CN109666299A - 一种空间级抗静电密封材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种空间级抗静电密封材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种抗静电密封材料及其制备方法与应用，所述抗静电密封材料包括硅橡胶100质量份、补强白炭黑40～60质量份、超导电炭黑8～15质量份、石墨烯3～5质量份、耐热助剂4～8质量份、防辐射剂5～10质量份、过氧化物固化剂0.5～1.5质量份。本发明提供的密封材料无毒无污染，导电性能和耐高低温性能好，压缩永久变形小，综合性能优异，适用于空间飞行器的密封。

Description

一种空间级抗静电密封材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种抗静电密封材料及其制备方法与应用，属于抗静电材料技术领域。
背景技术
空间飞行器的密封材料需具有优异的耐高低温性能、压缩永久变形性能和耐辐照性能；同时，为保证密封材料在真空环境下不会对飞行器内的仪表、仪器和人员造成不良影响，密封材料需无毒无污染，真空溢出物少。
目前国内外空间飞行器的结构密封大都采用硅橡胶，由于硅橡胶体积电阻率比较大，使用过程中易产生静电吸附，导致泄漏率增大。因此，空间飞行器的一些特殊部位如舱门，要求密封材料具有抗静电性能，防止使用过程由于静电吸附异物影响密封效果。目前通常通过在硅橡胶中添加超导电炭黑来使材料具备抗静电性能，为了保证材料体积电阻率低于107Ω·cm，超导电炭黑的用量通常在硅橡胶质量的20％以上，导致材料压缩永久变形、耐热性能等综合性能变差。
发明内容
本发明解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种空间级抗静电密封材料及其制备方法与应用，该材料无毒无污染，抗静电性能和耐高低温性能好，压缩永久变形小，综合性能优异，适用于空间飞行器的密封材料。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种空间级抗静电密封材料，其原料包括以下质量份组分：
硅橡胶：100份；
补强白炭黑：40～60份；
超导电炭黑：8～15份；
石墨烯：3～5份；
耐热助剂：4～8份
防辐射剂：5～10份；
过氧化物固化剂：0.5～1.5份。
在一可选实施例中，所述的硅橡胶为苯基质量含量在5～15％的苯基硅橡胶。
在一可选实施例中，所述的补强白炭黑为气相法白炭黑。
在一可选实施例中，所述耐热助剂为纳米三氧化二铁和喷雾炭黑的混合物。
在一可选实施例中，所述纳米三氧化二铁和喷雾炭黑的质量比为(3～5)：1。
在一可选实施例中，所述的防辐射剂为硫酸钡。
在一可选实施例中，所述硫酸钡为≥2000目沉淀法硫酸钡。8、根据权利要求1所述的空间级抗静电密封材料，其特征在于：所述的过氧化物固化剂为过氧化二异丙苯。
在一可选实施例中，所述石墨烯为不大于10层的石墨烯。
一种空间级抗静电密封材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下配比称取原料：
硅橡胶100质量份、补强白炭黑40～60质量份、超导电炭黑8～15质量份、石墨烯3～5质量份、耐热助剂4～8质量份、防辐射剂5～10质量份、过氧化物固化剂0.5～1.5质量份；
(2)将称取的除所述过氧化物固化剂之外的其他原料混合、薄通后加入称取的所述过氧化物固化剂混炼，得到空间级抗静电密封材料。
上述空间级抗静电密封材料在空间飞行器舱门结构中的应用。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明提供的密封材料通过将超导电炭黑和石墨烯配合共同作为导电填料，通过调整二者比例范围实现在较少填充量下材料具有较小的体积电阻率(可达105Ω·cm)，密封材料既具有抗静电性能，且压缩永久变形性能、力学性能较好，高温压缩永久变形低于20％、拉伸强度大于6MPa,扯断伸长率大于300％；
(2)本发明所用配合剂都为无毒性的固体，因此密封材料无毒无污染，满足空间环境的使用要求；
(3)通过采用纳米三氧化二铁和喷雾炭黑共同作为耐热助剂，使材料具有优异的耐高温老化性能；
(4)通过采用硫酸钡作为防辐射剂，密封材料的耐空间辐照性能优异，适宜于空间飞行器的长期密封要求。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种空间级抗静电密封材料，其原料包括以下质量份组分：
硅橡胶：100份；
补强白炭黑：40～60份；
超导电炭黑：8～15份；
石墨烯：3～5份；
耐热助剂：4～8份
防辐射剂：5～10份；
过氧化物固化剂：0.5～1.5份。
在一可选实施例中，所述的硅橡胶优选苯基质量含量在5～15％的苯基硅橡胶，更优选购买自山东大学的SD-1型号的硅橡胶，该型硅橡胶具有优异耐高低温、耐辐照、耐臭氧老化性能和生理惰性；所述的补强白炭黑优选气相法白炭黑，更优选购买自沈阳化工有限公司的A380型号的气相法白炭黑，该型白炭黑粒径较细、补强性能好、能赋予胶料优异回弹性、耐热性及力学性能；所述超导电炭黑优选吸碘值为90～100g/kg；所述耐热助剂优选为纳米三氧化二铁和喷雾炭黑的混合物，更优选粒径为50～200nm的纳米三氧化二铁，吸碘值为15～25g/kg的喷雾炭黑，所述纳米三氧化二铁和喷雾炭黑的质量比优选(3～5)：1；所述的防辐射剂优选硫酸钡，更优选≥2000目沉淀法硫酸钡；所述的过氧化物固化剂优选过氧化二异丙苯；所述石墨烯优选不大于10层的石墨烯；所述超导电炭黑优选8～10质量份。
本发明实施例提供了一种空间级抗静电密封材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下配比称取原料：
硅橡胶100质量份、补强白炭黑40～60质量份、超导电炭黑8～15质量份、石墨烯3～5质量份、耐热助剂4～8质量份、防辐射剂5～10质量份、过氧化物固化剂0.5～1.5质量份；
本实施例中所用原料均由上述实施例提供，具体描述及效果参见上述实施例，在此不再赘述。
(2)将称取的除所述过氧化物固化剂之外的其他原料混合、薄通后加入称取的所述过氧化物固化剂混炼，得到空间级抗静电密封材料。
具体地，在加入所述过氧化物固化剂前，优选将温度升至40～60℃，以确保充分混合。
本发明实施例提供的空间级抗静电密封材料应用于空间飞行器舱门结构中，无毒无污染，满足空间环境的使用要求，同时耐空间辐照性能优异，适宜于空间飞行器的长期密封要求。
以下为本发明的几个具体实施例，各实施例所用原料均为市售产品。
实施例1
本实施例提供了一种抗静电密封材料，制备方法包括：
(1)按照表1配方称取原料，其中：苯基硅橡胶为购买自山东大学的SD-1型号的硅橡胶，气相法白炭黑为购买自沈阳化工的A380型号的气相法白炭黑；
(2)在密炼机中将称取的除过氧化二异丙苯的其它组份混合均匀，开炼机薄通2遍后，加热至45℃，加入称取的过氧化二异丙苯，翻炼3分钟，下料，得到抗静电密封材料。
停放24h后对得到的抗静电密封材料行性能检测，测试结果参见表2。
表1实施例1配方表
原料名称 质量份数/份
苯基硅橡胶(苯基质量含量6％) 100
气相法白炭黑 60
超导电炭黑F900 8
石墨烯(10层) 3
纳米三氧化二铁 4
喷雾炭黑 1
硫酸钡(2000目) 8
过氧化二异丙苯 1
表2实施例1提供的抗静电密封材料主要性能参数表
以该配方生产的密封材料，无毒无污染，综合性能优异，且具有良好的抗静电性能，可应用于某空间飞行器舱门结构密封。
实施例2
本实施例提供了一种抗静电密封材料，制备方法包括：
(1)按照表3配方称取原料，其中：苯基硅橡胶为购买自山东大学的SD-1型号的硅橡胶，气相法白炭黑为购买自沈阳化工的A380型号的气相法白炭黑；
(2)在密炼机中将称取的除过氧化二异丙苯的其它组份混合均匀，开炼机薄通2遍后，加热至55℃，加入称取的过氧化二异丙苯，翻炼5分钟，下料，得到抗静电密封材料。
停放24h后对得到的抗静电密封材料进行性能检测，测试结果参见表2。
表3实施例2配方表
原料名称 质量份数/份
苯基硅橡胶(9％) 100
气相法白炭黑 45
超导电炭黑F900 8
石墨烯(10层) 5
纳米三氧化二铁 4
喷雾炭黑 1
硫酸钡(2000目) 8
过氧化二异丙苯 1
表4实施例2提供的抗静电密封材料主要性能参数表
以该配方生产的密封材料，无毒无污染，综合性能优异，且具有良好的抗静电性能，可应用于某空间飞行器舱门结构密封。
实施例3
本实施例提供了一种抗静电密封材料，制备方法包括：
(1)按照表5配方称取原料，其中：苯基硅橡胶为购买自上海的120-1型号的硅橡胶，气相法白炭黑为购买自沈阳化工的A380型号的气相法白炭黑；
(2)在密炼机中将称取的除过氧化二异丙苯的其它组份混合均匀，开炼机薄通2遍后，加热至45℃，加入称取的过氧化二异丙苯，翻炼5分钟，下料，得到抗静电密封材料。
停放24h后对得到的抗静电密封材料进行性能检测，测试结果参见表2。
表5实施例3配方表
表6实施例3提供的抗静电密封材料主要性能参数表
以该配方生产的密封材料，无毒无污染，综合性能优异，且具有良好的抗静电性能，可应用于某空间飞行器舱门结构密封。
以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1.一种空间级抗静电密封材料，其特征在于，其原料包括以下质量份组分：
硅橡胶：100份；
补强白炭黑：40～60份；
超导电炭黑：8～15份；
石墨烯：3～5份；
耐热助剂：4～8份
防辐射剂：5～10份；
过氧化物固化剂：0.5～1.5份。
2.根据权利要求1所述的空间级抗静电密封材料，其特征在于：所述的硅橡胶为苯基质量含量在5～15％的苯基硅橡胶。
3.根据权利要求1所述的空间级抗静电密封材料，其特征在于：所述的补强白炭黑为气相法白炭黑。
4.根据权利要求1所述的空间级抗静电密封材料，其特征在于：所述耐热助剂为纳米三氧化二铁和喷雾炭黑的混合物；所述纳米三氧化二铁和喷雾炭黑的质量比为(3～5)：1。
5.根据权利要求1所述的空间级抗静电密封材料，其特征在于：所述的防辐射剂为硫酸钡。
6.根据权利要求5所述的空间级抗静电密封材料，其特征在于：所述硫酸钡为≥2000目沉淀法硫酸钡。
7.根据权利要求1所述的空间级抗静电密封材料，其特征在于：所述的过氧化物固化剂为过氧化二异丙苯。
8.根据权利要求1所述的空间级抗静电密封材料，其特征在于：所述石墨烯为不大于10层的石墨烯。
9.一种空间级抗静电密封材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照以下配比称取原料：
硅橡胶100质量份、补强白炭黑40～60质量份、超导电炭黑8～15质量份、石墨烯3～5质量份、耐热助剂4～8质量份、防辐射剂5～10质量份、过氧化物固化剂0.5～1.5质量份；
(2)将称取的除所述过氧化物固化剂之外的其他原料混合、薄通后加入称取的所述过氧化物固化剂混炼，得到空间级抗静电密封材料。
10.权利要求1～9任一项提供的空间级抗静电密封材料在空间飞行器舱门结构中的应用。
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