CN115710431A - 一种高抗老化航空用硅橡胶组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗老化航空用硅橡胶的组合物，包括硅橡胶生胶混合物、硫化剂、补强剂、结构控制剂及耐热助剂；本发明将苯基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶作为硅橡胶生胶混合物，通过两者之间的协同作用，提高硅橡胶的耐老化性能；通过对滑石粉进行改性，当在硅橡胶组合物的内部加入改性滑石粉后，改性滑石粉的晶格振动有利于聚合物传导热量；通过Fe2O3、CeO2、SnO2之间的协同作用，进一步提高了硅橡胶组合物的耐老化性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种高抗老化航空用硅橡胶组合物。
背景技术
硅橡胶是一种以硅氧链为主链的高分子材料，按照其硫化机理可以分为室温硫化硅橡胶和高温硫化硅橡胶两大类。相比于其他类型的橡胶，硅橡胶具有耐高低温、耐气候、耐腐蚀、憎水性以及耐污闪等优点，在汽车、航空航天、公共卫生、医疗以及电子设备领域得到了广泛的应用，逐渐成为现代工业不可或缺的一部分。
尤其在航空领域，橡胶密封材料是航空材料中的一个重要分支，主要用于航空器的密封、减振、防护、传输等部位，是实现航空装备功能、保障零部件安全及可靠性的关键材料。硅橡胶在常温下的机械强度略逊于其他橡胶，但在严酷环境中的性能表现地十分优异。硅橡胶因其特有的高弹性、耐高低温、耐老化和生物相容性等，在航空航天领域主要用作胶粘剂和固态密封材料。硅橡胶胶粘剂可用作飞行器结构层与隔热层的柔性粘接和隔热密封；固态硅橡胶密封材料遍布航空航天工业的各个角落，可用作箭体窗口、飞船对接、气体***等的密封。然而硅橡胶在使用过程中仍然存在易老化的问题。
发明内容
为解决硅橡胶在航空使用中存在易老化的问题，现提供一种高抗老化航空用硅橡胶组合物及其制备方法，具体方案如下：
一种高抗老化航空用硅橡胶组合物，所述的硅橡胶组合物包括硅橡胶生胶混合物、硫化剂、补强剂、结构控制剂及耐热助剂；
所述的硅橡胶生胶混合物为苯基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶；
所述的硫化剂为过氧化二异丙苯；
所述的补强剂为改性滑石粉和气相白炭黑的混合物；
所述的结构控制剂为含羟基的有机硅烷，具体为低分子羟基硅油以及六甲基二硅氮烷；
所述的耐热助剂为Fe2O3、CeO2、SnO2的混合物。
为进一步提高硅橡胶组合物的抗老化能力对硅橡胶组合物的组分进行优化，硅橡胶组合物中各成份的组分为：
硅橡胶生胶混合物50～77份，硅橡胶生胶混合物中苯基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶之间的份数为1：(0.5～1)份；
硫化剂的份数为1～6份；
补强剂为2～10份；
结构控制剂为2.3～4.5份；
耐热助剂为2～5.6份。
进一步的，改性滑石粉与气相白炭黑的质量比例为2：3。
一种高抗老化航空用硅橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
S1：将硅橡胶生胶组合物加入到捏合机中进行捏合；
S2：待破胶完成后，加入白炭黑，同时加入结构控制剂；
S3：待S2吃粉完毕后继续捏合，得到硅橡胶预混胶；
S4：将S3得到的硅橡胶预混胶加入开炼机中，待材料包辊后加入改性滑石粉和硫化剂；
S5：放入模具中经平板硫化机加热加压成型得到成品。
进一步的，S5中加压的压力为10～15MPa。
进一步的，S3中捏合的温度为100～200℃。
在硅橡胶组合物中添加改性滑石粉，由于硅橡胶材料的内部没有自由电子和良好的晶格结构，声子导热效率较低，当在硅橡胶组合物的内部加入改性滑石粉后，改性滑石粉的晶格振动有利于聚合物传导热量，改性滑石粉的制备方法为：配置乙醇水溶液，在乙醇水溶液中添加偶联剂，在常温下进行搅拌，在配置好的偶联剂水溶液中添加滑石粉，搅拌后，放入烘箱中进行干燥。
进一步的，所述的偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或几种的混合物。
有益效果：
本发明提供了一种高抗老化航空用硅橡胶，包括硅橡胶生胶混合物、硫化剂、补强剂、结构控制剂以及耐热助剂，其中硅橡胶生胶混合物为苯基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶，通过将苯基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶之间的协同作用，进一步提高硅橡胶的耐老化性能；补强剂为改性滑石粉与气相白炭黑的混合物，通过对滑石粉进行改性，当在硅橡胶组合物的内部加入改性滑石粉后，改性滑石粉的晶格振动有利于聚合物传导热量；耐热助剂为Fe2O3、CeO2、SnO2的混合物，通过Fe2O3、CeO2、SnO2之间的协同作用，过渡金属氧化物与硅橡胶中热氧化过程中产生的自由基作用，阻止了自由基进一步进攻硅橡胶的分子链，从而抑制降解作用，区别与选择单一的过渡金属氧化物作为耐热添加剂，Fe2O3、CeO2、SnO2的加入大大提高了硅橡胶组合物的耐老化性能。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一种高抗老化航空用硅橡胶组合物，包括以下重量份数的各组分：
实施例一：
(1)一种高抗老化航空用硅橡胶组合物，包括以下重量份数的各组分；
苯基硅橡胶40份、甲基乙烯基硅橡胶20份；
过氧化二异丙苯2份；
改性滑石粉1.4份；白炭黑2.1份；
低分子羟基硅油以及六甲基二硅氮烷2.3份；
Fe2O3、CeO2、SnO2的混合物2份。
(2)一种高抗老化航空用硅橡胶组合物的制备方法，主要包括以下步骤：
S1、制备改性滑石粉：配置乙醇水溶液，在乙醇水溶液中添加偶联剂KH550，在常温下进行搅拌，在配置好的偶联剂水溶液中添加滑石粉，搅拌后，放入烘箱中进行干燥得到改性滑石粉成品；
S2：将硅橡胶生胶组合物加入到捏合机中进行捏合；
S3：待破胶完成后，加入白炭黑，同时加入结构控制剂；
S4：待S3吃粉完毕后继续捏合，得到硅橡胶预混胶；
S5：将S4得到的硅橡胶预混胶加入开炼机中，待材料包辊后加入改性滑石粉和硫化剂；
S6：放入模具中经平板硫化机加热加压成型得到成品。
实施例二：
(1)一种高抗老化航空用硅橡胶组合物，包括以下重量份数的各组分；
苯基硅橡胶35份、甲基乙烯基硅橡胶35份；
过氧化二异丙苯4份；
改性滑石粉2份；白炭黑3份；
低分子羟基硅油以及六甲基二硅氮烷3.6份；
Fe2O3、CeO2、SnO2的混合物3.8份。
(2)一种高抗老化航空用硅橡胶组合物的制备方法，主要包括以下步骤：
S1、制备改性滑石粉：配置乙醇水溶液，在乙醇水溶液中添加偶联剂KH550，在常温下进行搅拌，在配置好的偶联剂水溶液中添加滑石粉，搅拌后，放入烘箱中进行干燥得到改性滑石粉成品；
S2：将硅橡胶生胶组合物加入到捏合机中进行捏合；
S3：待破胶完成后，加入白炭黑，同时加入结构控制剂；
S4：待S3吃粉完毕后继续捏合，得到硅橡胶预混胶；
S5：将S4得到的硅橡胶预混胶加入开炼机中，待材料包辊后加入改性滑石粉和硫化剂；
S6：放入模具中经平板硫化机加热加压成型得到成品。
实施例三：
(1)一种高抗老化航空用硅橡胶组合物，包括以下重量份数的各组分；
苯基硅橡胶36.3份、甲基乙烯基硅橡胶23.7份；
过氧化二异丙苯6份；
改性滑石粉2份；白炭黑3份；
低分子羟基硅油以及六甲基二硅氮烷4.5份；
Fe2O3、CeO2、SnO2的混合物5.6份；
(2)一种高抗老化航空用硅橡胶组合物的制备方法，主要包括以下步骤：
S1、制备改性滑石粉：配置乙醇水溶液，在乙醇水溶液中添加偶联剂KH550，在常温下进行搅拌，在配置好的偶联剂水溶液中添加滑石粉，搅拌后，放入烘箱中进行干燥得到改性滑石粉成品；
S2：将硅橡胶生胶组合物加入到捏合机中进行捏合；
S3：待破胶完成后，加入白炭黑，同时加入结构控制剂；
S4：待S3吃粉完毕后继续捏合，得到硅橡胶预混胶；
S5：将S4得到的硅橡胶预混胶加入开炼机中，待材料包辊后加入改性滑石粉和硫化剂；
S6：放入模具中经平板硫化机加热加压成型得到成品。
对比例一：
一种硅橡胶组合物，包括以下重量份数的各组分；
甲基乙烯基硅橡胶60份；
过氧化二异丙苯2份；
改性滑石粉1.4份；白炭黑2.1份；
低分子羟基硅油以及六甲基二硅氮烷2.3份；
Fe2O3、CeO2、SnO2的混合物2份；
一种硅橡胶组合物的制备方法，主要包括以下步骤：
S1、制备改性滑石粉：配置乙醇水溶液，在乙醇水溶液中添加偶联剂KH550，在常温下进行搅拌，在配置好的偶联剂水溶液中添加滑石粉，搅拌后，放入烘箱中进行干燥得到改性滑石粉成品；
S2：将甲基乙烯基硅橡胶加入到捏合机中进行捏合；
S3：待破胶完成后，加入白炭黑，同时加入结构控制剂；
S4：待S3吃粉完毕后继续捏合，得到硅橡胶预混胶；
S5：将S4得到的硅橡胶预混胶加入开炼机中，待材料包辊后加入改性滑石粉和硫化剂；
S6：放入模具中经平板硫化机加热加压成型得到成品。
对比例二：
一种高抗老化航空用硅橡胶组合物，包括以下重量份数的各组分；
苯基硅橡胶40份、甲基乙烯基硅橡胶20份；
过氧化二异丙苯2份；
白炭黑3.6份；
低分子羟基硅油以及六甲基二硅氮烷2.3份；
Fe2O3、CeO2、SnO2的混合物2份；
(2)一种硅橡胶组合物的制备方法，主要包括以下步骤：
S1：将硅橡胶生胶组合物加入到捏合机中进行捏合；
S2：待破胶完成后，加入白炭黑，同时加入结构控制剂；
S3：待S2吃粉完毕后继续捏合，得到硅橡胶预混胶；
S4：将S3得到的硅橡胶预混胶加入开炼机中，待材料包辊后加入改性滑石粉和硫化剂；
S5：放入模具中经平板硫化机加热加压成型得到成品。
对实施例1～3制得的航空用硅橡胶组合物以及对比例1～2制得的硅橡胶组合物进行耐热空气老化测试，将老化箱温度调至250～300℃，恒温一定时间后，将待测试样悬挂在老化箱中一段时间后取出，在室温环境下静置24h以上，按照标准GB/T3512-2001对老化后的试样进行性能测试，测试结果如下：
从上表中得到，本发明提供的一种高抗老化航空用硅橡胶组合物具有较好的耐热空气老化性能。
作为进一步改进，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高抗老化航空用硅橡胶组合物，其特征在于，所述的硅橡胶组合物包括硅橡胶生胶混合物、硫化剂、补强剂、结构控制剂及耐热助剂；
所述的硅橡胶生胶混合物为苯基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶；
所述的硫化剂为过氧化二异丙苯；
所述的补强剂为改性滑石粉和气相白炭黑的混合物；
所述的结构控制剂为含羟基的有机硅烷，具体为低分子羟基硅油以及六甲基二硅氮烷；
所述的耐热助剂为Fe2O3、CeO2、SnO2的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种高抗老化航空用硅橡胶组合物，其特征在于，硅橡胶组合物中各成份的组分为：
硅橡胶生胶混合物50～77份，硅橡胶生胶混合物中苯基硅橡胶与甲基乙烯基硅橡胶之间的份数为1：(0.5～1)份；
硫化剂的份数为1～6份；
补强剂为2～10份；
结构控制剂为2.3～4.5份；
耐热助剂为2～5.6份。
3.根据权利要求1所述的一种高抗老化航空用硅橡胶组合物，其特征在于，改性滑石粉与气相白炭黑的质量比例为2：3。
4.根据权利要求1所述的一种高抗老化航空用硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将硅橡胶生胶组合物加入到捏合机中进行捏合；
S2：待破胶完成后，加入白炭黑，同时加入结构控制剂；
S3：待S2吃粉完毕后继续捏合，得到硅橡胶预混胶；
S4：将S3得到的硅橡胶预混胶加入开炼机中，待材料包辊后加入改性滑石粉和硫化剂；
S5：放入模具中经平板硫化机加热加压成型得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种高抗老化航空用硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于，S5中加压的压力为10～15MPa。
6.根据权利要求4所述的一种高抗老化航空用硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于，S3中捏合的温度为100～200℃。
7.根据权利要求1所述的一种高抗老化航空用硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于，改性滑石粉的制备方法为：
配置乙醇水溶液，在乙醇水溶液中添加偶联剂，在常温下进行搅拌，在配置好的偶联剂水溶液中添加滑石粉，搅拌后，放入烘箱中进行干燥。
8.根据权利要求7所述的一种高抗老化航空用硅橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述的偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或几种的混合物。
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