(中位粒徑4μm)并混合，然后加入氫氧化鋁總質量3.5％的硬脂酸鈉進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度70℃，攪拌時間60min，得到改性氫氧化鋁；
2)碳酸鈣改性：取比表面積為50m2/g的納米碳酸鈣適量，然后加入納米碳酸鈣質量2.5％的硬脂酸鈉進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度60℃，攪拌時間60min，得到改性納米碳酸鈣；
3)氣相法白炭黑改性：取比表面積為150m2/g的氣相法白炭黑適量，然后加入氣相法白炭黑質量5％的醇氫基改性硅油進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度120℃，攪拌時間60min，得到改性氣相法白炭黑；
4)混煉：取甲基乙烯基硅橡膠生膠100份、改性氫氧化鋁100份、改性納米碳酸鈣10份、改性氣相法白炭黑20份，再取乙烯基硅油、含氫硅油、羥基硅油和脫模劑各適量，將上述原料放入煉膠機，依次經(jīng)過初始混煉、高溫混煉和后期混煉，其中后期混煉為一邊混煉一邊冷卻，得到中間產(chǎn)物；
5)將步驟4)中所得中間產(chǎn)物依次進行出料、返煉和濾膠處理，即完成高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備。
實施例5
1)氫氧化鋁改性：按質量比4：2：4取氫氧化鋁(中位粒徑2μm)；氫氧化鋁(中位粒徑3μm)；氫氧化鋁(中位粒徑4μm)并混合，然后加入氫氧化鋁總質量1％的KH-560進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度80℃，攪拌時間75min，得到改性氫氧化鋁；
2)碳酸鈣改性：取比表面積為65m2/g的納米碳酸鈣適量，然后加入納米碳酸鈣質量2.5％的硬脂酸鉀進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度70℃，攪拌時間75min，得到改性納米碳酸鈣；
3)氣相法白炭黑改性：取比表面積為175m2/g的氣相法白炭黑適量，然后加入氣相法白炭黑質量2％的氨基改性硅油進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度130℃，攪拌時間75min，得到改性氣相法白炭黑；
4)混煉：取甲基乙烯基硅橡膠生膠100份、改性氫氧化鋁100份、改性納米碳酸鈣17.5份、改性氣相法白炭黑25份，再取乙烯基硅油、含氫硅油、羥基硅油和脫模劑各適量，將上述原料放入煉膠機，依次經(jīng)過初始混煉、高溫混煉和后期混煉，其中后期混煉為一邊混煉一邊冷卻，得到中間產(chǎn)物；
5)將步驟4)中所得中間產(chǎn)物依次進行出料、返煉和濾膠處理，即完成高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備。
實施例6
1)氫氧化鋁改性：按質量比4：4：2取氫氧化鋁(中位粒徑2μm)；氫氧化鋁(中位粒徑3μm)；氫氧化鋁(中位粒徑4μm)并混合，然后加入氫氧化鋁總質量2％的KH-570進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度90℃，攪拌時間90min，得到改性氫氧化鋁；
2)碳酸鈣改性：取比表面積為80m2/g的納米碳酸鈣適量，然后加入納米碳酸鈣質量2.5％的硬脂酸鋅進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度80℃，攪拌時間90min，得到改性納米碳酸鈣；
3)氣相法白炭黑改性：取比表面積為200m2/g的氣相法白炭黑適量，然后加入氣相法白炭黑質量3％的聚醚改性硅油進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度140℃，攪拌時間90min，得到改性氣相法白炭黑；
4)混煉：取甲基乙烯基硅橡膠生膠100份、改性氫氧化鋁100份、改性納米碳酸鈣25份、改性氣相法白炭黑30份，再取乙烯基硅油、含氫硅油、羥基硅油和脫模劑各適量，將上述原料放入煉膠機，依次經(jīng)過初始混煉、高溫混煉和后期混煉，其中后期混煉為一邊混煉一邊冷卻，得到中間產(chǎn)物；
5)將步驟4)中所得中間產(chǎn)物依次進行出料、返煉和濾膠處理，即完成高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備。
實施例7
本發(fā)明提出了一種高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備方法，包括以下步驟：
1)氫氧化鋁改性：按質量比2：4：4取氫氧化鋁(中位粒徑2μm)；氫氧化鋁(中位粒徑3μm)；氫氧化鋁(中位粒徑4μm)并混合，然后加入氫氧化鋁總質量3％的乙烯基三甲氧基硅烷進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度70℃，攪拌時間60min，得到改性氫氧化鋁；
2)碳酸鈣改性：取比表面積為50m2/g的納米碳酸鈣適量，然后加入納米碳酸鈣質量0.5％的硬脂酸、0.5％的月桂酸、0.5％的油酸進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度60℃，攪拌時間60min，得到改性納米碳酸鈣；
3)氣相法白炭黑改性：取比表面積為150m2/g的氣相法白炭黑適量，然后加入氣相法白炭黑質量4％的羧基改性硅油進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度120℃，攪拌時間60min，得到改性氣相法白炭黑；
4)混煉：取甲基乙烯基硅橡膠生膠100份、改性氫氧化鋁100份、改性納米碳酸鈣10份、改性氣相法白炭黑20份，再取乙烯基硅油、含氫硅油、羥基硅油和脫模劑各適量，將上述原料放入煉膠機，依次經(jīng)過初始混煉、高溫混煉和后期混煉，其中后期混煉為一邊混煉一邊冷卻，得到中間產(chǎn)物；
5)將步驟4)中所得中間產(chǎn)物依次進行出料、返煉和濾膠處理，即完成高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備。
實施例8
1)氫氧化鋁改性：按質量比4：2：4取氫氧化鋁(中位粒徑2μm)；氫氧化鋁(中位粒徑3μm)；氫氧化鋁(中位粒徑4μm)并混合，然后加入氫氧化鋁總質量3.5％的硬脂酸鈉進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度80℃，攪拌時間75min，得到改性氫氧化鋁；
2)碳酸鈣改性：取比表面積為65m2/g的納米碳酸鈣適量，然后加入納米碳酸鈣質量1％的硬脂酸鈉、1％的硬脂酸鉀和0.5％的硬脂酸鋅進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度70℃，攪拌時間75min，得到改性納米碳酸鈣；
3)氣相法白炭黑改性：取比表面積為175m2/g的氣相法白炭黑適量，然后加入氣相法白炭黑質量5％的醇氫基改性硅油進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度130℃，攪拌時間75min，得到改性氣相法白炭黑；
4)混煉：取甲基乙烯基硅橡膠生膠100份、改性氫氧化鋁100份、改性納米碳酸鈣17.5份、改性氣相法白炭黑25份，再取乙烯基硅油、含氫硅油、羥基硅油和脫模劑各適量，將上述原料放入煉膠機，依次經(jīng)過初始混煉、高溫混煉和后期混煉，其中后期混煉為一邊混煉一邊冷卻，得到中間產(chǎn)物；
5)將步驟4)中所得中間產(chǎn)物依次進行出料、返煉和濾膠處理，即完成高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備。
實施例9
1)氫氧化鋁改性：按質量比4：4：2取氫氧化鋁(中位粒徑2μm)；氫氧化鋁(中位粒徑3μm)；氫氧化鋁(中位粒徑4μm)并混合，然后加入氫氧化鋁總質量1％的KH-560、1％的KH-570、1％的乙烯基三甲氧基硅烷、0.5％的硬脂酸鈉進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度90℃，攪拌時間90min，得到改性氫氧化鋁；
2)碳酸鈣改性：取比表面積為80m2/g的納米碳酸鈣適量，然后加入納米碳酸鈣質量1.5％的硬脂酸和1％的硬脂酸鈉進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度80℃，攪拌時間90min，得到改性納米碳酸鈣；
3)氣相法白炭黑改性：取比表面積為200m2/g的氣相法白炭黑適量，然后加入氣相法白炭黑質量1％的氨基改性硅油、1％的聚醚改性硅油、1％的羧基改性硅油和1％的醇氫基改性硅油進行改性，其中改性條件為攪拌速度1000r/min、溫度140℃，攪拌時間90min，得到改性氣相法白炭黑；
4)混煉：取甲基乙烯基硅橡膠生膠100份、改性氫氧化鋁100份、改性納米碳酸鈣25份、改性氣相法白炭黑30份，再取乙烯基硅油、含氫硅油、羥基硅油和脫模劑各適量，將上述原料放入煉膠機，依次經(jīng)過初始混煉、高溫混煉和后期混煉，其中后期混煉為一邊混煉一邊冷卻，得到中間產(chǎn)物；
5)將步驟4)中所得中間產(chǎn)物依次進行出料、返煉和濾膠處理，即完成高強度耐熱氧老化絕緣硅橡膠的制備。
對于實施例1-實施例9中所得的硅橡膠進行性能測試，其電絕緣性能、阻燃性能、機械性能及抗熱氧化性能均達到相關標準。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。