CN101845224B - 硅酮泡沫及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于防火材料领域，涉及一种硅酮泡沫及其生产方法，由含氢聚硅氧烷、端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷、端烷基聚硅氧烷和铂族金属催化剂组成，还可加入补强填料、阻燃防火组分、黑色颜料和黄色颜料，配制成双组份的硅酮泡沫胶料、使用时现场1∶1混合，就地常温发泡、硫化、形成高密度弹性防火泡沫体。本发明不含有毒有害成份，具有防火性能、防射线穿透、有伸张及压缩弹性、能补偿机械管线震动及建筑物沉降而引起的位移、便于管道或电缆维护的防火堵料。
Description
技术领域
本发明属于防火材料领域，涉及一种防火泡沫胶，具体的说是一种硅酮泡沫及其生产方法。
背景技术
现有防火封堵大多采用有机防火堵料及无机防火水泥。有机防火堵料由于含有毒性挥发物，在一些对环境要求严格的场合禁止使用；无机防火水泥虽然无毒性，但在封堵完毕后会固化成坚硬的块状物，无伸张及压缩弹性，无法补偿机械管线震动及建筑物沉降引起的机械位移，且管道及电缆等穿墙物件在维修及更换时需用重力将封堵物敲出，极易损坏周边墙体，管道及电缆的维护非常不便。
现有技术中也公开了一些阻燃性聚有机硅氧烷泡沫体的制备方法：Modic在美国专利3,425,967中公开了使用含石棉和纤维状钛酸钾的混合物作为聚有机硅氧烷泡沫体的阻燃添加剂。Lee等在美国专利4,026,842以及Smith在美国专利3,923,705中公开了使用铂或铂化合物以改进聚有机硅氧烷泡沫体的阻燃性，其中聚有机硅氧烷泡沫体是通过有机氢硅氧烷与含硅键连的羟基基团的硅氧烷反应制备的。Smith指出，通过使用炭黑可进一步改进阻燃性。Harper等在美国专利4,433,069中公开了阻燃性聚硅氧烷泡沫体，该泡沫体含有至少0.1％非金属纤维状耐热材料、至少一种细分散的非金属多孔耐热材料、和至少5ppm铂的混合物。纤维状耐热材料包括天然存在的材料，如石棉，以及由玻璃、碳、氧化铝或无机硅酸盐形成的人造纤维和晶须，无机硅酸盐例如硅酸铝以及硅酸铝和碱金属和/或碱土金属的硅酸盐的混合物，优选的纤维状耐热材料为玻璃和碳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种硅酮泡沫及其生产方法，具有良好防火性能和良好物理性能，用于各类管线的穿墙缝隙防火封堵。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
硅酮泡沫，由A组分和B组分组成，A组分和B组分按1∶1混合；
A组分由基料M和含氢聚硅氧烷组成，A组分中各组分重量百分比为：
基料M 75～97％
含氢聚硅氧烷 3～25％；
基料M为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端烷基聚硅氧烷的组合，各组分占基料M的重量百分比为：
端羟基聚硅氧烷 15～55％
端乙烯基聚硅氧烷 10～50％
端烷基聚硅氧烷 5～45％；
B组分由基料N和铂族金属催化剂组成，B组分中各组分重量百分比为：
基料N 99.8～99.99％
铂族金属催化剂 0.01～0.2％；
铂族金属催化剂为铑、钌、钯、锇、铱或铂的催化剂；
基料N为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端烷基聚硅氧烷的组合，各组分占基料N的重量百分比为：
端羟基聚硅氧烷 15～55％
端乙烯基聚硅氧烷 10～50％
端烷基聚硅氧烷 5～45％。
硅酮泡沫的生产方法，按以下步骤进行：
(1)将基料M经真空捏合机在180℃，真空度-0.095MPa下捏合2～3小时，再经三辊研磨机研磨；
(2)将步骤(1)所得基料M和含氢聚硅氧烷按配比配成组分A；
(3)将基料N经真空捏合机在180℃，真空度-0.095MPa下捏合2～3小时，再经三辊研磨机研磨；
(4)将步骤(3)所得的基料N和铂族金属催化剂按配比配成组分B；
(5)将组分A和组分B按1∶1混合或在现场用专用打胶机经静态混合器混合，常温发泡，硫化后形成低密度弹性防火泡沫体。
端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷或端烷基聚硅氧烷在25℃下的粘度为10-1,000,000mPa·s。
本发明的硅酮泡沫，基料M和基料N中还含有补强填料，补强填料加入量为基料重量的0～20％，补强填料是气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、纳米碳酸钙、石英粉或硅树脂中的至少一种。
基料M中还含有阻燃防火组分，阻燃防火组分加入量为基料M重量的0～80％，阻燃防火组分是膨胀石墨粉、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或硅藻土中的至少一种。
基料N中还含有阻燃防火组分，阻燃防火组分加入量为基料N重量的0～80％，阻燃防火组分是多聚磷酸铵、季戊四醇、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或硅藻土中的至少一种。
基料M中还含有黑色颜料，黑色颜料加入量为基料M重量的0～10％，黑色颜料是炭黑或氧化铁黑中的至少一种。
基料N中还含有黄色颜料，黄色颜料加入量为基料N重量的0～10％，黄色颜料是氧化铬黄或氧化铁黄中的至少一种。
铂族金属催化剂包含铑、钌、钯、锇、铱或铂的催化剂。适用的铑催化剂公开于Lee等的美国专利4,026,835，其中有关用于聚硅氧烷泡沫体的铑催化剂的内容，这里不再重复描述。基于铂的催化剂是特别优选的，并且它可以采取有效促进Si-H基团与硅键连的链烯基反应的任何公知的形式，还可有效地促进Si-H基团与有机醇中的羟基0H基团的反应，为发泡过程中提供氢气。铂的适宜形式包括但不限于氯铂酸、铂化合物、以及铂化合物与不饱和有机化合物或具有硅键连基团的硅氧烷的配合物，硅键连基团含烯键式不饱和基团。其它适宜的铂催化剂的实例包括卤化亚铂或氯铂酸与二乙烯基二硅氧烷的配合物，以及通过氯铂酸、二乙烯基四甲基二硅氧烷和四甲基二硅氧烷反应形成的配合物。适宜的铂催化剂公开于Willing的美国专利3,419,593中，其中关于这种催化剂制备的内容，这里不再重复描述。
含氢聚硅氧烷的结构式为：
式1中，R是是甲基、乙基或苯基，式1中的含氢基团H可以部分地被烷基所取代；
端羟基聚硅氧烷的结构式为：
式2中，R是甲基、乙基或苯基；
端乙烯基聚硅氧烷的结构式为：
式3中，R是甲基、乙基或苯基，Vi为乙烯基；
端烷基聚硅氧烷的结构式为：
...式4
式4中，R是甲基、乙基或苯基。
本发明不含有毒有害成份，具有防火性能，防射线穿透，有伸张及压缩弹性，能补偿机械管线震动及建筑物沉降而引起的位移，便于管道或电缆维护。本发明的低密度硅酮泡沫防火泡沫胶具有良好防火性能和良好物理性能，用于各类管线的穿墙缝隙防火封堵，尤其是核电厂房、船舰内部穿墙管道、电缆、通风管道的穿墙缝隙防火防辐射封堵。本发明的低密度硅酮泡沫防火泡沫胶3分钟即可开始发泡，10分钟固化成泡沫弹性体，泡沫体比重为2.35g/cm3，垂直燃烧试验为V-O级，闭孔率为80％，经5分钟火焰喷射燃烧，离火立刻自熄，并在泡沫体外表面留下一层痂。
具体实施方式
实施例一
硅酮泡沫，由A组分和B组分组成，A组分和B组分按1∶1混合；
A组分由基料M和含氢聚硅氧烷组成，A组分中各组分重量百分比为：
基料M 75％
含氢聚硅氧烷 25％；
基料M为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端烷基聚硅氧烷的组合，各组分占基料M的重量百分比为：
端羟基聚硅氧烷 15％
端乙烯基聚硅氧烷 50％
端烷基聚硅氧烷 35％；
B组分由基料N和铂族金属催化剂组成，B组分中各组分重量百分比为：
基料N 99.8％
铂族金属催化剂 0.2％；
铂族金属催化剂为铑、钌、钯、锇、铱或铂的催化剂；
基料N为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端烷基聚硅氧烷的组合，各组分占基料N的重量百分比为：
端羟基聚硅氧烷 15％
端乙烯基聚硅氧烷 50％
端烷基聚硅氧烷 35％。
铂族金属催化剂为铑催化剂，公开于Lee等的美国专利4,026,835，其中有关用于聚硅氧烷泡沫体的铑催化剂的内容，这里不再重复描述。
硅酮泡沫的生产方法，按以下步骤进行：
(1)将基料M经真空捏合机在180℃，真空度-0.095MPa下捏合2小时，再经三辊研磨机研磨；
(2)将步骤(1)所得基料M和含氢聚硅氧烷按配比配成组分A；
(3)将基料N经真空捏合机在180℃，真空度-0.095MPa下捏合2小时，再经三辊研磨机研磨；
(4)将步骤(3)所得的基料N和铂族金属催化剂按配比配成组分B；
(5)将组分A和组分B按1∶1混合或在现场用专用打胶机经静态混合器混合，常温发泡，硫化后形成低密度弹性防火泡沫体。
端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷或端烷基聚硅氧烷在25℃下的粘度为10-1,000,000mPa·s。
实施例二
硅酮泡沫，由A组分和B组分组成，A组分和B组分按1∶1混合；
A组分由基料M和含氢聚硅氧烷组成，A组分中各组分重量百分比为：
基料M 97％
含氢聚硅氧烷 3％；
基料M为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端烷基聚硅氧烷的组合，各组分占基料M的重量百分比为：
端羟基聚硅氧烷 55％
端乙烯基聚硅氧烷 40％
端烷基聚硅氧烷 5％
B组分由基料N和铂族金属催化剂组成，B组分中各组分重量百分比为：
基料N 99.99％
铂族金属催化剂 0.01％；
铂族金属催化剂为铑、钌、钯、锇、铱或铂的催化剂；
基料N为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端烷基聚硅氧烷的组合，各组分占基料N的重量百分比为：
端羟基聚硅氧烷 55％
端乙烯基聚硅氧烷 40％
端烷基聚硅氧烷 5％。
铂族金属催化剂为基于铂的催化剂，适宜的铂催化剂公开于Willing的美国专利3,419,593中，其中关于这种催化剂制备的内容，这里不再重复描述。
本实施例的硅酮泡沫，基料M和基料N中还含有补强填料，补强填料加入量为基料重量的20％，补强填料是气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、纳米碳酸钙、石英粉或硅树脂中的至少一种。
基料M中还含有阻燃防火组分，阻燃防火组分加入量为基料M重量的80％，阻燃防火组分是膨胀石墨粉、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或硅藻土中的至少一种。
基料N中还含有阻燃防火组分，阻燃防火组分加入量为基料N重量的80％，阻燃防火组分是多聚磷酸铵、季戊四醇、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或硅藻土中的至少一种。
基料M中还含有黑色颜料，黑色颜料加入量为基料M重量的10％，黑色颜料是炭黑或氧化铁黑中的至少一种。
基料N中还含有黄色颜料，黄色颜料加入量为基料N重量的10％，黄色颜料是氧化铬黄或氧化铁黄中的至少一种。
硅酮泡沫的生产方法，按以下步骤进行：
(1)将基料M经真空捏合机在180℃，真空度-0.095MPa下捏合3小时，再经三辊研磨机研磨；
(2)将步骤(1)所得基料M和含氢聚硅氧烷按配比配成组分A；
(3)将基料N经真空捏合机在180℃，真空度-0.095MPa下捏合3小时，再经三辊研磨机研磨；
(4)将步骤(3)所得的基料N和铂族金属催化剂按配比配成组分B；
(5)将组分A和组分B按1∶1混合或在现场用专用打胶机经静态混合器混合，常温发泡，硫化后形成低密度弹性防火泡沫体。
端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷或端烷基聚硅氧烷在25℃下的粘度为10-1,000,000mPa·s。
实施例三
硅酮泡沫，由A组分和B组分组成，A组分和B组分按1∶1混合；
A组分由基料M和含氢聚硅氧烷组成，A组分中各组分重量百分比为：
基料M 90％
含氢聚硅氧烷 10％；
基料M为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端烷基聚硅氧烷的组合，各组分占基料M的重量百分比为：
端羟基聚硅氧烷 45％
端乙烯基聚硅氧烷 10％
端烷基聚硅氧烷 45％
B组分由基料N和铂族金属催化剂组成，B组分中各组分重量百分比为：
基料N 99.9％
铂族金属催化剂 0.1％；
铂族金属催化剂为铑、钌、钯、锇、铱或铂的催化剂；
基料N为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端烷基聚硅氧烷的组合，各组分占基料N的重量百分比为：
端羟基聚硅氧烷 45％
端乙烯基聚硅氧烷 10％
端烷基聚硅氧烷 45％。
铂族金属催化剂为基于铂的催化剂，适宜的铂催化剂公开于Willing的美国专利3,419,593中，其中关于这种催化剂制备的内容，这里不再重复描述。
本实施例的硅酮泡沫，基料M和基料N中还含有补强填料，补强填料加入量为基料重量的10％，补强填料是气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、纳米碳酸钙、石英粉或硅树脂中的至少一种。
基料M中还含有阻燃防火组分，阻燃防火组分加入量为基料M重量的50％，阻燃防火组分是膨胀石墨粉、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或硅藻土中的至少一种。
基料N中还含有阻燃防火组分，阻燃防火组分加入量为基料N重量的30％，阻燃防火组分是多聚磷酸铵、季戊四醇、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或硅藻土中的至少一种。
基料M中还含有黑色颜料，黑色颜料加入量为基料M重量的5％，黑色颜料是炭黑或氧化铁黑中的至少一种。
基料N中还含有黄色颜料，黄色颜料加入量为基料N重量的6％，黄色颜料是氧化铬黄或氧化铁黄中的至少一种。
硅酮泡沫的生产方法，按以下步骤进行：
(1)将基料M经真空捏合机在180℃，真空度-0.095MPa下捏合2.5小时，再经三辊研磨机研磨；
(2)将步骤(1)所得基料M和含氢聚硅氧烷按配比配成组分A；
(3)将基料N经真空捏合机在180℃，真空度-0.095MPa下捏合2.5小时，再经三辊研磨机研磨；
(4)将步骤(3)所得的基料N和铂族金属催化剂按配比配成组分B；
(5)将组分A和组分B按1∶1混合或在现场用专用打胶机经静态混合器混合，常温发泡，硫化后形成低密度弹性防火泡沫体。
端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷或端烷基聚硅氧烷在25℃下的粘度为10-1,000,000mPa·s。
实施例四
基料M配方：
107硅橡胶 10000cp 200g
乙烯基硅油 5000cp 200g
甲基硅油 350cp 50g
气相法白炭黑 10g
氢氧化铝 100g
膨胀石墨 50g
炭黑 1g
基料M的制备：
将上述配方中的液体物料加入1升的真空捏合机中，设置温度为120℃，在搅拌中，分次慢慢加入其它粉体物料，加完后，盖上捏合机盖，设置温度为180℃，抽真空，真空度达-0.095MPa，从温度到达180℃起，搅拌3小时后停止加热和搅拌，出料；将上述物料经三辊研磨机研磨三遍得基料M。
基料N配方：
107硅橡胶 10000cp 200g
乙烯基硅油 5000cp 200g
甲基硅油 350cp 50g
气相法白炭黑 10g
氢氧化铝 100g
多聚磷酸铵(APP) 15g
季戊四醇 10g
氧化铁黄 3g
基料N的制备：
将上述配方中的液体物料加入1升的真空捏合机中，设置温度为120℃，在搅拌中，分次慢慢加入其它粉体物料，加完后，盖上捏合机盖，设置温度为180℃，抽真空，真空度达-0.095MPa，从温度到达180℃起，搅拌3小时后停止加热和搅拌，出料；将上述物料经三辊研磨机研磨三遍得基料N。
A组分配方：
基料M 100g
含氢硅油 10g
A组分的配制：
按配方将上述基料M和含氢硅油充分混合均匀的A组分。
B组分配方：
基料N 100g
铂络合物 0.1g
B组分的配制：
按配方将上述基料M和含氢硅油充分混合均匀的B组分。
A组分为黑色粘稠型流动液体，粘度30000cp，比重：1.1；B组分为黄色粘稠型流动液体，粘度35000cp，比重：1.1。
将A、B按1∶1混合，3分钟即开始发泡，10分钟固化成泡沫弹性体。泡沫体比重为0.3g/cm3，垂直燃烧试验为V-O级，闭孔率为65％。经5分钟火焰喷射燃烧，离火立刻自熄，并在泡沫体外表面留下一层痂。
将A、B组分混合后，分别倒在水泥砂浆板、PVC板、木材、铁皮上，待发泡成型后，均粘结良好。
本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种硅酮泡沫的生产方法，所述硅酮泡沫由A组分和B组分组成，所述A组分和B组分按1∶1混合；
所述A组分由基料M和含氢聚硅氧烷组成，所述A组分中各组分的重量百分比为：
基料M 75～97％
含氢聚硅氧烷 3～25％；
所述基料M为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端烷基聚硅氧烷的组合，各组分占基料M的重量百分比为：
端羟基聚硅氧烷 15～55％
端乙烯基聚硅氧烷 10～50％
端烷基聚硅氧烷 5～45％；
所述B组分由基料N和铂族金属催化剂组成，所述B组分中各组分的重量百分比为：
基料N 99.8～99.99％
铂族金属催化剂 0.01～0.2％；
所述铂族金属催化剂为铑、钌、钯、锇、铱或铂的催化剂；
所述基料N为端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷和端烷基聚硅氧烷的组合，各组分占基料N的重量百分比为：
端羟基聚硅氧烷 15～55％
端乙烯基聚硅氧烷 10～50％
端烷基聚硅氧烷 5～45％；
其特征在于：按以下步骤进行：
(1)将基料M经真空捏合机在180℃，真空度-0.095MPa下捏合2～3小时，再经三辊研磨机研磨；
(2)将步骤(1)所得基料M和含氢聚硅氧烷按配比配成组分A；
(3)将基料N经真空捏合机在180℃，真空度-0.095MPa下捏合2～3小时，再经三辊研磨机研磨；
(4)将步骤(3)所得的基料N和铂族金属催化剂按配比配成组分B；
(5)将组分A和组分B按1∶1混合或在现场用专用打胶机经静态混合器混合，常温发泡，硫化后形成低密度弹性防火泡沫体。
2.如权利要求1所述的硅酮泡沫的生产方法，其特征在于：所述基料M和基料N中还含有补强填料，所述补强填料加入量为基料重量的0～20％，所述补强填料是气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、纳米碳酸钙、石英粉或硅树脂中的至少一种。
3.如权利要求1所述的硅酮泡沫的生产方法，其特征在于：所述基料M中还含有阻燃防火组分，所述阻燃防火组分加入量为基料M重量的0～80％，所述阻燃防火组分是膨胀石墨粉、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或硅藻土中的至少一种。
4.如权利要求1所述的硅酮泡沫的生产方法，其特征在于：所述基料N中还含有阻燃防火组分，所述阻燃防火组分加入量为基料N重量的0～80％，所述阻燃防火组分是多聚磷酸铵、季戊四醇、氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或硅藻土中的至少一种。
5.如权利要求1所述的硅酮泡沫的生产方法，其特征在于：所述基料M中还含有黑色颜料，所述黑色颜料加入量为基料M重量的0～10％，所述黑色颜料是炭黑或氧化铁黑中的至少一种。
6.如权利要求1所述的硅酮泡沫的生产方法，其特征在于：所述基料N中还含有黄色颜料，所述黄色颜料加入量为基料N重量的0～10％，所述黄色颜料是氧化铬黄或氧化铁黄中的至少一种。
7.如权利要求1所述的硅酮泡沫的生产方法，其特征在于：所述含氢聚硅氧烷的结构式为：
式1中，R是甲基、乙基或苯基；
所述端羟基聚硅氧烷的结构式为：
式2中，R是甲基、乙基或苯基；
所述端乙烯基聚硅氧烷的结构式为：
式3中，R是甲基、乙基或苯基，Vi为乙烯基；
所述端烷基聚硅氧烷的结构式为：
式4中，R是甲基或乙基。
8.如权利要求1所述的硅酮泡沫的生产方法，其特征在于：所述端羟基聚硅氧烷、端乙烯基聚硅氧烷或端烷基聚硅氧烷在25℃下的粘度为10-1,000,000mPa·s。
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