本發(fā)明涉及一種用于核電站、醫(yī)院、核潛艇等場所的具有良好核輻射屏蔽功能的超高密度室溫硫化雙組分防火硅橡膠及其制備方法，屬于高分子密封材料領域。
背景技術：
核電是清潔能源，出于環(huán)境保護和降低排放的目的，中國目前在大力發(fā)展核電站建設，之前核電技術和核電站建設用的大多材料需要依賴進口，其中有一種用于核電站建筑結構上的開孔的密封材料，具有防火、防水、核屏蔽等功能。1982.12.27b&binsulation,inc.公司申請?zhí)枮?436868的美國專利首次披露了一種含鉛粉的雙組分硅橡膠，promatec公司據此專利生產產品商品名為radflex，此公司隨后又生產出用鐵粉替代鉛粉的同類產品。大量填充鉛粉和鐵粉賦予了密封膠較高的密度，一般大于2.35g/cm3，因其高密度而具有很好的核屏蔽效果，大量用于核電站。中國專利2010101643560、2011103942792、201110368015x均披露了以鉛粉、鐵粉等金屬粉末為主的同類技術。
目前中國在建核電站主要采用第三代核電技術，其中中國自主知識產權的華龍1號第三核電技術對核島中電纜和管道的貫穿孔的密封材料提出了更高要求，要求其與重晶石混凝土的核屏蔽效果相同，也就是密度要達到3.5g/cm3。
現有技術存在如下問題：首先，現在鉛粉因其存在損害人健康的危險而禁止使用；第二，鐵粉等其他金屬粉末因為硬度高和活性強很難達到較細的粒徑，一般不會低于45微米，大量大粒徑粉體填充于高材料中會顯著降低其物理機械性能，不能很好的滿足使用要求；第三，要達到3.5g/cm3的密度，需要大量填充粉體，導致各組粘度高，流動性差，不易施工，固化后的制品拉伸強度非常低，不能滿足應用要求。
技術實現要素：
針對上述問題，本發(fā)明提供一種安全、密度達到3.5g/cm3、各組分流動性好、施工簡便、固化后拉伸強度超過3mpa的超高密度室溫硫化雙組分防火硅橡膠。
本發(fā)明的技術方案如下。
一種超高密度室溫硫化雙組分硅橡膠，由a組分和b組分組成。按重量份數計算，a組分包含100份的乙烯基聚硅氧烷、0.1-5份的乙烯基鉑催化劑、0.5-30份的二氧化硅、5-120份的無機阻燃劑、500-1000份的表面改性金屬粉。同樣按照重量份數計算，b組分包含100份的乙烯基聚硅氧烷、4-80份聚甲基氫硅氧烷、0.5-30份的二氧化硅、5-120份的無機阻燃劑、500-800份的表面改性金屬粉。a、b組分按重量1:1混合反應，固化后，所得制品的密度大于等于3.5g/cm3。
所述乙烯基聚硅氧烷為端乙烯基聚二甲基硅氧烷、端乙烯基聚甲基乙烯基硅氧烷、多乙烯基雙苯基聚硅氧烷中的一種或幾種的組合。
所述的二氧化硅為氣相二氧化硅或沉淀法二氧化硅的一種或兩種的組合。
所述的無機阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅中的一種或幾種的組合。
所述的表面改性金屬粉，是指用乙烯基三乙氧基硅烷進行表面處理的金屬粉，金屬粉為鐵粉、銅粉、鎢粉中的一種或幾種的組合。所述的金屬粉的平均粒徑小于50微米。金屬粉的粒徑直接影響制品的物理性能，如強度、耐輻照性能等。最優(yōu)粒徑范圍1~25微米。
本發(fā)明中，超高密度室溫硫化雙組分硅橡膠的制備方法包括以下3步。
1、對金屬粉進行表面改性：（1）將乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的質量比例為100:1~100:50，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的質量濃度為0.2%~10%；（2）將第一步配置的溶液與金屬粉在噴霧高混機中混合，每100份金屬粉末，使用第一步配置的溶液0.2~10份，攪拌轉速不小于100轉/分鐘，時間3~10分鐘；（3）將第二步混合好的金屬分提取出，在105℃高溫烘箱中干燥1小時。
2、制備組分a：（1）依次將乙烯基聚硅氧烷和鉑催化劑放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入二氧化硅，無機阻燃劑和表面改性金屬粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分a裝入雙組分膠瓶的其中一個容器內。
3、制備組分b：（1）依次將乙烯基聚硅氧烷和聚甲基氫硅氧烷放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入二氧化硅，無機阻燃劑和表面改性金屬粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分b裝入雙組分膠瓶的其中另一個容器內。
按照上述方法制備出的a、b組分別裝于雙組分膠瓶的兩個相連的獨立圓柱形容器中，圓柱形容器尾部有活塞密封，使用時用膠槍同時推動兩個活塞擠出a、b組分，通過裝在出口的靜態(tài)混合器混合a、b組分。配方中的乙烯基聚硅氧烷和聚甲基氫硅氧烷混合后在鉑催化劑的催化下會產生交聯反應，生成硅橡膠。所以在設計雙組分配方時，將鉑催化劑和聚甲基氫硅氧烷分開包裝。
本發(fā)明使用表面改性后的金屬粉末來填充雙組分硅橡膠，以獲得超高的密度。實驗結果證明，未經改性的金屬粉末很難實現在雙組分硅橡膠里大量填充。而加入表面改性金屬粉末帶來的有益效果有：1、相同添加量的情況下，a、b組分的粘度顯著降低，保證具有較好的流動性；2、相同添加量的情況下，室溫硫化后的制品具有更高的拉伸強度、斷裂伸長率和耐輻照性能；3、更容易制取密度超過3.5g/cm3的制品；4、防止制品中的金屬粉在正常使用時氧化，提高制品壽命。
具體實施方式
下面結合具體實例對本發(fā)明做進一步描述。
實施例1。
1、對金屬粉進行表面改性：（1）將乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的質量比例為100:15，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的質量濃度為5%；（2）將第一步配置的溶液與平均粒徑10微米的鐵粉在噴霧高混機中混合，每100份鐵粉，使用第一步配置的溶液8份，攪拌轉速100轉/分鐘，時間5分鐘；（3）將第二步混合好的鐵粉分提取出，在105℃高溫烘箱中干燥1小時。
2、制備組分a：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和2份乙烯基鉑催化劑放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入10份氣相二氧化硅，120份氫氧化鋁和750份表面改性鐵粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分a裝入雙組分膠瓶的其中一個容器內。
3、制備組分b：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和30份含氫量為0.35%的聚甲基氫硅氧烷放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入10份氣相二氧化硅，120份的氫氧化鋁和700份的表面改性鐵粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分b裝入雙組分膠瓶的其中另一個容器內。
將a、b組分別裝入雙組分膠瓶中，擠出置于模具中，反應制樣，待其凝固后養(yǎng)護7天進行測量。樣品1尺寸為50mm×50mm×50mm，測其密度為3.56g/cm3。樣品2尺寸為13mm×6mm×2mm啞鈴型試樣，測拉伸強度為4.50mp。
實施例2。
1、對金屬粉進行表面改性：（1）將乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的質量比例為100:20，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的質量濃度為5%；（2）將第一步配置的溶液與平均粒徑25微米的銅粉在噴霧高混機中混合，每100份銅粉，使用第一步配置的溶液5份，攪拌轉速100轉/分鐘，時間5分鐘；（3）將第二步混合好的銅粉分提取出，在105℃高溫烘箱中干燥1小時。
2、制備組分a：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和2份乙烯基鉑催化劑放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入10份氣相二氧化硅，100份氫氧化鋁和650份表面改性銅粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分a裝入雙組分膠瓶的其中一個容器內。
3、制備組分b：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和25份含氫量為0.35%的聚甲基氫硅氧烷放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入10份氣相二氧化硅，100份的氫氧化鋁和680份表面改性銅粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分b裝入雙組分膠瓶的其中另一個容器內。
將a、b組分別裝入雙組分膠瓶中，擠出置于模具中，反應制樣，待其凝固后養(yǎng)護7天進行測量。樣品1尺寸為50mm×50mm×50mm，測其密度為3.64g/cm3。樣品2尺寸為13mm×6mm×2mm啞鈴型試樣，測拉伸強度為3.80mp。
實施例3。
1、對金屬粉進行表面改性：（1）將乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的質量比例為100:30，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的質量濃度為8%；（2）將第一步配置的溶液與平均粒徑50微米的鎢粉在噴霧高混機中混合，每100份鎢粉，使用第一步配置的溶液2份，攪拌轉速100轉/分鐘，時間10分鐘；（3）將第二步混合好的鎢粉分提取出，在105℃高溫烘箱中干燥1小時。
2、制備組分a：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和2份乙烯基鉑催化劑放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入15份氣相二氧化硅，100份氫氧化鋁和450份的表面改性鎢粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分a裝入雙組分膠瓶的其中一個容器內。
3、制備組分b：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和25份含氫量為0.35%的聚甲基氫硅氧烷放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入15份氣相二氧化硅，100份的氫氧化鋁和470份表面改性鎢粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分b裝入雙組分膠瓶的其中另一個容器內。
將a、b組分別裝入雙組分膠瓶中，擠出置于模具中，反應制樣，待其凝固后養(yǎng)護7天進行測量。樣品1尺寸為50mm×50mm×50mm，測其密度為3.59g/cm3。樣品2尺寸為13mm×6mm×2mm啞鈴型試樣，測拉伸強度為3.20mp。
實施例4。
1、對金屬粉進行表面改性：（1）將乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的質量比例為100:10，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的質量濃度為5%；（2）將第一步配置的溶液與平均粒徑50微米的鎢粉在噴霧高混機中混合，每100份鎢粉，使用第一步配置的溶液2份，攪拌轉速100轉/分鐘，時間10分鐘；（3）將第二步混合好的鎢粉分提取出，在105℃高溫烘箱中干燥1小時。
2、制備組分a：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和0.5份乙烯基鉑催化劑放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入5份氣相二氧化硅，20份氫氧化鋁和450份表面改性鎢粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分a裝入雙組分膠瓶的其中一個容器內。
3、制備組分b：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和10份含氫量為0.35%的聚甲基氫硅氧烷放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入30份氣相二氧化硅，120份的氫氧化鋁和470份表面改性鎢粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分b裝入雙組分膠瓶的其中另一個容器內。
實施例5。
1、對金屬粉進行表面改性：（1）將乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的質量比例為100:10，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的質量濃度為5%；（2）將第一步配置的溶液與平均粒徑10微米的鐵粉在噴霧高混機中混合，每100份鐵粉，使用第一步配置的溶液5份，攪拌轉速100轉/分鐘，時間10分鐘；（3）將第二步混合好的鐵粉分提取出，在105℃高溫烘箱中干燥1小時。
2、制備組分a：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和5份乙烯基鉑催化劑放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入10份沉淀法二氧化硅，100份氫氧化鎂和750份表面改性鐵粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分a裝入雙組分膠瓶的其中一個容器內。
3、制備組分b：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和70份含氫量為0.35%的聚甲基氫硅氧烷放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入10份沉淀法二氧化硅，120份的氫氧化鎂和700份的表面改性鐵粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分b裝入雙組分膠瓶的其中另一個容器內。
實施例6。
1、對金屬粉進行表面改性：（1）將乙烯基三乙氧基硅烷溶于水和乙醇的混合液形成溶液，其中水和乙醇的質量比例為100:30，乙烯基三乙氧基硅烷在溶液中的質量濃度為5%；（2）將第一步配置的溶液與平均粒徑10微米的鐵粉在噴霧高混機中混合，每100份鐵粉，使用第一步配置的溶液5份，攪拌轉速100轉/分鐘，時間10分鐘；（3）將第二步混合好的鐵粉分提取出，在105℃高溫烘箱中干燥1小時。
2、制備組分a：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和1份乙烯基鉑催化劑放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入10份沉淀法二氧化硅，120份氫氧化鋁和750份表面改性鐵粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分a裝入雙組分膠瓶的其中一個容器內。
3、制備組分b：（1）依次將100份乙烯基含量為0.3%的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和50份含氫量為0.35%的聚甲基氫硅氧烷放入高速分散機的拉缸里；（2）開啟高速分散機，分散盤的線速度在2~5m/s范圍內，依次加入10份沉淀法二氧化硅，20份的氫氧化鋁和700份的表面改性鐵粉；（3）提高高速分散機的攪拌轉速，讓分散盤的線速度達到10m/s以上，繼續(xù)分散60分鐘以上；（4）將制備完成的組分b裝入雙組分膠瓶的其中另一個容器內。