CN105295379A - 一种可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105295379A CN105295379A CN201510897199.7A CN201510897199A CN105295379A CN 105295379 A CN105295379 A CN 105295379A CN 201510897199 A CN201510897199 A CN 201510897199A CN 105295379 A CN105295379 A CN 105295379A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon rubber
- matrix material
- parts
- ceramic
- rubber matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法，该材料的组分按质量份数计包括硅橡胶25～35份，氢氧化铝15～20份，聚磷酸铵20～25份，粘土类层状结构矿物25～30份，硫化剂0.3～0.6份；该材料制备方法是将上述材料在开炼机或密炼机中进行混炼，混炼均匀，在压力成型机中一次硫化成型，在鼓风干燥箱中进行二次硫化即可。本发明的可陶瓷化硅橡胶复合材料主要特点在于：在200～1000℃宽温域范围内形成的产物具有自撑性，可用于阻燃防火领域。本发明的可陶瓷化硅橡胶复合材料制备简单，容易加工成型，能使用现有的橡胶制品的加工制备设备，便于实现工业化生产，应用前景广阔。
Description
技术领域：
本发明涉及一种硅橡胶复合材料及制备方法，具体涉及一种在宽温域具有自撑性的可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法，属于耐火材料领域。
背景技术：
可陶瓷化硅橡胶复合材料在常温下具有普通硅橡胶的特点，然而在高温时却能形成陶瓷保护层，具有一定的强度，从而保护材料内部不受高温的破坏。可陶瓷化硅橡胶复合材料的发明为阻燃、防火材料提供了新思路和新方法。
国内外在硅橡胶基复合材料的陶瓷化领域已有一定的研究。例如公开号CN104672916A文献公开了一种可瓷化阻燃耐火硅橡胶复合材料，包含硅橡胶生胶、催化剂、热稳定剂、耐火填料、玻璃流料、阻燃剂、协同阻燃剂、偶联剂，制备的硅橡胶复合材料燃烧时少烟无毒，但由于玻璃流料和氧化物的添加使得绝缘性下降。公开号CN102964836A文献公开了一种方法，其采用硅橡胶、二氧化硅、硅油、瓷化粉和偶联剂混炼，过滤制备了陶瓷化硅橡胶，能够在950℃火焰90min的烧蚀下形成陶瓷状的壳体，此专利的缺点是成瓷温度高，陶瓷强度差，阻燃性较差。公开号CN103489510A文献公开了一种陶瓷化防火耐火硅橡胶电线电缆，采用硅橡胶、白炭黑、硅油、助剂和硫化剂混炼、模压、挤出而成，能够在650～1000℃或以上的火焰中，经过90～180分钟或以上时间烧蚀，具有一定的高温强度。公开号CN102876049A文献公开了一种陶瓷化硅橡胶，通过在硅橡胶生胶中添加白炭黑、氢氧化铝和红磷混合物、纳米蒙脱土、羟基硅油、硬脂酸锌及1,3-二乙炔基四甲基二硅氧烷捏合、热炼、过滤而成，在室温下这类材料具有较好的拉伸强度、撕裂强度和阻燃性能。公开号CN103601954A文献公开了一种阻燃陶瓷化复合材料，以聚烯烃为基体，通过添加硅橡胶、二氧化硅、硅油、铂络合物或铂化合物、偶联剂、阻燃剂、瓷化粉、抗氧剂和硫化剂混炼、开炼而得阻燃陶瓷化复合材料，在接触火焰时能够烧蚀转化成陶瓷状的壳体，烧结温度降低。公开号US7652090B2文献公开了一种方法，其用于防火的陶瓷化组合物包含硅基聚合物，5～30重量％的云母和0.3～8重量％的玻璃粉，其中碱金属氧化物在玻璃粉中不超过30重量％，发明的防火硅基聚合物复合材料具有高温自撑性，但在高温下，碱金属离子的迁移使得复合材料绝缘性下降，瓷化产物抗弯强度较低。公开号US20070246240A1文献公开了一种方法，其用于防火的陶瓷化组合物包含至少10重量％的矿物硅酸盐，在不超过800℃的温度下形成液相的至少一种8～40重量％的无机磷酸盐，至少50重量％有机聚合物的聚合物基组合物，并采用将试样两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，加热至1000℃，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度来评价其自撑性，发明的可陶瓷化复合材料，在常温下为弹性体或树脂，在高温下转化为陶瓷结构材料，具有优良的耐热特性和高温自撑性。公开号US20060068201A1文献公开了一种耐火聚合物组合物，在高温下生成耐火陶瓷，该组合物包括有机聚合物和硅酸盐矿物填料，有机聚合物为聚烯烃、硅橡胶等，有机物的均聚物或弹性体或树脂的至少一种。
虽然硅橡胶的使用温度能达到200℃，但可陶瓷化硅橡胶复合材料中无机物组分的热分解产物可能催化硅橡胶的裂解，使得硅橡胶在200～600℃有氧环境中易发生热裂解、粉化，大大降低了复合材料在陶瓷化过程中的自撑性和强度而影响使用，目前国内外通过添加含碱金属的低熔点共混物或玻璃粉来提高陶瓷化产物的强度和降低陶瓷化温度，但由于复合材料在陶瓷化过程中含碱金属的低熔点共混物或玻璃粉中碱金属离子的迁移使得复合材料的绝缘性下降，且目前关于可陶瓷化复合材料自撑性的评价均集中在1000℃，未考虑整个陶瓷化过程中200～1000℃的自撑性，而硅橡胶在200～600℃有氧环境中易发生热裂解和粉化可能导致其自撑性变差而影响使用。
本发明提出了一种新颖的可陶瓷化硅橡胶复合材料组分，该复合材料可采用现有的橡胶制品的加工制备设备，并且通过组分之间的化学反应产物降低陶瓷化温度，提高产物的强度和自撑性，使产物在200～1000℃宽温域范围均具有自撑性，集阻燃作用和防火作用于一体。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：针对硅橡胶在200～600℃有氧环境中易发生热裂解和粉化可能导致其自撑性变差而影响使用，提供一种在宽温域具有自撑性的可陶瓷化硅橡胶复合材料，在200～1000℃，硅橡胶裂解产物与无机添加物共同反应形成陶瓷体系，该可陶瓷化硅橡胶复合材料均具有自撑。还提供一种容易实施的制备方法，以获取上述在宽温域具有自撑性的可陶瓷化硅橡胶复合材料。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的可陶瓷化硅橡胶复合材料，是一种在宽温域具有自撑性的可陶瓷化硅橡胶复合材料，该可陶瓷化硅橡胶复合材料按质量份数计包括以下组分：硅橡胶25～35份、氢氧化铝15～20份、聚磷酸铵20～25份、粘土类层状结构矿物25～30份、硫化剂0.3～0.6份。
本发明所述的在宽温域具有自撑性的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其自撑性的表征采用将可陶瓷化硅橡胶复合材料两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，放置马弗炉中进行不同温度的煅烧实验，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度。
本发明提供的可陶瓷化硅橡胶复合材料的制备方法，其采用以下步骤的方法：
(1)将硅橡胶在开炼机或密炼机中塑炼；
(2)将粘土类层状结构矿物、聚磷酸铵和氢氧化铝缓慢加入到上述硅橡胶中进行充分混炼，最后加入硫化剂混炼均匀，得到混炼胶；各原料的用量分别为硅橡胶25～35份、氢氧化铝15～20份、聚磷酸铵20～25份、粘土类层状结构矿物25～30份、硫化剂0.3～0.6份，均为质量份；
(3)将混炼胶在压力成型机上进行第一次硫化；第二次硫化在鼓风干燥箱中进行，制成一种在宽温域具有自撑性的可陶瓷化硅橡胶复合材料。
上述的硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶中的一种，或多种混合。
上述的粘土类层状结构矿物为云母、高岭土、蒙脱石和滑石中的一种，或多种的混合。
上述的硫化剂为过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)-3-己烷中的一种。
本发明所述的自撑性的表征采用将可陶瓷化硅橡胶复合材料两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，放置马弗炉中进行不同温度的煅烧实验，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度。
本发所述的宽温域为200～1000℃。
本发明所述的氢氧化铝和聚磷酸铵在200～600℃的温度下发生分解及相互反应生成了低熔点磷酸铝盐，这些低熔点磷酸铝盐把硅橡胶裂解产生的粉化产物和粘土类层状结构矿物粒子包裹起来，形成了较致密的陶瓷保护层，提高了自撑性和抗弯强度。
本发明所述的粘土类层状结构矿物在200～600℃被低熔点磷酸铝盐包裹，随着温度的升高，粘土类层状结构矿物的反应活性增强；在600～1000℃的温度下，与上述所说的低熔点磷酸铝盐发生反应生成陶瓷化产物，从而使得陶瓷层的强度和自撑性随温度的升高而提高。
本发明可陶瓷化硅橡胶复合材料与以往技术，具有以下主要优点：
(1)宽温域具有自撑性。
该可陶瓷化硅橡胶复合材料在200～1000℃有氧环境中发生比较复杂的反应，体系中的无机添加物均能起到特定的功能，提高复合材料的自撑性和强度。在200～600℃，由于无机填料氢氧化铝和聚磷酸铵相互作用生成低熔点磷酸铝盐(见图1和图2)，提高体系的自撑性和抗弯强度，在600～1000℃时，活性增加的粘土类层状结构矿物与低熔点磷酸铝盐进一步反应生成陶瓷化体系(见图1和图3)，该体系具有更好的自撑性和抗弯强度，从而使得可陶瓷化硅橡胶复合材料从200℃到1000℃整个宽温域范围均具有自撑性。
(2)阻燃性能好。
所采用的无机填料氢氧化铝和聚磷酸铵均为常见的阻燃剂，价格低廉；粘土类层状结构矿物的层状机构可以阻隔减缓物质和热量的传递，同时在燃烧硅橡胶复合材料的表面形成坚硬且连续的陶瓷层，起到阻隔作用，且这些无机填料具有较好的协同阻燃作用(见表1)。
(3)陶瓷化温度低。
传统的硅橡胶基复合材料陶瓷化温度一般发生在600℃以上，而本发明可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃即开始发生了有机相向无机物相转变(见图1)，且产物具有自撑性和一定强度，可以起到较好的防火作用。
(4)绝缘性好。
含碱金属的低熔点共混物或玻璃粉在参与陶瓷化的过程中由于碱金属离子的迁移增加了导电性，本发明通过无机填料氢氧化铝和聚磷酸铵相互作用生成低熔点磷酸铝盐取代传统的含碱金属的低熔点共混物或玻璃粉，在提高复合材料200～1000℃自撑性和抗弯强度的同时，降低了瓷化体系的导电性，有望用于防火电缆。
(5)操作简便。
本发明制备简单，容易加工成型，能使用现有的橡胶制品的加工制备设备，便于实现工业化生产，应用前景十分广阔。
附图说明：
图1为实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在25℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的XRD图。
图2为实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料表面在400℃下的SEM图形。
图3为实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料断面在1000℃下的SEM图形。
图4为实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的自撑性图形。
图5为实施例2制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的自撑性图形。
图6为实施例3制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的自撑性图形。
图7为实施例4制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的自撑性图形。
图8为实施例5制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的自撑性图形。
图9为实施例6制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的自撑性图形。
图10为实施例7制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的自撑性图形。
图11为实施例8制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的自撑性图形。
具体实施方式：
本发明主要针对硅橡胶在200～600℃有氧环境中易被氧化裂解、粉化等问题，开发了一种可陶瓷化硅橡胶复合材料及无机添加物组分，该可陶瓷化硅橡胶复合材料在从200℃到1000℃过程中，硅橡胶裂解产物与无机添加物共同反应形成陶瓷体系，在宽温域具有自撑性。
下面给出实施例以对本发明进一步说明。有必要在此指出的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，如果根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例1提供的在宽温域具有自撑性的可陶瓷化硅橡胶复合材料(以下简称可陶瓷化硅橡胶复合材料)，其由硅橡胶、氢氧化铝、聚磷酸铵、粘土类层状结构矿物和硫化剂组成。各组分含量以重量计为：甲基乙烯基硅橡胶30份，氢氧化铝20份，聚磷酸铵25份，云母25份，过氧化二异丙苯0.45份。
方法实施例1：
(1)在开炼机上塑炼称取的30份甲基乙烯基硅橡胶；
(2)向塑炼好的硅橡胶中缓慢加入上述填料：云母25份，聚磷酸铵25份和氢氧化铝20份，最后加入过氧化二异丙苯0.45份，并混炼均匀；
(3)将所得混炼胶在压力成型机上进行第一次硫化，硫化时间为10分钟，硫化压力16MPa，硫化温度165℃；第二次硫化在鼓风干燥箱中进行，硫化时间120分钟，硫化温度180℃，制成可陶瓷化硅橡胶复合材料。
将制成的可陶瓷化硅橡胶复合材料放入马弗炉中进行不同温度的煅烧实验。其中自撑性的表征采用将复合材料制备成35mm～50mm×8mm×4mm大小的长条试样，试样两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，中间跨距25mm，放置马弗炉中，在空气气氛下，升温速率为10℃/min，由室温加热至一定温度并保温60min，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度，即试样煅烧后发生形变的最大垂直下降距离小于3.35mm。
实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在热辐照功率35kW/m2的锥形量热仪数据见表1。从表1可知，实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料的点燃时间最长，平均热释放速率最小，意味着火宅蔓延趋势及火宅危险性降低，说明实施例1提供的可陶瓷化硅橡胶复合材料组分具有协同阻燃作用。实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据见表2。从表2可知，实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率均小于5％，并在400℃具有最大膨胀率4.2％，且温度越高，抗弯强度越强，在1000℃时，其抗弯强度为5.2MPa。
图1为实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在25℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的XRD图。从图1可知，实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃即开始发生了有机相向无机物相转变，生成了磷酸铝盐，这些转变使得体系具有自撑性。图2为实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料表面在400℃下的SEM图形。从图2可知，实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在400℃已有熔融态的液相生成并将表面包覆，凝固后形成较致密的陶瓷保护层，提高了自撑性。图3为实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料断面在1000℃下的SEM图形。从图3可知，实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在1000℃形成的结构更加致密，有助于提高自撑性。图4为实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃下的自撑性图形。从图4可知，实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃均具有自撑性，在400℃发生的形变最大，其垂直下降距离为0.56mm。
实施例2
本实施例所提供的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其由硅橡胶、氢氧化铝、聚磷酸铵、粘土类层状结构矿物和硫化剂组成。各组分含量以重量计为：二甲基硅橡胶30份，氢氧化铝20份，聚磷酸铵20份，云母30份，过氧化二异丙苯0.45份。
方法实施例2：
(1)在开炼机上塑炼称取的30份二甲基硅橡胶；
(2)向塑炼好的硅橡胶中缓慢加入上述填料：云母30份，聚磷酸铵20份和氢氧化铝20份，最后加入过氧化二异丙苯0.45份，并混炼均匀；
(3)将所得混炼胶在压力成型机上进行第一次硫化，硫化时间为10分钟，硫化压力16MPa，硫化温度165℃；第二次硫化在鼓风干燥箱中进行，硫化时间120分钟，硫化温度180℃，制成可陶瓷化硅橡胶复合材料。
将制成的可陶瓷化硅橡胶复合材料放入马弗炉中进行不同温度的煅烧实验。其中自撑性的表征采用将复合材料制备成35mm～50mm×8mm×4mm大小的长条试样，试样两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，中间跨距25mm，放置马弗炉中，在空气气氛下，升温速率为10℃/min，由室温加热至一定温度并保温60min，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度，即试样煅烧后发生形变的最大垂直下降距离小于3.35mm。
实施例2制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据见表3。从表3可知，实施例2制备的陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃的膨胀率最大，为5.3％，在600℃的膨胀率最小，为1.3％，且温度越高，抗弯强度越强，在1000℃时，其抗弯强度为4.9MPa。
图5为实施例2制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的自撑性图形。从图5可知，实施例2制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃均具有自撑性，在400℃发生的形变最大，其垂直下降距离为1.03mm。
实施例3
本实施例所提供的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其由硅橡胶、氢氧化铝、聚磷酸铵、粘土类层状结构矿物和硫化剂组成。各组分含量以重量计为：甲基乙烯基苯基硅橡胶25份，氢氧化铝15份，聚磷酸铵20份，云母25份，过氧化二异丙苯0.3份。
方法实施例3：
(1)在开炼机上塑炼称取的25份甲基乙烯基苯基硅橡胶；
(2)向塑炼好的硅橡胶中缓慢加入上述填料：云母25份，聚磷酸铵20份和氢氧化铝15份，最后加入过氧化二异丙苯0.3份，并混炼均匀；
(3)将所得混炼胶在压力成型机上进行第一次硫化，硫化时间为10分钟，硫化压力16MPa，硫化温度165℃；第二次硫化在鼓风干燥箱中进行，硫化时间120分钟，硫化温度180℃，制成可陶瓷化硅橡胶复合材料。
将制成的可陶瓷化硅橡胶复合材料放入马弗炉中进行不同温度的煅烧实验。其中自撑性的表征采用将复合材料制备成35mm～50mm×8mm×4mm大小的长条试样，试样两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，中间跨距25mm，放置马弗炉中，在空气气氛下，升温速率为10℃/min，由室温加热至一定温度并保温60min，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度，即试样煅烧后发生形变的最大垂直下降距离小于3.35mm。
实施例3制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据见表4。从表4可知，实施例3制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在400℃的膨胀率最大，为1.5％，在1000℃的膨胀率最小，为0.9％，在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的抗弯强度均较高，并在1000℃时，抗弯强度最大，为8.7MPa。
图6为实施例3制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的自撑性图形。从图6可知，实施例3制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃均具有自撑性，在400℃发生的形变最大，其垂直下降距离为0.66mm。
实施例4
本实施例所提供的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其由硅橡胶、氢氧化铝、聚磷酸铵、粘土类层状结构矿物和硫化剂组成。各组分含量以重量计为：甲基乙烯基硅橡胶20份和甲基乙烯基苯基硅橡胶15份，氢氧化铝20份，聚磷酸铵25份，云母30份，过氧化二异丙苯0.6份。
方法实施例4：
(1)在开炼机上塑炼称取的甲基乙烯基硅橡胶20份和甲基乙烯基苯基硅橡胶15份；
(2)向塑炼好的硅橡胶中缓慢加入上述填料：云母30份，聚磷酸铵25份和氢氧化铝20份，最后加入过氧化二异丙苯0.6份，并混炼均匀；
(3)将所得混炼胶在压力成型机上进行第一次硫化，硫化时间为10分钟，硫化压力16MPa，硫化温度165℃；第二次硫化在鼓风干燥箱中进行，硫化时间120分钟，硫化温度180℃，制成可陶瓷化硅橡胶复合材料。
将制成的可陶瓷化硅橡胶复合材料放入马弗炉中进行不同温度的煅烧实验。其中自撑性的表征采用将复合材料制备成35mm～50mm×8mm×4mm大小的长条试样，试样两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，中间跨距25mm，放置马弗炉中，在空气气氛下，升温速率为10℃/min，由室温加热至一定温度并保温60min，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度，即试样煅烧后发生形变的最大垂直下降距离小于3.35mm。
实施例4制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据见表5。从表5可知，实施例4制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在400℃的膨胀率最大，为4.6％，在1000℃的膨胀率最小，为2.9％，且温度越高，抗弯强度越强，在1000℃时，其抗弯强度为5.2MPa。
图7为实施例4制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的自撑性图形。从图7可知，实施例4制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃均具有自撑性，在600℃发生的形变最大，其垂直下降距离为0.64mm。
实施例5
本实施例所提供的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其由硅橡胶、氢氧化铝、聚磷酸铵、粘土类层状结构矿物和硫化剂组成。各组分含量以重量计为：甲基乙烯基硅橡胶30份，氢氧化铝20份，聚磷酸铵20份，高岭土30份，过氧化二异丙苯0.45份。
方法实施例5：
(1)在开炼机上塑炼称取的30份甲基乙烯基硅橡胶；
(2)向塑炼好的硅橡胶中缓慢加入上述填料：高岭土30份，聚磷酸铵20份和氢氧化铝20份，最后加入过氧化二异丙苯0.45份，并混炼均匀；
(3)将所得混炼胶在压力成型机上进行第一次硫化，硫化时间为10分钟，硫化压力16MPa，硫化温度165℃；第二次硫化在鼓风干燥箱中进行，硫化时间120分钟，硫化温度180℃，制成可陶瓷化硅橡胶复合材料。
将制成的可陶瓷化硅橡胶复合材料放入马弗炉中进行不同温度的煅烧实验。其中自撑性的表征采用将复合材料制备成35mm～50mm×8mm×4mm大小的长条试样，试样两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，中间跨距25mm，放置马弗炉中，在空气气氛下，升温速率为10℃/min，由室温加热至一定温度并保温60min，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度，即试样煅烧后发生形变的最大垂直下降距离小于3.35mm。
实施例5制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据见表6。从表6可知，实施例5制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在400℃的膨胀率最大，为5.2％，在800℃的膨胀率最小，为3.8％，且温度越高，抗弯强度越强，在1000℃时，其抗弯强度为4.9MPa。
图8为实施例5制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的自撑性图形。从图8可知，实施例5制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃均具有自撑性，在300℃发生的形变最大，其垂直下降距离为1.42mm。
实施例6
本实施例所提供的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其由硅橡胶、氢氧化铝、聚磷酸铵、粘土类层状结构矿物和硫化剂组成。各组分含量以重量计为：甲基乙烯基硅橡胶30份，氢氧化铝20份，聚磷酸铵20份，蒙脱土30份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.45份。
方法实施例6：
(1)在开炼机上塑炼称取的30份甲基乙烯基硅橡胶；
(2)向塑炼好的硅橡胶中缓慢加入上述填料：蒙脱土30份，聚磷酸铵20份和氢氧化铝20份，最后加入2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷0.45份，并混炼均匀；
(3)将所得混炼胶在压力成型机上进行第一次硫化，硫化时间为10分钟，硫化压力16MPa，硫化温度165℃；第二次硫化在鼓风干燥箱中进行，硫化时间120分钟，硫化温度180℃，制成可陶瓷化硅橡胶复合材料。
将制成的可陶瓷化硅橡胶复合材料放入马弗炉中进行不同温度的煅烧实验。其中自撑性的表征采用将复合材料制备成35mm～50mm×8mm×4mm大小的长条试样，试样两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，中间跨距25mm，放置马弗炉中，在空气气氛下，升温速率为10℃/min，由室温加热至一定温度并保温60min，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度，即试样煅烧后发生形变的最大垂直下降距离小于3.35mm。
实施例6制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据见表7。从表7可知，实施例6制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在400℃的膨胀率最大，为6.4％，在800℃的膨胀率最小，为3.5％，且温度越高，抗弯强度越强，在1000℃时，其抗弯强度为4.6MPa。
图9为实施例6制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的自撑性图形。从图9可知，实施例6制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃均具有自撑性，在400℃发生的形变最大，其垂直下降距离为1.92mm。
实施例7
本实施例所提供的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其由硅橡胶、氢氧化铝、聚磷酸铵、粘土类层状结构矿物和硫化剂组成。各组分含量以重量计为：甲基乙烯基硅橡胶30份，氢氧化铝20份，聚磷酸铵20份，滑石30份，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)-3-己烷0.45份。
方法实施例7：
(1)在开炼机上塑炼称取的30份甲基乙烯基硅橡胶；
(2)向塑炼好的硅橡胶中缓慢加入上述填料：滑石30份，聚磷酸铵20份和氢氧化铝20份，最后加入2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)-3-己烷0.45份，并混炼均匀；
(3)将所得混炼胶在压力成型机上进行第一次硫化，硫化时间为10分钟，硫化压力16MPa，硫化温度165℃；第二次硫化在鼓风干燥箱中进行，硫化时间120分钟，硫化温度180℃，制成可陶瓷化硅橡胶复合材料。
将制成的可陶瓷化硅橡胶复合材料放入马弗炉中进行不同温度的煅烧实验。其中自撑性的表征采用将复合材料制备成35mm～50mm×8mm×4mm大小的长条试样，试样两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，中间跨距25mm，放置马弗炉中，在空气气氛下，升温速率为10℃/min，由室温加热至一定温度并保温60min，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度，即试样煅烧后发生形变的最大垂直下降距离小于3.35mm。
实施例7制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据见表8。从表8可知，实施例7制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃的膨胀率最大，为5.6％，在600℃的膨胀率最小，为2.3％，且温度越高，抗弯强度越强，在1000℃时，其抗弯强度为5.2MPa。
图10为实施例7制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的自撑性图形。从图10可知，实施例7制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃均具有自撑性，在600℃发生的形变最大，其垂直下降距离为1.13mm。
实施例8：
本实施例8所提供的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其由硅橡胶、氢氧化铝、聚磷酸铵、粘土类层状结构矿物和硫化剂组成。各组分含量以重量计为：甲基乙烯基硅橡胶30份，氢氧化铝20份，聚磷酸铵20份，云母20份和滑石10份，过氧化二异丙苯0.45份。
方法实施例8：
(1)在开炼机上塑炼称取的30份甲基乙烯基硅橡胶；
(2)向塑炼好的硅橡胶中缓慢加入上述填料：云母20份，滑石10份，聚磷酸铵20份和氢氧化铝20份，最后加入过氧化二异丙苯0.45份，并混炼均匀；
(3)将所得混炼胶在压力成型机上进行第一次硫化，硫化时间为10分钟，硫化压力16MPa，硫化温度165℃；第二次硫化在鼓风干燥箱中进行，硫化时间120分钟，硫化温度180℃，制成可陶瓷化硅橡胶复合材料。
将制成的可陶瓷化硅橡胶复合材料放入马弗炉中进行不同温度的煅烧实验。其中自撑性的表征采用将复合材料制备成35mm～50mm×8mm×4mm大小的长条试样，试样两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，中间跨距25mm，放置马弗炉中，在空气气氛下，升温速率为10℃/min，由室温加热至一定温度并保温60min，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度，即试样煅烧后发生形变的最大垂直下降距离小于3.35mm。
实施例8制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据见表9。从表9可知，实施例8制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃的膨胀率最大，为5.7％，在600℃的膨胀率最小，为2.5％，且温度越高，抗弯强度越强，在1000℃时，其抗弯强度为5.9MPa。
图11为实施例8制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料分别在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的自撑性图形。从图11可知，实施例8制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在200℃、300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃均具有自撑性，在1000℃发生的形变最大，其垂直下降距离为0.62mm。
由于本实施方式的可陶瓷化硅橡胶复合材料具有以上优异特性，决定了其广泛的用途和应用前景。本实施方式的可陶瓷化硅橡胶复合材料的用途包括但不限于以下方面：
(1)作为电线的绝缘层材料：电线包括导体与包覆该导体的绝缘层，该绝缘层由上述可陶瓷化硅橡胶复合材料制成。
(2)作为电缆的护套材料：包绝缘层的护套，其由上述可陶瓷化硅橡胶复合材料制成。
(3)作为防火板材料：防火板的耐火层由上述可陶瓷化硅橡胶复合材料制成。
(4)做防火门的隔火层材料：防火门的隔火层由上述可陶瓷化硅橡胶复合材料制成。
(5)其他产品的防护层或绝缘层。
(6)其他产品的耐火材料。
表1实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料的锥形量热仪数据(热辐照功率35kW/m2)
表2实施例1制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据
表3实施例2制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据
表4实施例3制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据
表5实施例4制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据
表6实施例5制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据
表7实施例6制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据
表8实施例7制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据
表9实施例8制备的可陶瓷化硅橡胶复合材料在300℃、400℃、600℃、800℃、1000℃的膨胀率、抗弯强度数据
Claims (10)
1.一种可陶瓷化硅橡胶复合材料，其特征是一种在宽温域具有自撑性的可陶瓷化硅橡胶复合材料，该可陶瓷化硅橡胶复合材料按质量份数计包括以下组分：硅橡胶25～35份、氢氧化铝15～20份、聚磷酸铵20～25份、粘土类层状结构矿物25～30份、硫化剂0.3～0.6份。
2.根据权利要求1所述的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其特征在于所述的硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶中的一种，或多种混合。
3.根据权利要求1所述的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其特征在于所述的粘土类层状结构矿物为云母、高岭土、蒙脱石和滑石中的一种，或多种的混合。
4.根据权利要求1所述的可陶瓷化硅橡胶复合材料，其特征在于所述的硫化剂为过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)-3-己烷中的一种。
5.一种可陶瓷化硅橡胶复合材料的制备方法，其特征是采用以下步骤的方法：
(1)将硅橡胶在开炼机或密炼机中塑炼；
(2)将粘土类层状结构矿物、聚磷酸铵和氢氧化铝缓慢加入到上述硅橡胶中进行充分混炼，最后加入硫化剂混炼均匀，得到混炼胶；各原料的用量分别为硅橡胶25～35份、氢氧化铝15～20份、聚磷酸铵20～25份、粘土类层状结构矿物25～30份、硫化剂0.3～0.6份，均为质量份；
(3)将混炼胶在压力成型机上进行第一次硫化；第二次硫化在鼓风干燥箱中进行，制成一种在宽温域具有自撑性的可陶瓷化硅橡胶复合材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶中的一种，或多种混合。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的粘土类层状结构矿物为云母、高岭土、蒙脱石和滑石中的一种，或多种的混合。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的硫化剂为过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)-3-己烷中的一种。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的自撑性的表征采用将可陶瓷化硅橡胶复合材料两端分别架在陶瓷块上，中间悬空，放置马弗炉中进行不同温度的煅烧实验，试样能自撑自己的重量并不出现明显的形变，且试样煅烧前后在边缘处形成的夹角小于15度。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的宽温域为200～1000℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510897199.7A CN105295379B (zh) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | 一种可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510897199.7A CN105295379B (zh) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | 一种可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105295379A true CN105295379A (zh) | 2016-02-03 |
| CN105295379B CN105295379B (zh) | 2019-01-01 |
Family
ID=55193250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510897199.7A Active CN105295379B (zh) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | 一种可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105295379B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105754344A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-07-13 | 京缆电缆有限公司 | 一种陶瓷化硅橡胶及其制备方法 |
| CN105860536A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-17 | 山东兆圭高分子材料科技有限公司 | 一种阻燃耐火陶瓷化硅橡胶及其制备方法 |
| CN105924978A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-09-07 | 强新正品（苏州）环保材料科技有限公司 | 一种绝缘高流动性硅胶高分子材料的制备方法 |
| CN106832960A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-06-13 | 华东理工大学 | 一种陶瓷化阻燃耐火硅橡胶复合材料及其制备方法 |
| CN107151371A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-09-12 | 南京工业大学 | 一种具有自支撑性能的可陶瓷化聚合物材料及其制备方法 |
| CN109880571A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-06-14 | 深圳市锦昊辉矿业发展有限公司 | 双组分固化型聚氨酯陶瓷化密封胶 |
| CN111592763A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-28 | 深圳市莱美斯硅业有限公司 | 一种防火硅胶布及其制备方法及用途 |
| JP7137738B1 (ja) | 2021-06-08 | 2022-09-15 | 邱隆安 | 防火、防爆と断熱の性能を有する組成物及びその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060155039A1 (en) * | 2002-08-01 | 2006-07-13 | Graeme Alexander | Fire-resistant silicone polymer compositions |
| CN103554919A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-05 | 深圳市沃尔核材股份有限公司 | 一种阻燃陶瓷化硅橡胶及其制备方法 |
| CN104291838A (zh) * | 2004-03-31 | 2015-01-21 | 欧莱克斯澳大利亚私人有限公司 | 用于防火的陶瓷化组合物 |
-
2015
- 2015-12-07 CN CN201510897199.7A patent/CN105295379B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060155039A1 (en) * | 2002-08-01 | 2006-07-13 | Graeme Alexander | Fire-resistant silicone polymer compositions |
| CN104291838A (zh) * | 2004-03-31 | 2015-01-21 | 欧莱克斯澳大利亚私人有限公司 | 用于防火的陶瓷化组合物 |
| CN103554919A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-05 | 深圳市沃尔核材股份有限公司 | 一种阻燃陶瓷化硅橡胶及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| J.MANSUORI等: ""Pyrolysis behaviour of silicone-based ceramifying composites"", 《 MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A》 * |
| 胡盛等: ""Al(OH)3和α-SiO2对聚磷酸铵热分解过程的影响"", 《硅酸盐学报》 * |
| 谢忠麟: ""陶瓷化硅橡胶"", 《橡胶工业》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105754344A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-07-13 | 京缆电缆有限公司 | 一种陶瓷化硅橡胶及其制备方法 |
| CN105860536A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-17 | 山东兆圭高分子材料科技有限公司 | 一种阻燃耐火陶瓷化硅橡胶及其制备方法 |
| CN105924978A (zh) * | 2016-05-23 | 2016-09-07 | 强新正品（苏州）环保材料科技有限公司 | 一种绝缘高流动性硅胶高分子材料的制备方法 |
| CN106832960A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-06-13 | 华东理工大学 | 一种陶瓷化阻燃耐火硅橡胶复合材料及其制备方法 |
| CN107151371A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-09-12 | 南京工业大学 | 一种具有自支撑性能的可陶瓷化聚合物材料及其制备方法 |
| CN109880571A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-06-14 | 深圳市锦昊辉矿业发展有限公司 | 双组分固化型聚氨酯陶瓷化密封胶 |
| CN111592763A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-28 | 深圳市莱美斯硅业有限公司 | 一种防火硅胶布及其制备方法及用途 |
| JP7137738B1 (ja) | 2021-06-08 | 2022-09-15 | 邱隆安 | 防火、防爆と断熱の性能を有する組成物及びその製造方法 |
| JP2022187793A (ja) * | 2021-06-08 | 2022-12-20 | 邱隆安 | 防火、防爆と断熱の性能を有する組成物及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105295379B (zh) | 2019-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105295379A (zh) | 一种可陶瓷化硅橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN102391608B (zh) | 一种超高耐热阻燃abs组合物及其制备方法 | |
| CN105860536A (zh) | 一种阻燃耐火陶瓷化硅橡胶及其制备方法 | |
| CN106832960A (zh) | 一种陶瓷化阻燃耐火硅橡胶复合材料及其制备方法 | |
| CN107163585A (zh) | 一种可低温陶瓷化的硅橡胶及其制备方法 | |
| CN103819758A (zh) | 阻燃耐火橡胶组合物、制备方法及耐火阻燃橡胶包带 | |
| CN103554598B (zh) | 无卤阻燃高密度聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的制备方法 | |
| CN109957248A (zh) | 用于形成阻燃硅橡胶的组合物及阻燃硅橡胶 | |
| CN105482349A (zh) | 一种耐高温无卤阻燃abs组合物 | |
| CN105017740A (zh) | 一种天然纤维复合材料及其制备方法 | |
| CN111592765A (zh) | 阻燃耐火防护材料及其制备方法 | |
| Zong et al. | Enhancing the flame retardancy and mechanical properties of veneered wood flour/polyvinyl chloride composites | |
| CN109880176B (zh) | 低温度陶瓷化聚合物基复合材料 | |
| CN107141659A (zh) | 一种聚氯乙烯耐热防火复合材料及其制备方法 | |
| CN113881230A (zh) | 一种动力电池隔热用陶瓷化硅橡胶及其制备方法 | |
| CN106751015A (zh) | 一种镁基陶瓷前躯体填充的耐烧蚀epdm绝热材料 | |
| CN100412133C (zh) | 一种低烟阻燃玻璃纤维增强pbt复合材料 | |
| CN101704982B (zh) | 一种阻燃高抗冲聚苯乙烯复合物及其制备方法 | |
| CN110396297B (zh) | 一种防火耐高温有机硅橡胶料及其制备方法 | |
| CN110054809B (zh) | 一种复合阻燃剂及其制备方法和其在聚丙烯中的应用 | |
| CN114835970B (zh) | 一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法及在电缆中的应用 | |
| CN106589760A (zh) | 一种酚醛树脂无烟阻燃数据线护套料及其制备方法 | |
| CN114605839B (zh) | 一种煅烧后具有明显的xrd新结晶峰的可陶瓷化硅橡胶及其制备方法 | |
| CN100352859C (zh) | 纳米复合阻燃母料及其制备方法和应用 | |
| CN107722309A (zh) | 硅烷交联改性的无卤阻燃eva复合材料及其改性方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |