一种陶瓷化硅橡胶材料及其制备方法

本发明涉及硅橡胶，特别涉及一种陶瓷化硅橡胶材料及其制备方法。

背景技术：

1、陶瓷化硅橡胶材料在室温环境下和普通橡胶材料类似，具有无毒、耐高温、优良的电绝缘性能、良好加工性能等特点，当处于高温环境下时，材料可由柔性橡胶转变为坚硬的陶瓷体，保证了材料内部的安全性。特别是在航空航天、密封、电力传输、建筑和电子电气等领域，耐火阻燃且具有一定强度的陶瓷化硅橡胶成为了新的需求点。

2、然而，在陶瓷化硅橡胶研究领域越来越多方向、多层次化的同时，仍然面临许多挑战：一方面，陶瓷化硅橡胶复合材料的制备过程中，为了实现硅橡胶的陶瓷化功能，通常将硅橡胶与大量成瓷填料在开炼机或者密炼机中混炼，再通过专业设备高温硫化成型；然而，这种方式需借助专业设备并且需在高温下成型，使得生产和制造成本过高；另一方面，现有的陶瓷化硅橡胶通常需要超过800℃时发生共晶反应后才能获得较高的强度，低于800℃时，成瓷效果较差，弯曲强度仅2-3mpa左右；此外，由于大量助溶剂的添加，尽管降低了陶瓷化转变温度，但使得硅橡胶在陶瓷化过程中的收缩率较高，并且耐温温度较差。

3、因此，基于上述问题，亟需提供一种新的陶瓷化硅橡胶材料及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种陶瓷化硅橡胶材料及其制备方法，该陶瓷化硅橡胶能够在室温下成型，500℃下即具有瓷化强度，并且成瓷后形成的陶瓷化硅橡胶具有较低的收缩率、较高的弯曲强度和耐温性能。

2、第一方面，本发明提供了一种陶瓷化硅橡胶材料，该陶瓷化硅橡胶材料由硅橡胶和成瓷填料组成；其中，所述成瓷填料由填料主体、助溶剂、粘结助剂、热补偿剂、收缩抑制剂和阻燃剂组成。

3、优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶中包含铂金催化剂，所述铂金催化剂的含量为甲基乙烯基硅橡胶总量的0.5-1.0％；

4、所述甲基乙烯基硅橡胶的粘度为5000～20000mpa·s，甲基乙烯基硅橡胶和成瓷填料的质量之比为100：(100-200)。

5、优选地，所述填料主体为氧化铝，所述助溶剂为低熔点玻璃粉。

6、优选地，所述粘结助剂为磷酸二氢铝、多聚磷酸铝或偏磷酸铝中的至少一种。

7、优选地，所述热补偿剂由硅粉和铝粉组成；其中，硅粉和铝粉的质量比为(5-20)：(5-20)。

8、优选地，所述收缩抑制剂为氧化铝纤维棉；其中，氧化铝纤维棉的纤维直径为3-4微米。

9、优选地，所述阻燃剂为氢氧化铝。

10、优选地，以重量份数计，所述成瓷填料的组成成分如下：填料主体40-80份、助溶剂10-20份、粘结助剂0.5-5份、热补偿剂10-40份、收缩抑制剂0.5-5份和阻燃剂5-13份。

11、更为优选地，成瓷填料的组成成分如下：填料主体55-65份、助溶剂15-18份、粘结助剂2-3份、热补偿剂15-25份、收缩抑制剂2-3份和阻燃剂12-13份。

12、第二方面，本发明提供了一种上述第一方面任一项所述的陶瓷化硅橡胶材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

13、(1)将甲基乙烯基硅橡胶与成瓷填料搅拌混匀，得到混合物料；

14、(2)将所述混合物料置于模具中进行硫化反应，得到柔性硅橡胶；

15、(3)将所述柔性硅橡胶置于马弗炉中进行加热瓷化，得到所述陶瓷化硅橡胶。

16、优选地，步骤(2)中，所述硫化反应的温度为22-24℃，时间为7-10天。

17、优选地，所述硫化反应的温度为40-42℃，时间为5-6h。

18、优选地，步骤(3)中，所述加热瓷化的温度为500-1600℃，升温速率为10-30℃/min，时间为30-90min。

19、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

20、本发明中的陶瓷化硅橡胶材料由甲基乙烯基硅橡胶和成瓷填料组成，甲基乙烯基硅橡胶和成瓷填料混合后，无需专业设备与二次硫化，在室温下即可成型；并且，由填料主体、助溶剂、粘结助剂、热补偿剂、收缩抑制剂和阻燃剂组成的成瓷填料，在500℃下即具有较好的瓷化强度，成瓷过程中，甲基乙烯基硅橡胶会发生热分解，并通过对成瓷填料中各组分的优选，使得热分解后的甲基乙烯基硅橡胶与成瓷填料中的组分发生共晶反应，从而使得形成的陶瓷化硅橡胶兼具优异的耐温性能和力学性能，以及较低的收缩率。

1.一种陶瓷化硅橡胶材料，其特征在于，由甲基乙烯基硅橡胶和成瓷填料组成；其中，所述成瓷填料由填料主体、助溶剂、粘结助剂、热补偿剂、收缩抑制剂和阻燃剂组成。

2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶中包含铂金催化剂，所述铂金催化剂的含量为甲基乙烯基硅橡胶总量的0.5-1.0％；和/或

3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述填料主体为氧化铝，所述助溶剂为低熔点玻璃粉；和/或

4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述热补偿剂由硅粉和铝粉组成；其中，硅粉和铝粉的质量比为(5-20)：(5-20)。

5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述收缩抑制剂为氧化铝纤维棉；其中，氧化铝纤维棉的纤维直径为3-4微米；和/或

6.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，以重量份数计，所述成瓷填料的组成成分如下：填料主体40-80份、助溶剂10-20份、粘结助剂0.5-5份、热补偿剂10-40份、收缩抑制剂0.5-5份和阻燃剂5-13份。

7.根据权利要求6所述的材料，其特征在于，成瓷填料的组成成分如下：填料主体55-65份、助溶剂15-18份、粘结助剂2-3份、热补偿剂15-25份、收缩抑制剂2-3份和阻燃剂12-13份。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的陶瓷化硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硫化反应的温度为22-24℃，时间为7-10天；或

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加热瓷化的温度为500-1600℃，升温速率为10-30℃/min，时间为30-90min。