本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于耐壓耐輻射彈性體材料的制備工藝。
背景技術(shù)：
高壓電纜是國家安全的支柱，對于提高國家的綜合國力是非常重要的。激光武器因其反應(yīng)時間短、照射速度快、命中精度高、輻射強度高、摧毀威力大成為軍工企業(yè)重點發(fā)展的方向。目前激光武器所用高壓電纜采用的電纜材料一般都是硅橡膠，盡管硅橡膠在耐熱輻射、防水、高溫（高寒）環(huán)境下電氣性能穩(wěn)定等方面有一定的優(yōu)勢，但其加工工藝需要硫化，容易出現(xiàn)硫化溫度過高或硫化不充分等問題，不能回收利用，且價格昂貴。為此，迫切需要研發(fā)出新的無需硫化且耐高壓耐熱、絕緣性好、電氣性能穩(wěn)定、不易被擊穿等綜合性能優(yōu)異的軍工用材料，以替代傳統(tǒng)硅橡膠，增強軍工產(chǎn)品的性能，提升國際競爭實力。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用于耐壓耐輻射彈性體材料的制備工藝，該制備工藝獲得的耐高壓熱塑性彈性體材料克服了目前采用硅橡膠需要硫化的不足，具有耐高壓、絕緣性好、電氣性能穩(wěn)定等優(yōu)點，可耐10萬伏以上的電壓而不被擊穿，硬度最低只有75A，體積電阻率可達1016Ω·m以上，介電常數(shù)可達40F·m-1以上，綜合性能優(yōu)異。
為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于耐壓耐輻射彈性體材料的制備工藝，所述耐高壓熱塑性彈性體材料由以下重量份的組分組成：苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物20~30份、三元乙丙橡膠15~30份、炭黑填充型粉末丁苯橡膠10~20份、環(huán)烷基白油9~30份、低密度聚乙烯5~20份、納米SiO22~9份、納米高嶺土1~5份、納米滑石粉1.5~6份、納米蒙脫土2~9份、抗氧劑0.1~1份；
所述用于耐壓耐輻射彈性體材料的制備工藝，包括以下步驟：
步驟一、將苯乙烯類熱塑性彈性體20~30份、三元乙丙橡膠15~30份、炭黑填充型粉末丁苯橡膠10~20份、增塑劑9~30份、低密度聚乙烯5~20份、納米SiO2 2~9份、納米高嶺土1~5份、納米滑石粉1.5~6份、納米蒙脫土2~9份、抗氧劑0.1~1份置于高速混合機中，高速攪拌后得到混合物；
步驟二、將混合物放入雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融捏合并擠出，對擠出機模頭擠出的熔融輸出物進行水冷卻，之后造粒，即得耐高壓熱塑性彈性體材料；
所述炭黑填充型粉末丁苯橡膠通過以下步驟獲得：
步驟一、將50份炭黑在S-27000非離子型表面活性劑0.3份的作用下分散于蒸餾水中，加入丁苯1502膠乳100份，再用蒸餾水稀釋至體系中膠乳濃度為10wt%溶液；
步驟二、在步驟一獲得的溶液中加入0.9份高分子樹脂包覆劑、0.1份抗氧劑，用氨水至體系為微堿性PH約為7.5，于80-85℃恒溫攪拌1小時，加入0.5份無水氯化鈣，強烈攪拌使膠乳和炭黑共同沉淀并粉末化，出料，洗滌，脫水，過篩，烘干，即得所述炭黑填充型粉末丁苯橡膠。
上述技術(shù)方案進一步改進的技術(shù)方案如下：
1. 上述方案中，所述丁苯1502膠乳的干膠含量約21%。
2. 上述方案中，所述炭黑填充型粉末丁苯橡膠的步驟一中高速攪拌的速度為2000~2500r/min、時間為8~15min；所述炭黑填充型粉末丁苯橡膠的步驟二中擠出溫度為190~250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300~600rpm。
3. 上述方案中，所述納米SiO2的平均粒徑為1~100nm；納米高嶺土的粒徑為500~1000nm；納米滑石粉的平均粒徑為85.6nm；納米蒙脫土的平均晶片厚度小于25nm。
由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：
本發(fā)明用于耐壓耐輻射彈性體材料的制備工藝，通過將苯乙烯類熱塑性彈性體與三元乙丙橡膠及丁苯橡膠共混得到彈性體材料，且結(jié)合特定工藝組分形成的炭黑填充型粉末丁苯橡膠，無需硫化，克服了目前采用硅橡膠需要硫化的不足；其通過低密度聚乙烯起到成核的作用，并利用填充劑的協(xié)同作用，降低了空間電荷的產(chǎn)生，高效阻礙了內(nèi)部雜質(zhì)離子形成電荷積累，增強了絕緣性能，提升了材料的耐高壓性能，其可耐10萬伏以上的電壓而不被擊穿，硬度范圍在邵氏75-85A，其體積電阻率可達1016Ω·m以上，介電常數(shù)可達40F·m-1以上，綜合性能優(yōu)異，完全滿足軍工激光武器方面電纜料的需求；整個工藝步驟簡便，工藝可操作性強，原料來源豐富，成本低，可大規(guī)模推廣應(yīng)用，提升產(chǎn)品競爭力；其次，其采用納米SiO2、納米高嶺土、納米滑石粉、納米蒙脫土的協(xié)同作用，且分散性好，進一步增強材料的耐壓耐輻射性能和絕緣性能，提高產(chǎn)品硬度，綜合性能優(yōu)異。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述：
實施例1：一種用于耐壓耐輻射彈性體材料的制備工藝，所述耐高壓熱塑性彈性體材料由以下重量份的組分組成：苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物20份、三元乙丙橡膠30份、粉末丁苯橡膠10份、環(huán)烷基白油19.9份、低密度聚乙烯 5份、填充劑15份、抗氧劑1076 0.1份；其中填充劑為納米SiO2、納米高嶺土、納米滑石粉、納米蒙脫土按質(zhì)量比1：1：1：1復(fù)配而成，納米SiO2的平均粒徑為1～100nm，納米高嶺土的粒徑為500～1000nm，納米滑石粉的平均粒徑為85.6nm，納米蒙脫土的平均晶片厚度小于25nm。
其中粉末丁苯橡膠為炭黑填充型粉末丁苯橡膠，其通過如下方式制備獲得：將50份炭黑在表面活性劑0.3份的作用下分散于蒸餾水中，加入丁苯1502膠乳100份，再用蒸餾水稀釋至體系中膠乳濃度為10wt%，之后加入0.9份包覆劑、0.1份抗氧劑，用氨水至體系為微堿性PH約為7.5，于80-85℃恒溫攪拌1小時，加入0.5份絮凝劑，強烈攪拌使膠乳和炭黑共同沉淀并粉末化，出料，洗滌，脫水，過篩，烘干，即得成品。其中丁苯1502膠乳的干膠含量約21份；包覆劑為高分子樹脂包覆劑，以乙烯基單體為原料，通過自由基共聚合方法制備而成；表面活性劑可以為非離子型表面活性劑S-27000，日本山本通產(chǎn)株式會社提供；絮凝劑可以為無水氯化鈣。
本實施例提供的耐高壓熱塑性彈性體材料，耐高壓性能好，可以耐10萬伏的電壓不擊穿，通過加入低密度聚乙烯具有成核作用，提高了結(jié)晶度，降低了空間電荷的產(chǎn)生，利用三元乙丙橡膠配合粉末丁苯橡膠，阻礙了內(nèi)部雜質(zhì)離子形成的電荷積累，具有優(yōu)異的絕緣性能，利用納米SiO2、納米高嶺土、納米滑石粉、納米蒙脫土的協(xié)同作用，且分散性好，進一步增強材料的耐壓耐輻射性能和絕緣性能，提高產(chǎn)品硬度，綜合性能優(yōu)異。
一種前述的耐高壓熱塑性彈性體材料的制備制法，包括以下步驟：
S1：按照上述設(shè)定比例稱取原料；
S2：將苯乙烯類熱塑性彈性體、三元乙丙橡膠、粉末丁苯橡膠、增塑劑、低密度聚乙烯、填充劑、抗氧劑置于高速混合機中，高速攪拌后得到混合物，；
S3：將混合物放入雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融捏合并擠出，對擠出機模頭擠出的熔融輸出物進行水冷卻，之后造粒，即得成品。
其中步驟S2中高速攪拌的速度為2000r/min、時間為15min；步驟S3中擠出溫度為190℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300rpm。
實施例2：一種耐高壓熱塑性彈性體材料，所述耐高壓熱塑性彈性體材料由以下重量份的組分組成：苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物30份、三元乙丙橡膠15份、粉末丁苯橡膠20份、環(huán)烷基白油9份、低密度聚乙烯 12.5份、填充劑13份、抗氧劑168 0.5份；其中填充劑為納米SiO2、納米高嶺土、納米滑石粉、納米蒙脫土按質(zhì)量比1：2：3：1復(fù)配而成，納米SiO2的平均粒徑為1～100nm，納米高嶺土的粒徑為500～1000nm，納米滑石粉的平均粒徑為85.6nm，納米蒙脫土的平均晶片厚度小于25nm；粉末丁苯橡膠為炭黑填充型粉末丁苯橡膠，且通過實施例1的方法制備得到。
前述耐高壓熱塑性彈性體材料的制備制法，與實施例1的不同之處在于：在制備過程中，步驟S2中高速攪拌的速度為2500r/min、時間為8min；步驟S3中擠出溫度為250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為600rpm。
其他與實施例1相同。
實施例3：一種耐高壓熱塑性彈性體材料，所述耐高壓熱塑性彈性體材料由以下重量份的組分組成：苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物20份、三元乙丙橡膠20份、粉末丁苯橡膠10份、環(huán)烷基白油9份、低密度聚乙烯 5份、填充劑35份、抗氧劑 1份；其中填充劑為納米SiO2、納米高嶺土、納米滑石粉、納米蒙脫土按質(zhì)量比4：1.5：2：3復(fù)配而成，納米SiO2的平均粒徑為1～100nm，納米高嶺土的粒徑為500～1000nm，納米滑石粉的平均粒徑為85.6nm，納米蒙脫土的平均晶片厚度小于25nm；抗氧劑為質(zhì)量比1：2的抗氧劑168與1076復(fù)配而成；粉末丁苯橡膠為炭黑填充型粉末丁苯橡膠，且通過實施例1的方法制備得到。
前述耐高壓熱塑性彈性體材料的制備制法，與實施例1的不同之處在于：在制備過程中，步驟S2中高速攪拌的速度為2200r/min、時間為10min；步驟S3中擠出溫度為220℃，螺桿轉(zhuǎn)速為500rpm。
其他與實施例1相同。
實施例4：一種耐高壓熱塑性彈性體材料，所述耐高壓熱塑性彈性體材料由以下重量份的組分組成：苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物24份、三元乙丙橡膠15份、粉末丁苯橡膠10份、環(huán)烷基白油25.9份、低密度聚乙烯 20份、填充劑5份、抗氧劑1076 0.2份；其中填充劑為納米SiO2、納米高嶺土、納米滑石粉、納米蒙脫土按質(zhì)量比3：1：2：3復(fù)配而成，納米SiO2的平均粒徑為1～100nm，納米高嶺土的粒徑為500～1000nm，納米滑石粉的平均粒徑為85.6nm，納米蒙脫土的平均晶片厚度小于25nm；粉末丁苯橡膠為炭黑填充型粉末丁苯橡膠，且通過實施例1的方法制備得到。
前述耐高壓熱塑性彈性體材料的制備制法，與實施例1的不同之處在于：在制備過程中，步驟S2中高速攪拌的速度為2300r/min、時間為11min；步驟S3中擠出溫度為240℃，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。
其他與實施例1相同。
實施例5：一種耐高壓熱塑性彈性體材料，所述耐高壓熱塑性彈性體材料由以下重量份的組分組成：苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物20份、三元乙丙橡膠15份、粉末丁苯橡膠15份、環(huán)烷基白油30份、低密度聚乙烯9份、填充劑10份、抗氧劑168 1份；其中填充劑為納米SiO2、納米高嶺土、納米滑石粉、納米蒙脫土按質(zhì)量比2：1：1：3復(fù)配而成，納米SiO2的平均粒徑為1～100nm，納米高嶺土的粒徑為500～1000nm，納米滑石粉的平均粒徑為85.6nm，納米蒙脫土的平均晶片厚度小于25nm；粉末丁苯橡膠為炭黑填充型粉末丁苯橡膠，且通過實施例1的方法制備得到。
前述耐高壓熱塑性彈性體材料的制備制法，與實施例1的不同之處在于：在制備過程中，步驟S2中高速攪拌的速度為2400r/min、時間為13min；步驟S3中擠出溫度為200℃，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。
其他與實施例1相同。
上述實施例1~5的性能測試結(jié)果記錄詳見表1：
表1
可知，本發(fā)明的耐高壓熱塑性彈性體材料，通過優(yōu)選組分進行合理配比，無需硫化，克服了目前采用硅橡膠需要硫化的不足；其通過低密度聚乙烯起到成核的作用，并利用填充劑的協(xié)同作用，降低了空間電荷的產(chǎn)生，高效阻礙了內(nèi)部雜質(zhì)離子形成電荷積累，增強了絕緣性能，提升了材料的耐高壓性能，其可耐10萬伏以上的電壓而不被擊穿，硬度范圍在邵氏75-85A，其體積電阻率可達1016Ω·m以上，介電常數(shù)可達40F·m-1以上，綜合性能優(yōu)異，完全滿足軍工激光武器方面電纜料的需求；整個工藝步驟簡便，工藝可操作性強，原料來源豐富，成本低，可大規(guī)模推廣應(yīng)用，提升產(chǎn)品競爭力；也進一步增強材料的耐壓耐輻射性能和絕緣性能，提高產(chǎn)品硬度，具備優(yōu)異的綜合性能。
上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。