CN101698748A - 地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料的制备方法 - Google Patents

地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料的制备方法，其特征在于所述方法包括以下工艺过程：在捏合机中加入甲基乙烯基硅橡胶，再加入白碳黑和羟基硅油，在5立方米/小时±0.1立方米/小时的通氮速度下，于170-190℃混炼1小时±0.1小时，冷却至60℃±5℃，加入瓷化粉、硅酸铝、氯铂酸、锡酸锌和氢氧化铝，继续混炼0.5小时±0.05小时后排料，在滤胶机中滤胶后冷却至常温，在开炼机中加入硫化剂2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷或过氧化双(2，4-二氯苯甲酰)，混合均匀，即制得地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料。由于本发明采用无卤阻燃，特别是采用了陶瓷化断烟技术，因此采用本发明生产的产品燃烧几分钟后烟雾几乎完全消失，并可以保持产品内部的完好。

Description

地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种热硫化硅橡胶胶料，尤其是涉及一种地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料。主要应用于地铁的门窗、内装、空调及减震器等橡胶件的制造。
(二)背景技术
应用于地铁的门窗、内装、空调及减震器等橡胶件的热硫化硅橡胶胶料主要分为普通热硫化硅橡胶胶料、含卤阻燃热硫化硅橡胶胶料和普通无卤阻燃热硫化硅橡胶胶料三种。普通热硫化硅橡胶胶料，由于其主要成份含碳和氢元素，一旦着火，就会持续燃烧；含卤阻燃热硫化硅橡胶胶料，由于其原料中含有溴、氯等卤素阻燃剂，虽然难燃，但是燃烧时会产生烟雾大、毒性强的卤化氢和其它含卤有机物；普通无卤阻燃热硫化硅橡胶胶料，由于其原料中多含有氢氧化铝、氢氧化镁阻燃剂，燃烧时虽然烟雾小，毒性低，但是其阻燃效率不高，要得到好的阻燃性，阻燃剂添加的比例较高，因此物理机械性能(物性)较差，扯断强度不高于6Mpa，较易损坏。
(三)发明内容
本发明的目的在于克服以上不足，提供一种无卤、阻燃、无毒、物性好(扯断强度大于7.5Mpa)的地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：一种地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料的制备方法，所述方法包括以下工艺过程：在捏合机中加入甲基乙烯基硅橡胶，再加入白碳黑和羟基硅油，在5±0.1立方米/小时的通氮速度下，于170-190℃混炼1小时±0.1小时，冷却至60℃±5℃，加入瓷化粉、硅酸铝、氯铂酸、锡酸锌和氢氧化铝，继续混炼0.5小时±0.05小时后排料，在滤胶机中滤胶后冷却至常温，在开炼机中加入硫化剂2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷(俗称：双二五)或过氧化双(2，4-二氯苯甲酰)(俗称：双二四)，混合均匀，即制得地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料，所述各组份的投料重量份为：
适用于模压热硫化产品：
甲基乙烯基硅橡胶                        100份
白碳黑                                  40-60份
羟基硅油                                3-6份
瓷化粉                                  10-30份
硅酸铝                                  10-25份
氯铂酸(以铂的质量计/10-6)               20-60份
锡酸锌                                  2份
氢氧化铝                                10-40份
2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷   0.5份。
适用于挤出热空气硫化产品：
甲基乙烯基硅橡胶            100份
白碳黑                      40-60份
羟基硅油                    3-6份
瓷化粉                      10-30份
硅酸铝                      15-25份
氯铂酸(以铂的质量计/10-6)   20-60份
锡酸锌                      2份
氢氧化铝                    20-40份
过氧化双(2，4-二氯苯甲酰)   1份。
本发明的最优选复配总量份为：
甲基乙烯基硅橡胶                      100份
白碳黑                                40-60份
羟基硅油                              3-6份
瓷化粉                                20-30份
硅酸铝                                15份
氯铂酸(以铂的质量计/10-6)             20-60份
锡酸锌                                2份
氢氧化铝                              30-40份
2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷 0.5份。
本发明中各组份的作用以及有益效果见下表：
  化学名称   作用   效果
  甲基乙烯基硅橡胶   基础胶料 --
  白碳黑   补强剂，主要起补强作用，由于硅橡胶分子链非常柔顺，分子链间作用力非常弱，未经补强的硅橡胶的强度非常差，，没有使用价值，经补强后，强度最高可提高40倍。 --
  羟基硅油   结构控制剂，硅橡胶胶料中的白碳黑，如果不加结构控制剂，会很快形成氢键，胶料结构化，导致加工困难。 --
  化学名称   作用   效果
  2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷   硫化剂，热硫化硅橡胶胶料如果不硫化，是塑性流体，不能作为密封件使用，必须加入硫化剂才能硫化。 --
  过氧化双(2，4-二氯苯甲酰)   硫化剂，热硫化硅橡胶胶料如果不硫化，是塑性流体，不能作为密封件使用，必须加入硫化剂才能硫化，对氧不敏感，用于热空气硫化。 --
  瓷化粉   能使硅橡胶产品在接触火焰时，表面产生瓷化层(硬壳)，阻止火焰持续燃烧并断烟。            燃烧后现象瓷化粉0份  表面不结壳瓷化粉20份 表面结壳
  硅酸铝   能将硅橡胶燃烧生成的二氧化硅等无机物留存在表面形成阻隔层。热导率低，延缓燃烧热向里层传递的速度。            氧指数硅酸铝0份  27硅酸铝15份 31.5
  氯铂酸   氯铂酸能够与硅橡胶形成络合物而阻燃            点燃后燃烧持续时间氯铂酸0份  257秒氯铂酸20份 186秒氯铂酸40份 143秒氯铂酸60份 127秒
  锡酸锌   锡酸锌能提高氢氧化铝阻燃性，和氢氧化铝一起共同降低烟雾的产生            氧指数  烟密度锡酸锌0份  31.5    109锡酸锌2份  32      97
  氢氧化铝   分解吸热，并产生水稀释可燃性气体，脱水生成的氧化铝能吸收烟和可燃气体              氧指数烟  密度氢氧化铝0份  32        97氢氧化铝30份 36        70
本发明的有益效果是：
本发明中使用的瓷化粉、锡酸锌和氢氧化铝，虽然都能够起到抑制烟雾发生的作用，但是它们抑烟的机理不同。瓷化粉抑烟机理主要是在表面形成硬壳瓷化层，阻止内部产生的烟雾逸出，同时能隔绝新鲜空气进入燃烧物内部，使燃烧难以持续，所以能尽早断烟，从而减少烟雾的产生。锡酸锌的抑烟机理是产品燃烧分解后，促进产品内部分解生成留在残渣中的碳层(催化成炭)，而不生成挥发到空气的烟而消烟。氢氧化铝则可以和一些烟气发生化学反应，生成固体残渣而减少烟量。由此可见，三种抑烟剂(瓷化粉、锡酸锌和氢氧化铝)能从不同方面发挥消烟作用，从而相互促进，具有协同作用。
本发明使用的硅酸铝、氯铂酸和氢氧化铝，也都能起到阻燃作用，它们的阻燃机理也是不一样的。硅酸铝可以将硅橡胶燃烧生成的二氧化硅等无机物留存在表面形成阻隔层，隔绝空气，并且硅酸铝具有热导率低的特点，能延缓燃烧热向里层传递的速度，从而延缓燃烧速度而阻燃。氯铂酸的阻燃作用则是通过与硅橡胶形成络合物，降低分解形成可燃物的速度。氢氧化铝能分解吸热，并产生水稀释可燃性气体而阻燃。此三种阻燃剂在整个阻燃体系中能从不同方面发挥作用，比单用一种或只用两种大大提高了阻燃效率。
本发明产品不含卤素，所以此胶料生产的地铁车辆用密封件，既有难燃的特性，同时燃烧产生烟雾浓度和毒性极低，因此对人体没有危害。本发明产品还有一个非常宝贵的特性，即产品表面在燃烧后，表面很快能产生致密的瓷化层，以保护内部不被破坏，因此在相当长的时间里能保持密封件的功能不被破坏。同时形成瓷化层后，将几乎不再产生烟雾，对火灾逃生具有重大意义。胶料阻燃性能符合英国标准BS6853：1999《铁路客车设计和制造-火灾预防实施规范》表格7对胶料的要求。
  英国标准BS6853：1999   产品实测数据
  可燃性温度   ≥300℃   315℃
  烟密度(小范围测试)   ≤0.017   0.00432
  毒性气体重量总和   ≤1.0   0.41
同时由于各组分的协同作用，阻燃、抑烟效果好，在同样的基础胶料的使用条件下，阻燃剂的添加比例小，提高了胶料硫化后的物理机械性，其扯断强度大于7.5Mpa。
胶料硫化后物理机械性能见下表：
  原有产品   产品实测数据
  硬度   68   67
  拉断强度   5.7   7.8
  拉断伸长率   320   370
(四)具体实施方式
实施例1：适用于模压热硫化产品
一、配料
甲基乙烯基硅橡胶                100份
白碳黑                          40-60份
羟基硅油                        3-6份
瓷化粉                          10-30份
硅酸铝                          10-25份
氯铂酸(以铂的质量计/10-6)       20-60份
锡酸锌                                2份
氢氧化铝                              10-40份
2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷 0.5份。
二、生产工艺
在捏合机中加入甲基乙烯基硅橡胶，再加入白碳黑和羟基硅油，在5立方米/小时的通氮速度下，于170-190℃混炼1小时，捏合机冷却至60℃，加入瓷化粉、硅酸铝、氯铂酸、锡酸锌和氢氧化铝，继续混炼0.5小时后排料，在滤胶机中滤胶后冷却至常温。在开炼机中加入硫化剂(2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷或过氧化双(2，4-二氯苯甲酰)，混合均匀，即制得热硫化硅橡胶胶料。
实施例2：适用于挤出热空气硫化产品
一、配料
甲基乙烯基硅橡胶                100份
白碳黑                          40-60份
羟基硅油                        3-6份
瓷化粉                          10-30份
硅酸铝                          15-25份
氯铂酸(以铂的质量计/10-6)       20-60份
锡酸锌                          2份
氢氧化铝                        20-40份
过氧化双(2，4-二氯苯甲酰)              1份。
二、生产工艺
在捏合机中加入甲基乙烯基硅橡胶，再加入白碳黑和羟基硅油，在5.1立方米/小时的通氮速度下，于170-190℃混炼0.9小时，捏合机冷却至65℃，加入瓷化粉、硅酸铝、氯铂酸、锡酸锌和氢氧化铝，继续混炼0.5小时后排料，在滤胶机中滤胶后冷却至常温。在开炼机中加入硫化剂过氧化双(2，4-二氯苯甲酰)，混合均匀，即制得热硫化硅橡胶胶料。
实施例3：
一、配料
甲基乙烯基硅橡胶                      100份
白碳黑                                40-60份
羟基硅油                              3-6份
瓷化粉                                20-30份
硅酸铝                                15份
氯铂酸(以铂的质量计/10-6)             20-60份
锡酸锌                                2份
氢氧化铝                              30-40份
2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷 0.5份。
二、生产工艺
在捏合机中加入甲基乙烯基硅橡胶，再加入白碳黑和羟基硅油，在4.9立方米/小时的通氮速度下，于170-190℃混炼1.1小时，捏合机冷却至58℃，加入瓷化粉、硅酸铝、氯铂酸、锡酸锌和氢氧化铝，继续混炼0.5小时后排料，在滤胶机中滤胶后冷却至常温。在开炼机中加入硫化剂(2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷或过氧化双(2，4-二氯苯甲酰)，混合均匀，即制得热硫化硅橡胶胶料。

Claims (1)

1.一种地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料的制备方法，其特征在于所述方法包括以下工艺过程：在捏合机中加入甲基乙烯基硅橡胶，再加入白碳黑和羟基硅油，在5立方米/小时±0.1立方米/小时的通氮速度下，于170-190℃混炼1小时±0.1小时，冷却至60℃±5℃，加入瓷化粉、硅酸铝、氯铂酸、锡酸锌和氢氧化铝，继续混炼0.5小时±0.05小时后排料，在滤胶机中滤胶后冷却至常温，在开炼机中加入硫化剂2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷或过氧化双(2，4-二氯苯甲酰)，混合均匀，即制得地铁车辆用阻燃低烟无卤热硫化硅橡胶胶料，所述各组份的投料重量份为：
甲基乙烯基硅橡胶                       100份
白碳黑                                 40-60份
羟基硅油                               3-6份
瓷化粉                                 10-30份
硅酸铝                                 10-25份
氯铂酸(以铂的质量计/10-6)              20-60份
锡酸锌                                 2份
氢氧化铝                               10-40份
2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷  0.5份；或：
甲基乙烯基硅橡胶                     100份
白碳黑                               40-60份
羟基硅油                             3-6份
瓷化粉                               10-30份
硅酸铝                               15-25份
氯铂酸(以铂的质量计/10-6)            20-60份
锡酸锌                               2份
氢氧化铝                             20-40份
过氧化双(2，4-二氯苯甲酰)            1份；或：
甲基乙烯基硅橡胶                     100份
白碳黑                               40-60份
羟基硅油                             3-6份
瓷化粉                               20-30份
硅酸铝                               15份
氯铂酸(以铂的质量计/10-6)            20-60份
锡酸锌                               2份
氢氧化铝                             30-40份
2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)    己烷0.5份。
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