一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物及其制備方法和應用
1.本發明涉及有機硅絕緣材料技術領域，具體涉及一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物及其制備方法和應用。
背景技術：
2.硅橡膠具有疏水、疏水恢復、耐候、耐紫外、耐高/低溫、電絕緣等優點，逐步取代高壓/超高壓輸變電領域中的玻璃、陶瓷等傳統絕緣材料。然而，硅橡膠在長期使用過程中容易發生漏電起痕破壞，且硅橡膠具有陰燃的缺點，容易造成安全事故，故需要提高硅橡膠的耐漏電起痕性能和阻燃性能。
3.目前，主要是通過在硅橡膠中添加大量的無機填料(例如：氫氧化鋁、氮化硼、氧化鋁等)作為耐漏電起痕劑來提升其耐漏電起痕性能，但無機填料的大量添加會嚴重損害硅橡膠的力學性能，例如：cn 112940512 a公開了一種耐溫絕緣硅橡膠及其制備方法和耐溫絕緣膠帶，通過加入45份氫氧化鋁、45份云母粉和5份納米二氧化鈦等填料將硅橡膠的耐漏電起痕性能提高至1a4.5級，但該硅橡膠的力學性能較差，拉伸強度、拉斷伸長率和撕裂強度分別為6.0mpa、277％和18.0kn/m；cn 112029290 a公開了一種復合絕緣子用高溫硫化硅橡膠絕緣材料及其制備，通過加入123份氫氧化鋁和11份三氧化二鐵使硅橡膠的耐漏電起痕性能達到1a4.5級、阻燃性能達到fv-0級，但該硅橡膠的拉伸強度和拉斷伸長率僅為4.46mpa和258％。綜上可知，現有的具備耐漏電起痕性能的硅橡膠在力學性能、阻燃性能等方面仍然存在欠缺，尚難以完全滿足日益增長的實際應用要求。
4.因此，開發一種具備優異的力學性能、阻燃性能和耐漏電起痕性能的硅橡膠材料具有十分重要的意義。
技術實現要素：
5.本發明的目的在于提供一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物及其制備方法和應用。
6.本發明所采取的技術方案是：
7.一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其包括以下質量份的組分：
8.甲基乙烯基硅橡膠：100份；
9.氣相法白炭黑：30份～50份；
10.羥基硅油：5份～9份；
11.含氫硅油：0.5份～0.9份；
12.含氮聚硼硅氧烷：0.8份～2份；
13.硫化劑：1.5份～2.5份；
14.鉑化合物：13ppm～20ppm，按照鉑在阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物中的質量濃度計。
15.優選的，所述甲基乙烯基硅橡膠包括以下質量百分比的組分：
16.乙烯基含量0.03mol％～0.08mol％、數均分子量500000g/mol～700000g/mol的甲基乙烯基硅橡膠：90％～95％；
17.乙烯基含量2mol％～4mol％、數均分子量500000g/mol～700000g/mol的甲基乙烯基硅橡膠：5％～10％。
18.優選的，所述氣相法白炭黑的比表面積為200m2/g～300m2/g。
19.優選的，所述羥基硅油的羥基含量為5wt％～10wt％。
20.優選的，所述含氫硅油的含氫量為1.0wt％～1.5wt％。
21.優選的，所述含氮聚硼硅氧烷是由包括以下步驟的制備方法制成：
22.1)將含苯基硅氧烷、含乙烯基硅氧烷和硼酸混勻，再加入鹽酸后進行反應，得到聚硼硅氧烷預聚物；
23.2)將步驟1)的聚硼硅氧烷預聚物和含氮硅烷分散在溶劑中，再加入鹽酸后進行反應，
24.即得到含氮聚硼硅氧烷。
25.優選的，所述含苯基硅氧烷、含乙烯基硅氧烷、硼酸、含氮硅烷的質量比為1:0.09～0.12:0.07～0.08:0.45～0.50。
26.優選的，步驟1)所述含苯基硅氧烷為苯基三乙氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷中的至少一種。
27.優選的，步驟1)所述含乙烯基硅氧烷為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種。
28.優選的，步驟1)所述鹽酸的用量為含苯基硅氧烷質量的0.3％～0.6％。
29.優選的，步驟1)所述鹽酸的質量分數為36％～38％。
30.優選的，步驟1)所述反應在70℃～90℃下進行，反應時間為0.3h～0.5h。
31.優選的，步驟2)所述含氮硅烷為γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷中的至少一種。
32.優選的，步驟2)所述溶劑為乙醇、異丙醇中的至少一種。
33.優選的，步驟2)所述鹽酸的用量為含苯基硅氧烷質量的27％～33％。
34.優選的，步驟2)所述鹽酸的質量分數為5.5％～6.5％。
35.優選的，步驟2)所述反應分為以下兩個階段：先55℃～70℃反應1h～4h，再升溫至75℃～85℃反應8h～12h。
36.優選的，步驟2)所述反應結束后還將反應產物置于100℃～120℃下進行了0.1h～0.3h的旋蒸處理(除去反應液中的溶劑和未反應的單體)。
37.優選的，所述硫化劑為2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷、過氧化雙(2,4-二氯苯甲酰)中的至少一種。
38.優選的，所述鉑化合物為氯鉑酸、二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑絡合物中的至少一種。
39.一種如上所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物的制備方法包括以下步驟：
40.1)將甲基乙烯基硅橡膠、氣相法白炭黑、羥基硅油和含氫硅油混煉制成硅橡膠基礎膠料；
41.2)將步驟1)的硅橡膠基礎膠料、含氮聚硼硅氧烷、硫化劑和鉑化合物混煉后進行
硫化，
42.即得阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物。
43.優選的，步驟1)所述混煉分為以下三個階段：先室溫混煉1h～2h，再升溫至140℃～160℃混煉2h～4h，再降溫至120℃～130℃抽真空混煉0.5h～1.5h。
44.優選的，步驟2)所述混煉在室溫下進行，混煉時間為15min～25min。
45.優選的，步驟2)所述硫化分為以下兩個階段：先160℃～170℃硫化15min～30min，再升溫至180℃～200℃硫化1h～2h。
46.一種如上所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物在高壓/超高壓輸變電領域的應用。
47.本發明的有益效果是：本發明的硅橡膠組合物具有優異的力學性能、阻燃性能和耐漏電起痕性能，且制備工藝簡單、原料來源廣泛，易于實現工業化生產，在高壓/超高壓輸變電等領域具有廣闊的應用前景。
48.具體來說：
49.1)本發明的硅橡膠組合物中添加有含氮聚硼硅氧烷和鉑化合物，含氮聚硼硅氧烷中的氮原子可以與鉑化合物中的鉑產生配位作用，抑制鉑原子在高溫作用下的聚集，有利于鉑原子高效催化硅橡膠分子鏈在強電弧和高溫作用下發生自由基交聯反應形成類sioc陶瓷，而含氮聚硼硅氧烷作為陶瓷前驅體在高溫下會轉變為含羥基的硼化合物，與硅橡膠基體在高溫下形成的類sioc陶瓷相互作用，形成堅硬密實的陶瓷阻隔層，起到阻隔熱量、氧氣以及電弧轟擊的作用，從而賦予硅橡膠優異的耐漏電起痕性能和阻燃性能(含氮聚硼硅氧烷和鉑化合物僅需很小的添加量便可以使硅橡膠的耐漏電起痕性能達到1a4.5級、垂直燃燒等級達到ul-94v-0級)；
50.2)本發明的硅橡膠組合物的力學性能和加工性能優異；
51.3)本發明的硅橡膠組合物的制備工藝簡單，原料易得，易于實現工業化生產，具有廣闊的應用前景。
附圖說明
52.圖1為實施例1中的硼酸、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷和含氮聚硼硅氧烷的傅里葉變換紅外光譜圖。
53.圖2為實施例1和對比例1的硅橡膠組合物樣品經過耐漏電起痕測試后的外觀照片。
具體實施方式
54.下面結合具體實施例對本發明作進一步的解釋和說明。
55.實施例1：
56.一種含氮聚硼硅氧烷，其制備方法包括以下步驟：
57.1)將20g的苯基三乙氧基硅烷、2.2g的乙烯基三乙氧基硅烷和1.5g的硼酸混合攪拌均勻，再滴加0.1g的質量分數為37％的濃鹽酸，加完后80℃反應0.4h，得到聚硼硅氧烷預聚物；
58.2)將步驟1)的聚硼硅氧烷預聚物和9.7g的n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧
基硅烷攪拌分散在43.5g的無水乙醇中，再滴加6g的質量分數為6％的鹽酸，加完后60℃攪拌反應3h，再升溫至80℃反應10h，再100℃旋蒸0.3h，即得到含氮聚硼硅氧烷。
59.本實施例中的硼酸、苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷和含氮聚硼硅氧烷的傅里葉變換紅外光譜圖如圖1(a為硼酸，b為苯基三乙氧基硅烷，c為乙烯基三乙氧基硅烷，d為n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷，e為含氮聚硼硅氧烷)所示。
60.由圖1可知：硼酸的主要吸收峰有3215cm-1
處的o-h伸縮振動吸收峰和1459cm-1
處的b-o伸縮振動吸收峰；苯基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷在1391cm-1
和1080cm-1
處的吸收峰分別對應-ch3對稱彎曲振動吸收峰和si-o-si伸縮振動吸收峰，此外，乙烯基三乙氧基硅烷還有1593cm-1
處的c＝c的伸縮振動吸收峰；n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷在1576cm-1
處出現n-h彎曲振動吸收峰；含氮聚硼硅氧烷在3215cm-1
附近沒有發現o-h伸縮振動吸收峰，而在699cm-1
、1594cm-1
、1559cm-1
、1472cm-1
、1408cm-1
和1097cm-1
處分別出現si-o-b彎曲振動吸收峰、c＝c伸縮振動吸收峰、n-h彎曲振動吸收峰、b-o伸縮振動吸收峰、-ch3對稱彎曲振動吸收峰和si-o-si伸縮振動吸收峰，說明含氮聚硼硅氧烷已經成功合成。
61.一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其制備方法包括以下步驟：
62.1)將93質量份的乙烯基含量0.05mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量620000g/mol)、7質量份的乙烯基含量3mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量640000g/mol)、40質量份的比表面積250m2/g的氣相法白炭黑、6質量份的羥基含量8.5wt％的羥基硅油和0.6質量份的含氫量1.2wt％的含氫硅油加入捏合機，先室溫混煉2h，再升溫至150℃繼續混煉3h，再降溫至120℃抽真空混煉1h，再冷卻至室溫，得到硅橡膠基礎膠料；
63.2)將步驟1)的硅橡膠基礎膠料、1質量份的含氮聚硼硅氧烷(本實施例制備)、二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑絡合物(按照鉑在阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物中的質量濃度計，鉑的添加量為15ppm)和2質量份的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷加入雙輥開煉機中，室溫混煉20min，出片，再165℃硫化20min，分別制成6mm、3mm和2mm厚的膠片，再升溫至180℃硫化2h，即得阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物(6mm厚的膠片用于耐漏電起痕測試，3mm厚的膠片用于阻燃性能測試，2mm厚的膠片用于力學性能測試)。
64.實施例2：
65.一種含氮聚硼硅氧烷，其制備方法包括以下步驟：
66.1)將20g的苯基三乙氧基硅烷、1.8g的乙烯基三乙氧基硅烷和1.4g的硼酸混合攪拌均勻，再滴加0.06g的質量分數為38％的濃鹽酸，加完后70℃反應0.5h，得到聚硼硅氧烷預聚物；
67.2)將步驟1)的聚硼硅氧烷預聚物和9g的n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷攪拌分散在40g的異丙醇中，再滴加6.6g的質量分數為5.5％的鹽酸，加完后70℃攪拌反應1h，再升溫至85℃反應8h，再120℃旋蒸0.1h，即得到含氮聚硼硅氧烷。
68.經測試(測試方法同實施例1)，本實施例成功合成出含氮聚硼硅氧烷。
69.一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其制備方法包括以下步驟：
70.1)將95質量份的乙烯基含量0.03mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量700000g/mol)、5質量份的乙烯基含量4mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量500000g/
mol)、50質量份的比表面積200m2/g的氣相法白炭黑、9質量份的羥基含量5wt％的羥基硅油和0.5質量份的含氫量1.5wt％的含氫硅油加入捏合機，先室溫混煉2h，再升溫至160℃繼續混煉2h，再降溫至130℃抽真空混煉0.5h，再冷卻至室溫，得到硅橡膠基礎膠料；
71.2)將步驟1)的硅橡膠基礎膠料、2質量份的含氮聚硼硅氧烷(本實施例制備)、氯鉑酸的異丙醇溶液(按照鉑在阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物中的質量濃度計，鉑的添加量為20ppm)和2.5質量份的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷加入雙輥開煉機中，室溫混煉25min，出片，再170℃硫化15min，分別制成6mm、3mm和2mm厚的膠片，再升溫至200℃硫化1h，即得阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物(6mm厚的膠片用于耐漏電起痕測試，3mm厚的膠片用于阻燃性能測試，2mm厚的膠片用于力學性能測試)。
72.實施例3：
73.一種含氮聚硼硅氧烷，其制備方法包括以下步驟：
74.1)將20g的苯基三乙氧基硅烷、2.4g的乙烯基三乙氧基硅烷和1.6g的硼酸混合攪拌均勻，再滴加0.12g的質量分數為36％的濃鹽酸，加完后90℃反應0.3h，得到聚硼硅氧烷預聚物；
75.2)將步驟1)的聚硼硅氧烷預聚物和10g的n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷攪拌分散在46g的無水乙醇中，再滴加5.4g的質量分數為6.5％的鹽酸，加完后55℃攪拌反應4h，再升溫至75℃反應12h，再100℃旋蒸0.3h，即得到含氮聚硼硅氧烷。
76.經測試(測試方法同實施例1)，本實施例成功合成出含氮聚硼硅氧烷。
77.一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其制備方法包括以下步驟：
78.1)將90質量份的乙烯基含量0.08mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量500000g/mol)、10質量份的乙烯基含量2mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量700000g/mol)、30質量份的比表面積300m2/g的氣相法白炭黑、5質量份的羥基含量10wt％的羥基硅油和0.9質量份的含氫量1.0wt％的含氫硅油加入捏合機，先室溫混煉1h，再升溫至140℃繼續混煉4h，再降溫至120℃抽真空混煉1.5h，再冷卻至室溫，得到硅橡膠基礎膠料；
79.2)將步驟1)的硅橡膠基礎膠料、1質量份的含氮聚硼硅氧烷(本實施例制備)、氯鉑酸的異丙醇溶液(按照鉑在阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物中的質量濃度計，鉑的添加量為13ppm)和1.5質量份的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷加入雙輥開煉機中，室溫混煉15min，出片，再160℃硫化30min，分別制成6mm、3mm和2mm厚的膠片，再升溫至180℃硫化2h，即得阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物(6mm厚的膠片用于耐漏電起痕測試，3mm厚的膠片用于阻燃性能測試，2mm厚的膠片用于力學性能測試)。
80.實施例4：
81.一種含氮聚硼硅氧烷，其制備方法包括以下步驟：
82.1)將20g的苯基三乙氧基硅烷、2.4g的乙烯基三乙氧基硅烷和1.4g的硼酸混合攪拌均勻，再滴加0.09g的質量分數為37％的濃鹽酸，加完后70℃反應0.5h，得到聚硼硅氧烷預聚物；
83.2)將步驟1)的聚硼硅氧烷預聚物和9.5g的γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷攪拌分散在43g的異丙醇中，再滴加6.6g的質量分數為5.5％的鹽酸，加完后55℃攪拌反應4h，再升溫至85℃反應8h，再100℃旋蒸0.3h，即得到含氮聚硼硅氧烷。
84.經測試(測試方法同實施例1)，本實施例成功合成出含氮聚硼硅氧烷。
85.一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其制備方法包括以下步驟：
86.1)將95質量份的乙烯基含量0.08mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量600000g/mol)、5質量份的乙烯基含量4mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量600000g/mol)、40質量份的比表面積250m2/g的氣相法白炭黑、6質量份的羥基含量8.5wt％的羥基硅油和0.5質量份的含氫量1.5wt％的含氫硅油加入捏合機，先室溫混煉1h，再升溫至140℃繼續混煉4h，再降溫至130℃抽真空混煉0.5h，再冷卻至室溫，得到硅橡膠基礎膠料；
87.2)將步驟1)的硅橡膠基礎膠料、0.8質量份的含氮聚硼硅氧烷(本實施例制備)、二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑絡合物(按照鉑在阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物中的質量濃度計，鉑的添加量為15ppm)和2質量份的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷加入雙輥開煉機中，室溫混煉20min，出片，再160℃硫化30min，分別制成6mm、3mm和2mm厚的膠片，再升溫至180℃硫化2h，即得阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物(6mm厚的膠片用于耐漏電起痕測試，3mm厚的膠片用于阻燃性能測試，2mm厚的膠片用于力學性能測試)。
88.實施例5：
89.一種含氮聚硼硅氧烷，其制備方法包括以下步驟：
90.1)將20g的苯基三乙氧基硅烷、1.8g的乙烯基三乙氧基硅烷和1.6g的硼酸混合攪拌均勻，再滴加0.12g的質量分數為36％的濃鹽酸，加完后90℃反應0.3h，得到聚硼硅氧烷預聚物；
91.2)將步驟1)的聚硼硅氧烷預聚物和10g的γ-氨丙基三甲氧基硅烷攪拌分散在45g的無水乙醇中，再滴加5.5g的質量分數為6.5％的鹽酸，加完后70℃攪拌反應1h，再升溫至85℃反應8h，再100℃旋蒸0.3h，即得到含氮聚硼硅氧烷。
92.經測試(測試方法同實施例1)，本實施例成功合成出含氮聚硼硅氧烷。
93.一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其制備方法包括以下步驟：
94.1)將94質量份的乙烯基含量0.03mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量620000g/mol)、6質量份的乙烯基含量3mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量640000g/mol)、45質量份的比表面積230m2/g的氣相法白炭黑、9質量份的羥基含量5wt％的羥基硅油和0.9質量份的含氫量1.0wt％的含氫硅油加入捏合機，先室溫混煉1h，再升溫至140℃繼續混煉4h，再降溫至120℃抽真空混煉1.5h，再冷卻至室溫，得到硅橡膠基礎膠料；
95.2)將步驟1)的硅橡膠基礎膠料、2質量份的含氮聚硼硅氧烷(本實施例制備)、二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑絡合物(按照鉑在阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物中的質量濃度計，鉑的添加量為13ppm)和1.5質量份的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷加入雙輥開煉機中，室溫混煉25min，出片，再160℃硫化30min，分別制成6mm、3mm和2mm厚的膠片，再升溫至180℃硫化2h，即得阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物(6mm厚的膠片用于耐漏電起痕測試，3mm厚的膠片用于阻燃性能測試，2mm厚的膠片用于力學性能測試)。
96.對比例1：
97.一種硅橡膠組合物，其制備方法包括以下步驟：
98.1)將93質量份的乙烯基含量0.05mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量620000g/mol)、7質量份的乙烯基含量3mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量640000g/mol)、40質量份的比表面積250m2/g的氣相法白炭黑、6質量份的羥基含量8.5wt％的羥基硅油和0.6質量份的含氫量1.2wt％的含氫硅油加入捏合機，先室溫混煉2h，再升溫至150℃繼
續混煉3h，再降溫至120℃抽真空混煉1h，再冷卻至室溫，得到硅橡膠基礎膠料；
99.2)將步驟1)的硅橡膠基礎膠料、二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑絡合物(按照鉑在硅橡膠組合物中的質量濃度計，鉑的添加量為15ppm)和2質量份的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷加入雙輥開煉機中，室溫混煉20min，出片，再165℃硫化20min，分別制成6mm、3mm和2mm厚的膠片，再升溫至180℃硫化2h，即得硅橡膠組合物(6mm厚的膠片用于耐漏電起痕測試，3mm厚的膠片用于阻燃性能測試，2mm厚的膠片用于力學性能測試)。
100.對比例2：
101.一種硅橡膠組合物，其制備方法包括以下步驟：
102.1)將93質量份的乙烯基含量0.05mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量620000g/mol)、7質量份的乙烯基含量3mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量640000g/mol)、40質量份的比表面積250m2/g的氣相法白炭黑、6質量份的羥基含量8.5wt％的羥基硅油和0.6質量份的含氫量1.2wt％的含氫硅油加入捏合機，先室溫混煉2h，再升溫至150℃繼續混煉3h，再降溫至120℃抽真空混煉1h，再冷卻至室溫，得到硅橡膠基礎膠料；
103.2)將步驟1)的硅橡膠基礎膠料、1質量份的含氮聚硼硅氧烷(制備過程同實施例1)和2質量份的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷加入雙輥開煉機中，室溫混煉20min，出片，再165℃硫化20min，分別制成6mm、3mm和2mm厚的膠片，再升溫至180℃硫化2h，即得硅橡膠組合物(6mm厚的膠片用于耐漏電起痕測試，3mm厚的膠片用于阻燃性能測試，2mm厚的膠片用于力學性能測試)。
104.對比例3：
105.一種含氮聚硅氧烷，其制備方法包括以下步驟：
106.1)將20g的苯基三乙氧基硅烷和2.2g的乙烯基三乙氧基硅烷混合攪拌均勻，再滴加0.1g的質量分數為37％的濃鹽酸，加完后80℃反應0.4h，得到聚硅氧烷預聚物；
107.2)將步驟1)的聚硅氧烷預聚物和9.7g的n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷攪拌分散在43.5g的無水乙醇中，再滴加6.0g的質量分數為6％的鹽酸，加完后60℃攪拌反應3h，再升溫至80℃反應10h，再100℃旋蒸0.3h，即得到含氮聚硅氧烷。
108.經測試(測試方法同實施例1)，本對比例成功合成出含氮聚硅氧烷。
109.一種硅橡膠組合物，其制備方法包括以下步驟：
110.1)將93質量份的乙烯基含量0.05mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量620000g/mol)、7質量份的乙烯基含量3mol％的甲基乙烯基硅橡膠(數均分子量640000g/mol)、40質量份的比表面積250m2/g的氣相法白炭黑、6質量份的羥基含量8.5wt％的羥基硅油和0.6質量份的含氫量1.2wt％的含氫硅油加入捏合機，先室溫混煉2h，再升溫至150℃繼續混煉3h，再降溫至120℃抽真空混煉1h，再冷卻至室溫，得到硅橡膠基礎膠料；
111.2)將步驟1)的硅橡膠基礎膠料、1質量份的含氮聚硅氧烷(本對比例制備)、二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑絡合物(按照鉑在硅橡膠組合物中的質量濃度計，鉑的添加量為15ppm)和2質量份的2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷加入雙輥開煉機中，室溫混煉20min，出片，再165℃硫化20min，分別制成6mm、3mm和2mm厚的膠片，再升溫至180℃硫化2h，即得硅橡膠組合物(6mm厚的膠片用于耐漏電起痕測試，3mm厚的膠片用于阻燃性能測試，2mm厚的膠片用于力學性能測試)。
112.性能測試：
113.1)對實施例1～5的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物和對比例1～3的硅橡膠組合物的耐漏電起痕性能和阻燃性能進行測試(實施例1和對比例1的硅橡膠組合物樣品經過耐漏電起痕測試后的外觀照片如圖2所示，圖中，a為實施例1的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，b為對比例1的硅橡膠組合物)，測試結果如下表所示：
114.表1耐漏電起痕性能和阻燃性能測試結果
[0115][0116][0117]
注：
[0118]
耐漏電起痕性能：參照“gb/t 6553-2014嚴酷環境條件下使用的電氣絕緣材料評定耐電痕化和蝕損的試驗方法”進行測試。
[0119]
電蝕損率：參照“gb/t 6553-2014嚴酷環境條件下使用的電氣絕緣材料評定耐電痕化和蝕損的試驗方法”進行測試。
[0120]
極限氧指數(loi)：參照“gb/t 10707-2008橡膠燃燒性能的測定”進行測試。
[0121]
垂直燃燒等級：參照“gb/t 10707-2008橡膠燃燒性能的測定”進行測試。
[0122]
由表1和圖2可知：
[0123]
a)僅單獨添加鉑化合物(對比例1)或含氮聚硼硅氧烷(對比例2)，硅橡膠的耐漏電起痕性能較差，不能達到1a4.5級，且無法通過垂直燃燒測試，而同時添加含氮聚硅氧烷和鉑化合物(對比例3)，硅橡膠的耐漏電起痕依然無法達到1a4.5級，雖然極限氧指數可以從27.0％提升到29.5％，但仍無法通過垂直燃燒測試；
[0124]
b)實施例1～5同時加入含氮聚硼硅氧烷和鉑化合物后，硅橡膠的耐漏電起痕有明顯提高，均能達到1a4.5級，極限氧指數均在31.0％以上，且垂直燃燒等級均達到ul-94v-0級；
[0125]
綜上可知，硅橡膠耐漏電起痕性能和阻燃性能的顯著提升，是因為含氮聚硼硅氧烷的氮原子與鉑產生配位作用，抑制了鉑原子在高溫下的聚集，高效催化硅橡膠分子鏈在強電弧作用下發生自由基交聯反應形成類sioc陶瓷，且含氮聚硼硅氧烷作為陶瓷前驅體在高溫下還會轉變為含羥基硼化合物，與硅橡膠基體在高溫下形成的類sioc陶瓷相互作用，形成堅硬密實的陶瓷阻隔層，起到阻隔熱量、氧氣以及電弧轟擊的作用，最終賦予硅橡膠優
異的耐漏電起痕性能和阻燃性能。
[0126]
2)對實施例1～5的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物和對比例1～3的硅橡膠組合物的力學性能進行測試，測試結果如下表所示：
[0127]
表2力學性能測試結果
[0128][0129]
注：
[0130]
拉伸強度：參照“gb/t 528-2009硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定”進行測試，拉伸速率為500mm/min。
[0131]
拉斷伸長率：參照“gb/t 528-2009硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定”進行測試，拉伸速率為500mm/min。
[0132]
硬度/shore a：參照“gb/t 531.1-2008硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法第1部分：邵氏硬度計法(邵爾硬度)”進行測試。
[0133]
撕裂強度：參照“gb/t 529-2008硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定(直角形)”進行測試，拉伸速率為500mm/min。
[0134]
由表2可知：實施例1～5同時加入含氮聚硼硅氧烷和含鉑化合物后，硅橡膠的拉伸強度和拉斷伸長率分別達到10mpa和600％以上，撕裂強度均超過44kn/m，說明加入含氮聚硼硅氧烷和含鉑化合物基本不會損害硅橡膠的力學性能。
[0135]
上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
技術特征：
1.一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其特征在于，包括以下質量份的組分：甲基乙烯基硅橡膠：100份；氣相法白炭黑：30份～50份；羥基硅油：5份～9份；含氫硅油：0.5份～0.9份；含氮聚硼硅氧烷：0.8份～2份；硫化劑：1.5份～2.5份；鉑化合物：13ppm～20ppm，按照鉑在阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物中的質量濃度計。2.根據權利要求1所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其特征在于：所述甲基乙烯基硅橡膠包括以下質量百分比的組分：乙烯基含量0.03mol％～0.08mol％、數均分子量500000g/mol～700000g/mol的甲基乙烯基硅橡膠：90％～95％；乙烯基含量2mol％～4mol％、數均分子量500000g/mol～700000g/mol的甲基乙烯基硅橡膠：5％～10％。3.根據權利要求1或2所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其特征在于：所述含氮聚硼硅氧烷是由包括以下步驟的制備方法制成：1)將含苯基硅氧烷、含乙烯基硅氧烷和硼酸混勻，再加入鹽酸后進行反應，得到聚硼硅氧烷預聚物；2)將步驟1)的聚硼硅氧烷預聚物和含氮硅烷分散在溶劑中，再加入鹽酸后進行反應，即得到含氮聚硼硅氧烷。4.根據權利要求3所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其特征在于：所述含苯基硅氧烷、含乙烯基硅氧烷、硼酸、含氮硅烷的質量比為1:0.09～0.12:0.07～0.08:0.45～0.50。5.根據權利要求3所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其特征在于：步驟1)所述含苯基硅氧烷為苯基三乙氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷中的至少一種；步驟1)所述含乙烯基硅氧烷為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的至少一種；步驟2)所述含氮硅烷為γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷中的至少一種。6.根據權利要求3所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其特征在于：步驟1)所述反應在70℃～90℃下進行，反應時間為0.3h～0.5h；步驟2)所述反應分為以下兩個階段：先55℃～70℃反應1h～4h，再升溫至75℃～85℃反應8h～12h。7.根據權利要求3所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其特征在于：步驟1)所述鹽酸的用量為含苯基硅氧烷質量的0.3％～0.6％；步驟1)所述鹽酸的質量分數為36％～38％；步驟2)所述鹽酸的用量為含苯基硅氧烷質量的27％～33％；步驟2)所述鹽酸的質量分數為5.5％～6.5％。8.根據權利要求1或2所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物，其特征在于：所述氣相法白炭黑的比表面積為200m2/g～300m2/g；所述羥基硅油的羥基含量為5wt％～10wt％；所述含氫硅油的含氫量為1.0wt％～1.5wt％；所述硫化劑為2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧
化己烷、過氧化雙(2,4-二氯苯甲酰)中的至少一種；所述鉑化合物為氯鉑酸、二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑絡合物中的至少一種。9.一種如權利要求1～8中任意一項所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將甲基乙烯基硅橡膠、氣相法白炭黑、羥基硅油和含氫硅油混煉制成硅橡膠基礎膠料；2)將步驟1)的硅橡膠基礎膠料、含氮聚硼硅氧烷、硫化劑和鉑化合物混煉后進行硫化，即得阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物。10.一種如權利要求1～8中任意一項所述的阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物在高壓/超高壓輸變電領域的應用。
技術總結
本發明公開了一種阻燃、耐漏電起痕的硅橡膠組合物及其制備方法和應用。本發明的硅橡膠組合物包括以下質量份的組分：甲基乙烯基硅橡膠：100份；氣相法白炭黑：30份～50份；羥基硅油：5份～9份；含氫硅油：0.5份～0.9份；含氮聚硼硅氧烷：0.8份～2份；硫化劑：1.5份～2.5份；鉑化合物：13ppm～20ppm，按照鉑在硅橡膠組合物中的質量濃度計。本發明的硅橡膠組合物的制備方法十分簡單，將各組分分批添加進行混煉，再進行硫化即得。本發明的硅橡膠組合物具有優異的力學性能、阻燃性能和耐漏電起痕性能，且制備工藝簡單、原料來源廣泛，易于實現工業化生產，在高壓/超高壓輸變電等領域具有廣闊的應用前景。應用前景。應用前景。
