CN106221231A - 一种耐热阻燃纳米硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐热阻燃纳米硅橡胶及其制备方法，原料为：硅橡胶、纳米氧化锌、马来酸二丁基锡、聚己二酸丙三醇酯、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸钡、三氧化二锑、硬脂酸铅、硬脂酸镉和磷酸；耐油性能好、耐腐蚀，成本低，弯曲强度80‑100MPa，氧指数35‑55%；拉伸强度40‑60MPa，维卡软化点150‑170℃，耐磨性和弹性优良，弹性模量12‑16MPa；邵氏硬度100‑120，原料资源丰富，冲击强度60‑80J/m；断裂伸长率10‑50%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

Description

一种耐热阻燃纳米硅橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种耐热阻燃纳米硅橡胶及其制备方法。

背景技术

硅橡胶最高是由美国以三氯化铁为催化剂合成的。1945年，硅橡胶产品问世。1948年，采用高比表面积的气相法白炭黑补强的硅橡胶研制成功，使硅橡胶的性能跃升到实用阶段，奠定了现代硅橡胶生产技术的基础。从二甲基二氯硅烷合成开始生产硅橡胶的国家有美国。俄罗斯、德国、日本、韩国和中国等。中国硅橡胶的工业化研究始于1957年，多家研究所和企业陆续开发出各种硅橡胶。到2003年底，中国硅橡胶生产能力为135千吨，其中高温胶100千吨。

硅橡胶是由胶乳制造的，胶乳中所含的非橡胶成分有一部分就留在固体的硅橡胶中。一般硅橡胶中含橡胶烃92%-95%，而非橡胶烃占5%-8%。由于制法不同，产地不同乃至采胶季节不同，这些成分的比例可能有差异，但基本上都在范围以内。

硅橡胶的生产厂家一般拥有数十个乃至上百个品种牌号，多是按照商品特性和用途编号，也有按照硫化方式和化学结构进行分类的。按照硫化温度，硅橡胶可分为高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶。从包装形式上则可以分为单组分、双组分室温硫化硅橡胶。按照聚合度，硅橡胶还可以分为混炼型硅橡胶和液体硅橡胶。

2005年，海南遭遇50年罕见的干旱和百年不遇的台风灾害，硅橡胶生产遭受重创。为挖掘国内硅橡胶种植、加工的发展潜力，增加自给，中国橡胶行业做出了不懈的努力，认真贯彻国家安全、节能、环保和清洁生产方针，并取得重大成果。尤其是橡胶助剂行业积极调整产品结构，绿色环保型助剂大幅增长，防老剂优良品种产量比例已达80%，促进剂达50%，有毒、有害、高致癌的NOBS生产量得到有效控制；废橡胶综合利用率达65%以上，再生胶及胶粉后加工利用领域扩大。

2006年，中国橡胶工业协会六届三次理事会讨论通过并发布《中国橡胶工业“十一五”科学发展规划意见》及橡胶行业“十一五”实施名牌战略规划意见。这是首次由协会组织制订的行业规划。规划表明，橡胶工业“十一五”期间要走自主创新之路，全行业要切实转入科学发展的轨道，使中国成为世界橡胶工业的强国。

中国橡胶行业的发展前景广阔。到2010年，中国硅橡胶总消耗量将达到230万吨，橡胶工业的产品结构将有较大变化，新型产品、更新换代产品增多、新材料、新工艺应用扩大，生产技术有明显进步。

2011年，橡胶等原材料价格出现巨幅波动，天然橡胶一季度创下43500元/吨的历史最高纪录，合成橡胶二、三季度发力上攻，涨幅达10000 元/吨，之后均出现大幅下跌。受橡胶价格剧烈波动影响，轮胎等主要橡胶制品企业首当其冲，生产经营成本难以控制，库存风险加大，利润空间压缩至2%-5%，行业面临严峻挑战。

硅橡胶由硅、氧原子形成主链，侧链为含碳基团，用量最大是侧链为乙烯的硅橡胶。既耐热，又耐寒，使用温度在100-300℃之间，它具有优异的耐气候性和耐臭氧性以用良好的绝缘性。缺点是强度低，抗撕裂性能差，耐磨性能也差。硅橡胶主要用于航空工业、电气工业、食品工业及医疗工业等方面。

硅橡胶分热硫化型（高温硫化硅胶HTV）、室温硫化型（RTV），其中室温硫化型又分缩聚反应型和加成反应型。高温硅橡胶主要用于制造各种硅橡胶制品，而室温硅橡胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。热硫化型用量最大，热硫化型又分甲基硅橡胶（MQ）、甲基乙烯基硅橡胶（VMQ，用量及产品牌号最多）、甲基乙烯基苯基硅橡胶PVMQ（耐低温、耐辐射），其他还有睛硅橡胶、氟硅橡胶等。

工业部门所需要的大大小小的橡胶制品那就更多了，品种多，用途广，有的还有特殊要求。主要的制品有胶带、胶管、密封垫圈、胶辊、胶板、橡胶衬里及劳动保护用品。在矿山、煤炭、冶金等工业方面应用胶带来运输成品，各地都在不断出现，为了大型生产的霄要，还生产出钢丝绳芯运输带和合成纤维运输带。矿用磨机橡胶衬里，以锻胶代替锰钢，使用寿命提高了二至四倍，还减小了噪音，这一产品已在世界范围内推广。

发明内容

本发明提供一种热变形温度高、拉伸强度高、氧指数高和伸长率高的耐热阻燃纳米硅橡胶及其制备方法，解决现有橡胶材料热变形温度低和氧指数低等技术问题。

本发明采用以下技术方案：一种耐热阻燃纳米硅橡胶，其原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，纳米氧化锌5-15份，马来酸二丁基锡4-8份，聚己二酸丙三醇酯8-12份，氧化聚乙烯蜡0.2-0.6份，硬脂酸钡为1.2-1.8份，三氧化二锑5-25份，硬脂酸铅4-8份，硬脂酸镉10-50份，磷酸8-12份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述耐热阻燃纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，纳米氧化锌5份，马来酸二丁基锡4份，聚己二酸丙三醇酯8份，氧化聚乙烯蜡0.2份，硬脂酸钡为1.2份，三氧化二锑5份，硬脂酸铅4份，硬脂酸镉10份，磷酸8份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述耐热阻燃纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，纳米氧化锌15份，马来酸二丁基锡8份，聚己二酸丙三醇酯12份，氧化聚乙烯蜡0.6份，硬脂酸钡为1.8份，三氧化二锑25份，硬脂酸铅8份，硬脂酸镉50份，磷酸12份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述耐热阻燃纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，纳米氧化锌10份，马来酸二丁基锡6份，聚己二酸丙三醇酯10份，氧化聚乙烯蜡0.4份，硬脂酸钡为1.5份，三氧化二锑15份，硬脂酸铅6份，硬脂酸镉30份，磷酸10份。

一种制备所述的耐热阻燃纳米硅橡胶的方法，步骤为：

第一步：按照质量份数配比称取硅橡胶、纳米氧化锌、马来酸二丁基锡、聚己二酸丙三醇酯、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸钡、三氧化二锑、硬脂酸铅、硬脂酸镉和磷酸；

第二步：将硅橡胶投入高速混合机中，升温至115-125℃，加入剩余原料，升温至135-145℃，混合速度1000-1100r/min，混合35-45min；

第三步：混合后的原料加入双螺杆挤出机中熔融塑化造粒，温度200℃、210℃、220℃、230℃、220℃、210℃，螺杆转速100-120r/min。

有益效果

本发明所述一种耐热阻燃纳米硅橡胶及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、耐油性能好、耐腐蚀，成本低，弯曲强度80-100MPa，氧指数35-55%；2、拉伸强度40-60MPa，维卡软化点150-170℃，耐磨性和弹性优良，弹性模量12-16MPa；3、邵氏硬度100-120，原料资源丰富，冲击强度60-80J/m；4、断裂伸长率10-50%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求，可以广泛生产并不断代替现有材料。

具体实施方式

以下结合实例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。

实施例1：

第一步：按照质量份数配比称取硅橡胶100份，纳米氧化锌5份，马来酸二丁基锡4份，聚己二酸丙三醇酯8份，氧化聚乙烯蜡0.2份，硬脂酸钡为1.2份，三氧化二锑5份，硬脂酸铅4份，硬脂酸镉10份，磷酸8份。

第二步：将硅橡胶投入高速混合机中，升温至115℃，加入剩余原料，升温至135℃，混合速度1000r/min，混合35min。

第三步：混合后的原料加入双螺杆挤出机中熔融塑化造粒，温度200℃、210℃、220℃、230℃、220℃、210℃，螺杆转速100r/min。

耐油性能好、耐腐蚀，成本低，弯曲强度80MPa，氧指数35%；拉伸强度40MPa，维卡软化点150℃，耐磨性和弹性优良，弹性模量12MPa；邵氏硬度100，原料资源丰富，冲击强度60J/m；断裂伸长率10%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

实施例2：

第一步：按照质量份数配比称取硅橡胶100份，纳米氧化锌15份，马来酸二丁基锡8份，聚己二酸丙三醇酯12份，氧化聚乙烯蜡0.6份，硬脂酸钡为1.8份，三氧化二锑25份，硬脂酸铅8份，硬脂酸镉50份，磷酸12份。

第二步：将硅橡胶投入高速混合机中，升温至125℃，加入剩余原料，升温至145℃，混合速度1100r/min，混合45min。

第三步：混合后的原料加入双螺杆挤出机中熔融塑化造粒，温度200℃、210℃、220℃、230℃、220℃、210℃，螺杆转速120r/min。

耐油性能好、耐腐蚀，成本低，弯曲强度90MPa，氧指数45%；拉伸强度50MPa，维卡软化点160℃，耐磨性和弹性优良，弹性模量14MPa；邵氏硬度110，原料资源丰富，冲击强度70J/m；断裂伸长率30%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

实施例3：

第一步：按照质量份数配比称取硅橡胶100份，纳米氧化锌10份，马来酸二丁基锡6份，聚己二酸丙三醇酯10份，氧化聚乙烯蜡0.4份，硬脂酸钡为1.5份，三氧化二锑15份，硬脂酸铅6份，硬脂酸镉30份，磷酸10份。

第二步：将硅橡胶投入高速混合机中，升温至120℃，加入剩余原料，升温至140℃，混合速度1050r/min，混合40min。

第三步：混合后的原料加入双螺杆挤出机中熔融塑化造粒，温度200℃、210℃、220℃、230℃、220℃、210℃，螺杆转速110r/min。

耐油性能好、耐腐蚀，成本低，弯曲强度100MPa，氧指数55%；拉伸强度60MPa，维卡软化点170℃，耐磨性和弹性优良，弹性模量16MPa；邵氏硬度120，原料资源丰富，冲击强度80J/m；断裂伸长率50%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易老化，符合环保要求。

Claims (5)

1.一种耐热阻燃纳米硅橡胶，其特征在于，所述耐热阻燃纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，纳米氧化锌5-15份，马来酸二丁基锡4-8份，聚己二酸丙三醇酯8-12份，氧化聚乙烯蜡0.2-0.6份，硬脂酸钡为1.2-1.8份，三氧化二锑5-25份，硬脂酸铅4-8份，硬脂酸镉10-50份，磷酸8-12份。

2.根据权利要求1所述的一种耐热阻燃纳米硅橡胶，其特征在于，所述耐热阻燃纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，纳米氧化锌5份，马来酸二丁基锡4份，聚己二酸丙三醇酯8份，氧化聚乙烯蜡0.2份，硬脂酸钡为1.2份，三氧化二锑5份，硬脂酸铅4份，硬脂酸镉10份，磷酸8份。

3.根据权利要求1所述的一种耐热阻燃纳米硅橡胶，其特征在于，所述耐热阻燃纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，纳米氧化锌15份，马来酸二丁基锡8份，聚己二酸丙三醇酯12份，氧化聚乙烯蜡0.6份，硬脂酸钡为1.8份，三氧化二锑25份，硬脂酸铅8份，硬脂酸镉50份，磷酸12份。

4.根据权利要求1所述的一种耐热阻燃纳米硅橡胶，其特征在于，所述耐热阻燃纳米硅橡胶的原料按质量份数配比如下：硅橡胶100份，纳米氧化锌10份，马来酸二丁基锡6份，聚己二酸丙三醇酯10份，氧化聚乙烯蜡0.4份，硬脂酸钡为1.5份，三氧化二锑15份，硬脂酸铅6份，硬脂酸镉30份，磷酸10份。

5.一种制备权利要求1所述的耐热阻燃纳米硅橡胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：按照质量份数配比称取硅橡胶、纳米氧化锌、马来酸二丁基锡、聚己二酸丙三醇酯、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸钡、三氧化二锑、硬脂酸铅、硬脂酸镉和磷酸；

第二步：将硅橡胶投入高速混合机中，升温至115-125℃，加入剩余原料，升温至135-145℃，混合速度1000-1100r/min，混合35-45min；

第三步：混合后的原料加入双螺杆挤出机中熔融塑化造粒，温度200℃、210℃、220℃、230℃、220℃、210℃，螺杆转速100-120r/min。