CN106633892A - 防火隔热硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防火隔热硅橡胶及其制备方法，防火隔热硅橡胶按质量份计包括以下组分：基材100份、耐高温功能填料18‑25份、阻燃剂5‑10份、补强剂22‑30份和协同助剂10‑15份；防火隔热硅橡胶的制备方法包括四个步骤。本发明提供一种通过配方优化，配合耐高温功能材料、阻燃材料、补强材料及其他助剂而制备的不仅具有优异防火隔热性能的硅橡胶材料，而且具有很好的力学性能，其硬度(邵A)在89以上，拉伸强度在10MPa以上，线烧蚀率在0.03～0.06mm/s；本发明所制得的防火隔热硅橡胶特别适用于火箭发动机的防火隔热性能要求和飞机潜在的防火区工况条件要求。

Description

防火隔热硅橡胶及其制备方法

技术领域

本发明属于硅橡胶复合材料领域，具体涉及一种防火隔热硅橡胶及其制备方法。

背景技术

硅橡胶是一种分子链兼具无机和有机性质的高分子弹性材料，它的分子主链由硅原子和氧原子交替组成(—Si—O—Si—),硅氧键的键能高达370kj/mol，具有很高的热稳定性，短时间可达300℃。在硅橡胶分子主链中引入甲基、乙烯基和二苯基硅二烷链节，即为苯基硅橡胶，除具有硅橡胶的耐高温耐老化性能外，还具有耐辐射，耐烧蚀的性能。

硅橡胶耐烧蚀材料与传统丁腈橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶相比，在耐热、耐烧蚀、发烟量方面有较明显的优势；超音速导弹冲压发动机的工作时间超过300S，传统绝热材料难以满足其工况环境要求，硅橡胶耐烧蚀材料可解决冲压发动机补燃室长时间热防护难题。

防火隔热硅橡胶也可用于飞机潜在起火区防火隔热密封，在起火情况下，延缓火灾蔓延速度，延长应急处理时间和人员逃生时间，保护机上人员、重要仪器设备，从而保障飞行器的安全性和可靠性。目前，该技术被国外垄断，严重制约我国航空相关技术领域的发展，防火隔热硅橡胶填补了国内空白，解决了飞机防火墙、短舱防火等关键技术难题。

CN 104817844 A公开了一种防火隔热硅橡胶，包括以质量百分比计的如下组分：基材45-55％、耐高温功能填料10-15％、阻燃剂15-25％、补强剂10-20％、其他助剂1-5％，且上述组分的百分比之和为100％。得到的硅橡胶产品具有优 异的防火隔热性能，特别适用于火箭发动机的防火隔热性能要求和飞机潜在的防火区工况条件要求。但是，得到的硅橡胶产品的硬度和拉伸强度较差，限制了实际的应用。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明的目的是提供一种具有优异的防火、隔热、且具有高强度和良好拉伸性能的防火隔热硅橡胶。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种防火隔热硅橡胶，所述防火隔热硅橡胶以重量份计包括以下组分：

其中，所述补强剂为气相法白炭黑和伊利石粉体的混合物；

所述协同助剂为二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物。

本发明中，所述基材的重量份为100份。

本发明中，所述耐高温功能填料的重量份为18-25份，例如为18份、20份、22份、23份、24份或25份等。

本发明中，所述阻燃剂的重量份为5-10份，例如为5份、6份、7份、8份或10份等。

本发明中，所述补强剂的重量份为22-30份，例如为22份、24份、25份、 26份、28份、29份或30份等。

本发明中，所述协同助剂的重量份为10-15份，例如为10份、11份、13份、14份或15份等。

作为本发明所述防火隔热硅橡胶的优选技术方案，一种防火隔热硅橡胶，以重量份计包括以下组分：

其中，所述补强剂为气相法白炭黑和伊利石粉体的混合物；

所述协同助剂为二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物。

作为本发明所述防火隔热硅橡胶的进一步优选技术方案，一种防火隔热硅橡胶，以重量份计包括以下组分：

其中，所述补强剂为气相法白炭黑和伊利石粉体的混合物；

所述协同助剂为二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物。

优选地，所述气相白炭黑和伊利石粉体的质量比为(1-3):1，例如为1:1、1.5:1、1.8:1、2:1、2.5:1或3:1等，优选为2:1。

优选地，所述二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的质量比为1:1:1:1。

优选地，所述的基材包括苯基硅橡胶。

优选地，所述的耐高温功能填料包括陶瓷粉碳化硅和/或氮化硼。

优选地，所述的阻燃剂包括氢氧化铝、三聚氰胺聚磷酸盐；

第二方面，本发明提供如第一方面所述的防火隔热硅橡胶的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：使用双棍开炼机，将辊距调到3～5mm，在一定辊温下加入100重量份的基材；

步骤二：双棍开炼机依次按配方量加入补强剂、协同助剂、阻燃剂和耐高温功能填料，混炼混匀后热处理；

步骤三：热处理完毕，待温度降至室温后，在双棍开炼机加入其他助剂，薄通多遍下片；

步骤四：下片停放24小时后，用平板硫化机硫化制成防火隔热硅橡胶样品。

优选地，所述步骤一中的辊温为55-60℃，例如55℃、56℃、57℃、58℃或60℃等。

优选地，所述步骤二中的混炼时间为45-90分钟，混匀后150-180℃℃下热处理3-5小时；

优选地，所述步骤三中的薄通次数为3次；

优选地，所述步骤四中平板硫化机的硫化为在10MPa、160℃条件下硫化10分钟。

与已有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明是根据火箭发动机防火隔热性能要求和飞机潜在的防火区工况条件，通过选用气相白炭黑和伊利石粉体复配制备复合补强剂，并选用由二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物构成的协同助剂，并与其他原料组分配合使用，制备得到了性能优异的防火隔热硅橡胶，该防火隔热橡胶不仅具有优异的防火隔热性能，还具有很好的力学性能，其硬度(邵A)在89以上，拉伸强度在10MPa以上，线烧蚀率在0.03～0.06mm/s，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

使用双棍开炼机，将辊距调到3～5mm，辊温在55～60℃条件下加入苯基硅橡胶100克、然后依次加入气相法白炭黑和伊利石粉体的混合物22g(其中，气相法白炭黑和伊利石粉体的质量比为1:1)；二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物15克(其中二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的质量比为1:2:2:3)；三聚氰胺聚磷酸盐5克、氢氧化铝5克；碳化硅10克、氮化硼8克，混炼45分钟混匀后热处理150℃×5小时，热处理完毕，待温度降至室温后，在开炼机加入硫化剂过氧化二异丙苯1克，薄通3遍下片；停放24小时后，用平板硫化机在10MPa,160℃条件下硫化10分钟制成测试样品。

实施例2

使用双棍开炼机，将辊距调到3～5mm，辊温在55℃条件下加入苯基硅橡胶100克、然后依次加入气相法白炭黑和伊利石粉体的混合物30g(其中，气 相法白炭黑和伊利石粉体的质量比为3:1)；二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物10克(其中二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的质量比为1:1:1:1)；三聚氰胺聚磷酸盐1克、氢氧化铝4克；碳化硅10克、氮化硼15克，混炼90分钟混匀后热处理180℃×3小时，热处理完毕，待温度降至室温后，在开炼机加入硫化剂过氧化二异丙苯3克，薄通3遍下片；停放24小时后，用平板硫化机在10MPa,160℃条件下硫化10分钟制成测试样品。

实施例3

使用双棍开炼机，将辊距调到3～5mm，辊温在60℃条件下加入苯基硅橡胶100克、然后依次加入气相法白炭黑和伊利石粉体的混合物25g(其中，气相法白炭黑和伊利石粉体的质量比为2:1)；二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物12克(其中二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的质量比为1:1:1:1)；三聚氰胺聚磷酸盐4克、氢氧化铝4克；碳化硅10克、氮化硼10克，混炼60分钟混匀后热处理165℃×4小时，热处理完毕，待温度降至室温后，在开炼机加入硫化剂过氧化二异丙苯1.5克，薄通3遍下片；停放24小时后，用平板硫化机在10MPa,160℃条件下硫化10分钟制成测试样品。

实施例4

使用双棍开炼机，将辊距调到3～5mm，辊温在58℃条件下加入苯基硅橡胶100克、然后依次加入气相法白炭黑和伊利石粉体的混合物28g(其中，气相法白炭黑和伊利石粉体的质量比为2.5:1)；二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物10克(其中二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的质量比为3:5:1:3)；三聚氰胺聚磷酸盐3克、氢氧化 铝4克；碳化硅11克、氮化硼12克，混炼70分钟混匀后热处理170℃×3.5小时，热处理完毕，待温度降至室温后，在开炼机加入硫化剂过氧化二异丙苯2克，薄通3遍下片；停放24小时后，用平板硫化机在10MPa,160℃条件下硫化10分钟制成测试样品。

对比例1

除了将气相白炭黑和伊利石粉体的混合物替换为气相白炭黑外，其他制备方法和条件与实施例1相同。

对比例2

除了将二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物替换为二苯基硅二醇和过氧化二异丙苯的混合物外，其他制备方法和条件与实施例1相同。

实施例3

除了将二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物替换为过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物外，其他制备方法和条件与实施例1相同。

对实施例1-4及对比例1-3制备得到的产品进行防火试验测试如下：

1、3000K烧蚀试验

⑴.试验条件：3000K×20s

⑵.试验方法：GJB323A-96

⑶.试验设备：氧乙炔烧蚀试验台

⑷.试样规格：φ30×10

⑸.试验结果：线烧蚀率0.078mm/s,未烧穿

2、1100℃防火试验

⑴试验条件:火焰温度为1100℃±50℃，试验火焰应施加在试验件中心，进行15分钟的防火试验。

⑵试验方法:

将热电偶耙和试验样件放在试验台上，将燃烧器放在标定位置时，热电偶耙(7个热电偶)应位于燃烧器中心线的上方，将热电偶连接到记录仪上。点燃燃烧器，预热5分钟，然后将燃烧器移至试验样件下的标定位置处，监测热电偶指示的温度，保证在距离试验样件

⑶试验设备:加热设备(燃烧器、设备和校准程序)按咨询通报AC20-135规定。

⑷试样规格：φ120×6

⑸试验结果：6mm厚试样经过1100℃±50℃，15分钟火焰烧蚀，试样未烧穿，具有良好的防火隔热能力。

经上述方法制得的隔热硅橡胶样品的性能指标及实测数据如下表1所示：

表1

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。 所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种防火隔热硅橡胶，其特征在于：所述防火隔热硅橡胶以重量份计包括以下组分：

其中，所述补强剂为气相法白炭黑和伊利石粉体的混合物；

所述协同助剂为二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物。

2.根据权利要求1所述的防火隔热硅橡胶，其特征在于：所述防火隔热硅橡胶以重量份计包括以下组分：

其中，所述补强剂为气相法白炭黑和伊利石粉体的混合物；

所述协同助剂为二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的防火隔热硅橡胶，其特征在于：所述防火隔热硅橡胶以重量份计包括以下组分：

其中，所述补强剂为气相法白炭黑和伊利石粉体的混合物；

所述协同助剂为二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的混合物。

4.根据权利要求1-3任一项所述的防火隔热硅橡胶，其特征在于：所述气相白炭黑和伊利石粉体的质量比为(1-3):1，优选为2:1。

5.根据权利要求1-4任一项所述的防火隔热硅橡胶，其特征在于：所述二苯基硅二醇、过氧化二异丙苯、甲基二乙醇胺和聚乙烯醇的质量比为1:1:1:1。

6.根据权利要求1-5任一项所述的防火隔热硅橡胶，其特征在于：所述的基材包括苯基硅橡胶；

优选地，所述的耐高温功能填料包括陶瓷粉碳化硅和/或氮化硼；

优选地，所述的阻燃剂包括氢氧化铝和/或三聚氰胺聚磷酸盐。

7.如权利要求1-6任一项所述的防火隔热硅橡胶的制备方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤一：使用双棍开炼机，将辊距调到3～5mm，在一定辊温下加入100重量份的基材；

步骤二：双棍开炼机依次按配方量加入补强剂、协同助剂、阻燃剂和耐高温功能填料，混炼混匀后热处理；

步骤三：热处理完毕，待温度降至室温后，在双棍开炼机加入其他助剂，薄通多遍下片；

步骤四：下片停放24小时后，用平板硫化机硫化制成防火隔热硅橡胶样品。

8.根据权利要求7所述的防火隔热硅橡胶的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的辊温为55-60℃。

9.根据权利要求7或8所述的防火隔热硅橡胶的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的混炼时间为45-90分钟，混匀后150-180℃下热处理3-5小时。

10.根据权利要求7-9任一项所述的防火隔热硅橡胶的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的薄通次数为3次；

优选地，所述步骤四中平板硫化机的硫化为在10MPa、160℃条件下硫化10分钟。