CN101735500B - 橡胶用阻燃剂组合物、其应用以及硅橡胶 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种橡胶用阻燃剂组合物、其应用以及包含该阻燃剂组合物的硅橡胶。该阻燃剂组合物包含碳黑、氰尿酸三聚氰氨和超细高岭土，包含该阻燃剂组合物的硅橡胶在保持优异阻燃性能的基础上，还具有良好的物理机械性能、加工性能及耐高温性能。

Description

橡胶用阻燃剂组合物、其应用以及硅橡胶

技术领域

本发明属于橡胶阻燃剂领域。具体地，本发明涉及橡胶用阻燃剂组合物及其应用以及具有优异阻燃性能同时具有良好物理机械性能的低烟无卤阻燃硅橡胶。

背景技术

20世纪30年代建立起来的高分子合成与加工业在50年代后期得到了迅速发展，橡胶、塑料、纤维三大合成材料越来越多地应用于国民经济的各个部门及人们的生产生活中，而同时由于高分子材料被引燃导致的火灾也频频发生，由此造成的人员伤亡及财产损失也越来越大。人们在研究火灾发生的规律时发现，如果提高橡胶、塑料等高分子材料的阻燃性，那么火灾发生的可能性及由火灾引发的人员伤亡、财产损失均可大幅度降低，所以人们越来越重视高分子材料的阻燃性。

橡胶阻燃剂可分为含卤和无卤两大类。其中，含卤阻燃剂(特别是溴系阻燃剂)由于其用量少、阻燃效率高且适应性广而得到广泛应用，并且含卤阻燃剂不会严重恶化基材的物理机械性能和电气性能，品种多样，性价比高，来源充足。然而含卤阻燃剂的严重缺点是燃烧时生成大量的烟和有毒且具腐蚀性的气体，可导致金属物件腐蚀和环境污染，并生成对人体极其有害的有毒气体。而无卤阻燃剂由于低烟、低毒、少腐蚀，从而在环保呼声日益高涨的今天，受到人们的青睐。

硅橡胶是一种耐高低温、耐老化等性能非常优异的橡胶，被广泛应用在电子、机械等诸多行业。如果不对硅橡胶进行阻燃处理，其氧指数小于21％，本身是易燃材料。硅橡胶的阻燃改性已成为目前硅橡胶应用研究的主要方向之一。

申请号为200710046127.7的中国专利以氢氧化铝、氰尿酸三聚氰氨和硼酸锌为阻燃剂制备了无卤阻燃硅橡胶，但其阻燃剂用量大，超过50份，且氢氧化铝的分解温度低(最大分解温度为220℃)，所以该方法制得的硅橡胶二次硫化温度和使用温度(包括短暂使用)最高不能高于220℃，而在200℃下氢氧化铝也会部分分解，使硅橡胶内部出现小气泡。

邬继荣在“有机硅材料”杂志中发表的文章“阻燃硅橡胶的研制”(2004，18(4)：P10～12)中提到了用碳黑、氯铂酸、氢氧化铝的组合物作为阻燃剂来制备阻燃硅橡胶，但该方法不仅因使用了氢氧化铝而限制其加工及使用温度范围，且由于氯铂酸比较昂贵，容易因铂的催化剂中毒而失效，造成硅橡胶性能的不稳定。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种橡胶用阻燃剂组合物，其使用温度范围广，不易失效。

本发明还提供一种低烟无卤阻燃硅橡胶，其以硅橡胶为母体材料，以碳黑、氰尿酸三聚氰氨和超细高岭土三者为阻燃剂，以白炭黑为补强剂，以羟基硅油为结构化处理剂，其在保持优异阻燃性能的基础上，同时具有良好的物理机械性能、加工性能及耐高温性能。

本发明还提供上述阻燃剂组合物在制备橡胶产品中的应用。

针对上述发明目的，本发明提供下述技术方案：

一种橡胶用阻燃剂组合物，其包含：碳黑、氰尿酸三聚氰氨和超细高岭土。

优选地，所述碳黑、氰尿酸三聚氰氨及超细高岭土的颗粒直径≤10微米。

优选地，组合物中碳黑、氰尿酸三聚氰氨及超细高岭土的重量比为0.5-15∶5-20∶2-15；优选为1-15∶8-20∶3-15；更优选为6-10∶10-20∶5-10。

一种低烟无卤阻燃硅橡胶，其包含硅橡胶母体材料，如甲基乙烯基硅橡胶，以及上述阻燃剂组合物。

优选地，所述阻燃剂组合物的用量以每100份硅橡胶生胶为基准，不超过35份。

优选地，所述硅橡胶还包括补强剂，如白炭黑。

进一步优选地，所述补强剂的用量为25-55份，优选为30-55份，更优选为35-50份。

优选地，所述硅橡胶还包括结构化处理剂，如羟基硅油。

进一步优选地，所述结构化处理剂的用量为3-12份，优选为5-10份。

上述阻燃剂组合物在制备橡胶产品中的应用。

根据本发明的低烟无卤阻燃硅橡胶的主要性能指标如下：硬度70±5，拉伸强度大于6.0MPa，伸长率大于300％，压缩永久变形(150℃，22h，压缩25％)小于50％。225℃×72h热空气老化后，拉伸强度保持率大于60％，扯断伸长率保持率大于60％；氧指数大于35％，烟密度小于100。

本发明的低烟无卤阻燃硅橡胶具有以下优点：

1.阻燃性好且低烟，氧指数大于35％，垂直燃烧V0级，烟密度小于100。

2.阻燃剂用量少，不超过35phr，这不仅使加工方便，而且可以保证硅橡胶具有好的物理机械性能。

3.强度高。

4.老化性能好及压缩永久变形小，这两个指标是用作密封件类产品时比较重要的指标，绝大多数阻燃硅橡胶的专利及期刊文献报道都没有给出该数值范围。

具体实施方式

下面以实施例的方式具体说明本发明的技术方案，但以下实施例并不限制本发明的范围。

在以下实施例中，各个性能参数测定方法所依据的国家标准具体如下：拉伸强度、扯断伸长率按GB/T 528-1998测定；硬度按GB/T531-1999测定；压缩永久变形按GB/T7759-1996测定；热空气老化性能按GB/T3512-2001测定；氧指数按GB/T 10707-1989测定；烟密度按GB/T8323/1987测定。

原料：硅橡胶和羟基硅油，上海树脂厂产品；碳黑和白炭黑，卡博特公司产品；氰尿酸三聚氰氨，济南泰星精细化工有限公司产品；超细高龄土，山东枣庄市三兴高新材料有限公司产品；双二五，上海高桥石化有限公司产品。

实施例1

硅橡胶(生胶)100份，包辊后，依次加入白炭黑40份、羟基硅油6份、碳黑10份、氰尿酸三聚氰氨20份和超细高岭土5份，最后加硫化剂双二五0.6份，混匀后停放1-3天，返炼待用。

试样硫化条件：一段硫化170℃×12min，二段硫化：200℃×4h。

性能测试结果：硬度70，拉伸强度6.5MPa，扯断伸长率325％，压缩永久变形(170℃×22h，压缩25％)43.7％。225℃×72h热空气老化后，拉伸强度保持率76.2％，扯断伸长率保持率65.6％；氧指数36％，烟密度48.3。

实施例2

硅橡胶(生胶)100份，包辊后，依次加入白炭黑50份、羟基硅油10份、碳黑1份、氰尿酸三聚氰氨20份和超细高岭土4份，最后加双二五0.6份，混匀后停放1-3天，返炼待用。

试样硫化条件：一段硫化170℃×12min，二段硫化：200℃×4h。

性能测试结果：硬度72，拉伸强度6.9MPa，扯断伸长率370％，压缩永久变形(170℃×22h，压缩25％)38.5％；225℃×72h热空气老化后，拉伸强度保持率77.1％，扯断伸长率保持率67.3％；氧指数37％，烟密度42.6。

实施例3

硅橡胶(生胶)100份，包辊后，依次加入白炭黑45份、羟基硅油10份、碳黑8份、氰尿酸三聚氰氨14份和超细高岭土10份，最后加双二五0.6份，混匀后停放1-3天，返炼待用。

试样硫化条件：一段硫化170℃×12min，二段硫化：200℃×4h。

性能测试结果：硬度68，拉伸强度6.6MPa，扯断伸长率365％，压缩永久变形(170℃×22h，压缩25％)44.7％。225℃×72h热空气老化后，拉伸强度保持率75.3％，扯断伸长率保持率66.1％；氧指数36％，烟密度46.5。

Claims (17)

1.一种橡胶用阻燃剂组合物，其特征在于，该组合物包含：碳黑、氰尿酸三聚氰胺和超细高岭土，其中碳黑、氰尿酸三聚氰胺及超细高岭土的重量比为0.5-15∶5-20∶2-15。

2.根据权利要求1所述的橡胶用阻燃剂组合物，其特征在于，所述碳黑、氰尿酸三聚氰胺及超细高岭土的颗粒直径≤10微米。

3.根据权利要求1或2所述的橡胶用阻燃剂组合物，其特征在于，组合物中碳黑、氰尿酸三聚氰胺及超细高岭土的重量比为1-15∶8-20∶3-15。

4.根据权利要求3所述的橡胶用阻燃剂组合物，其特征在于，组合物中碳黑、氰尿酸三聚氰胺及超细高岭土的重量比为6-10∶10-20∶5-10。

5.一种低烟无卤阻燃硅橡胶，其特征在于，该硅橡胶包含硅橡胶母体材料，以及权利要求1至4中任一项所述的阻燃剂组合物。

6.根据权利要求5所述的硅橡胶，其特征在于，所述硅橡胶母体材料为甲基乙烯基硅橡胶。

7.根据权利要求5或6所述的低烟无卤阻燃硅橡胶，其特征在于，所述阻燃剂组合物的用量以每100份硅橡胶生胶为基准，不超过35份。

8.根据权利要求5所述的硅橡胶，其特征在于，其还包括补强剂。

9.根据权利要求8所述的硅橡胶，其特征在于，所述补强剂为白炭黑。

10.根据权利要求8或9所述的硅橡胶，其特征在于，所述补强剂的用量以每100份硅橡胶生胶为基准，为25-55份。

11.根据权利要求10所述的硅橡胶，其特征在于，所述补强剂的用量为30-55份。

12.根据权利要求11所述的硅橡胶，其特征在于，所述补强剂的用量为35-50份。

13.根据权利要求5所述的硅橡胶，其特征在于，其还包括结构化处理剂。

14.根据权利要求13所述的硅橡胶，其特征在于，所述结构化处理剂为羟基硅油。

15.根据权利要求13或14所述的硅橡胶，其特征在于，所述结构化处理剂的用量以每100份硅橡胶生胶为基准，为3-12份。

16.根据权利要求15所述的硅橡胶，其特征在于，所述结构化处理剂的用量为5-10份。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的阻燃剂组合物在制备橡胶产品中的应用。