CN107418217A - 一种阻燃抗撕裂硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃抗撕裂硅橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃抗撕裂硅橡胶，包括硅橡胶、内润滑剂、结构控制剂、补强填料、阻燃剂、耐热活性剂、硫化剂、偶联剂；同时还公开了一种阻燃抗撕裂硅橡胶的制备方法，包括共混、密炼、冷却、返练出片和硫化等步骤。本发明中的硅灰石晶须是纤维状晶体，而云母粉为具有层状结构的微细粉末，不同的粉末结构在偶联剂的作用下不容易出现“填料‑填料”的结构；且不同的粉末结构会造成不同的应力偏转，达到补强的作用。本发明的阻燃抗撕裂硅橡胶具有良好的撕裂强度和机械强度，以及很好的阻燃、隔热性能，且不含任何卤素，具有发烟量小，低烟毒性的特点。

Description

一种阻燃抗撕裂硅橡胶及其制备方法
技术领域
本发明属于硅橡胶技术领域，具体涉及一种阻燃抗撕裂硅橡胶及其制备方法。
背景技术
硅橡胶制品具有良好的耐热性能、老化性能、生理惰性。广泛应用于有耐热需求的减震密封领域。但硅橡胶的抗撕裂强度比其他橡胶低很多，且本身不阻燃，这些缺点极大地限制了硅橡胶制品的应用。
而现有的阻燃硅橡胶，要么需要添加大量的无机阻燃剂如氢氧化铝、氢氧化镁等，本身与硅橡胶相容性一般，降低了硅橡胶的各项机械性能。要么则需要添加溴系阻燃剂，在燃烧时会释放出含有卤素的有害气体，而且同样会对机械强度造成一定损失。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种阻燃抗撕裂硅橡胶，包括以下重量份组分：硅橡胶100-120份；内润滑剂1-5份；结构控制剂1-5份；补强填料20-50份；阻燃剂20-50份；耐热活性剂0.5-2份；硫化剂0.5-2份；偶联剂0.05-0.5份；其中，所述补强填料为硅灰石晶须；所述阻燃剂为云母粉。
优选地，所述内润滑剂为羟基硅油。
优选地，所述结构控制剂为硅氧烷。
优选地，所述耐热活性剂为三氧化二铁。
优选地，所述硅灰石晶须的粒径为10-20μm，长径比大于10:1；云母粉的平均厚度为1μm，粒径为10-15μm。
一种阻燃抗撕裂硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）S1：共混：将20-50重量份的硅灰石晶须、20-50重量份的云母粉与0.05-0.5重量份的偶联剂共混，进行表面活性处理；
（2）S2：密炼：然后加入100-120重量份的硅橡胶，1-5重量份的羟基硅油，1-5重量份的硅氧烷，与上述处理好的粉末填料等一起密练；
（3）S3：冷却：在密炼机夹套中通冷却水降温到90-110℃，然后在室温中冷却；
（4）S4：返练出片：在胶料冷却完成后静置6-24小时，加入0.5-2重量份的硫化剂，0.5-2重量份的三氧化二铁，按照最终产品的需求进行返练出片；
（5）S5：硫化：硫化成型。
优选地，所述步骤（2）中的密练温度140-170℃，密练时间60-150分钟，密炼捏合结束后进行抽真空处理。
优选地，所述步骤（5）中的硫化温度160-175℃，硫化压力为8-12MPa，硫化时间5-10分钟。
本发明的有益效果：
（1）现有的硅橡胶粉末填料补强体系一般以白炭黑为主，由于具有比表面积高，形状单一，填料间相互作用力大的特点，很容易出现“填料-填料”的结构，这种现象很容易导致硅橡胶本身撕裂强度的下降。而本发明中的阻燃抗撕裂硅橡胶补强填料为硅灰石晶须，由于硅灰石晶须是纤维状晶体，而云母粉为具有层状结构的微细粉末，不同的粉末结构在偶联剂的作用下不容易出现“填料-填料”的结构。同时，羟基硅油与硅氧烷会主动与填料表面缩合形成活性接枝段，增加粉末填料与硅橡胶的相容性，而且会在硫化时形成集中交联中心，从而提高撕裂强度。因而本发明的阻燃抗撕裂硅橡胶具有与其他橡胶接近的撕裂强度。
（2）由于硅灰石晶须是纤维状晶体，而云母粉为具有层状结构的微细粉末，不同的粉末结构会造成不同的应力偏转，从而达到补强的作用，因而本发明中的阻燃抗撕裂硅橡胶，具有很高的机械强度。
（3）层状的云母粉会在火焰与硅橡胶的表面形成壳状结构，从而起到隔绝热量与氧气的作用，因而本发明中的阻燃抗撕裂硅橡胶具有很好的阻燃、隔热性能，且不含任何卤素，具有发烟量小，低烟毒性的特点。
（4）本发明中的阻燃抗撕裂硅橡胶具有优异的电气绝缘性能。
附图说明
图1为本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种阻燃抗撕裂硅橡胶，包括以下重量份组分：硅橡胶100份；羟基硅油2份；硅氧烷2份；硅灰石晶须20份；云母粉20份；三氧化二铁0.5份；硫化剂0.5份；偶联剂0.1份。
一种阻燃抗撕裂硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）将上述重量份的硅灰石晶须、云母粉与偶联剂共混，进行表面活性处理；
（2）然后上述重量份的硅橡胶，羟基硅油，硅氧烷，与上述处理好的粉末填料等一起密练，密练温度140-150℃，密练时间120-150分钟，密炼捏合结束后进行抽真空处理；
（3）在密炼机夹套中通冷却水降温到90-110℃，然后在室温中冷却；
（4）在胶料冷却完成后静置6-24小时，加入上述重量份的硫化剂与三氧化二铁，按照最终产品的需求进行返练出片；
（5）硫化成型，硫化温度160-165℃，硫化压力为8-12MPa，硫化时间8-10分钟（2mm的平板样品为例）。
实施例2
一种阻燃抗撕裂硅橡胶，包括以下重量份组分：硅橡胶110份；羟基硅油4份；硅氧烷3份；硅灰石晶须30份；云母粉40份；三氧化二铁1.5份；硫化剂1.5份；偶联剂0.4份；
一种阻燃抗撕裂硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）将上述重量份的硅灰石晶须、云母粉与偶联剂共混，进行表面活性处理；
（2）然后上述重量份的硅橡胶，羟基硅油，硅氧烷，与上述处理好的粉末填料等一起密练，密练温度150-160℃，密练时间90-120分钟，密炼捏合结束后进行抽真空处理；
（3）在密炼机夹套中通冷却水降温到90-110℃，然后在室温中冷却；
（4）在胶料冷却完成后静置6-24小时，加入上述重量份的硫化剂与三氧化二铁，按照最终产品的需求进行返练出片；
（5）硫化成型，硫化温度165-170℃，硫化压力为8-12MPa，硫化时间6-8分钟（2mm的平板样品为例）。
实施例3
一种阻燃抗撕裂硅橡胶，包括以下重量份组分：硅橡胶120份；羟基硅油5份；硅氧烷5份；硅灰石晶须50份；云母粉50份；三氧化二铁2份；硫化剂2份；偶联剂0.5份；
一种阻燃抗撕裂硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）将上述重量份的硅灰石晶须、云母粉与偶联剂共混，进行表面活性处理；
（2）然后上述重量份的硅橡胶，羟基硅油，硅氧烷，与上述处理好的粉末填料等一起密练，密练温度160-170℃，密练时间60-90分钟，密炼捏合结束后进行抽真空处理；
（3）在密炼机夹套中通冷却水降温到90-110℃，然后在室温中冷却；
（4）在胶料冷却完成后静置6-24小时，加入上述重量份的硫化剂与三氧化二铁，按照最终产品的需求进行返练出片；
（5）硫化成型，硫化温度170-175℃，硫化压力为8-12MPa，硫化时间5-6分钟（2mm的平板样品为例）。
以上所述实施例中，硅灰石晶须的粒径为10-20μm，长径比大于10:1；云母粉的平均厚度为1μm，粒径为10-15μm。所述硫化剂为双二五硫化剂（2,5-二甲基-2，5双（叔丁基过氧基）己烷），所述偶联剂为硅烷偶联剂。
根据GB/T 10707-2008橡胶燃烧性能的测定、GB/T 528-2008硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定和GB/T 529-2008 硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定方法，对按照以上实施例的配方和方法生产的阻燃抗撕裂硅橡胶进行阻燃及机械强度测试，测试结果如下：
属性 实施例1 实施例2 实施例3
氧指数 28 35 43
拉伸强度（MPa） 15.1 14.6 13.0
抗撕裂强度（KN/m） 36.2 35.7 41.4
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种阻燃抗撕裂硅橡胶，其特征在于，包括以下重量份组分：硅橡胶100-120份；内润滑剂1-5份；结构控制剂1-5份；补强填料20-50份；阻燃剂20-50份；耐热活性剂0.5-2份；硫化剂0.5-2份；偶联剂0.05-0.5份；
其中，所述补强填料为硅灰石晶须；所述阻燃剂为云母粉。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃抗撕裂硅橡胶，其特征在于，所述内润滑剂为羟基硅油。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃抗撕裂硅橡胶，其特征在于，所述结构控制剂为硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃抗撕裂硅橡胶，其特征在于，所述耐热活性剂为三氧化二铁。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃抗撕裂硅橡胶，其特征在于，所述硅灰石晶须的粒径为10-20μm，长径比大于10:1；云母粉的平均厚度为1μm，粒径为10-15μm。
6.一种阻燃抗撕裂硅橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）S1：共混：将20-50重量份的硅灰石晶须、20-50重量份的云母粉与0.05-0.5重量份的偶联剂共混，进行表面活性处理；
（2）S2：密炼：然后加入100-120重量份的硅橡胶，1-5重量份的羟基硅油，1-5重量份的硅氧烷，与上述处理好的粉末填料等一起密练；
（3）S3：冷却：在密炼机夹套中通冷却水降温到90-110℃，然后在室温中冷却；
（4）S4：返练出片：在胶料冷却完成后静置6-24小时，添加0.5-2重量份的硫化剂、0.5-2重量份的三氧化二铁，返练出片；
（5）S5：硫化成型。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃抗撕裂硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的密练温度140-170℃，密练时间60-150分钟，密炼捏合结束后进行抽真空处理。
8.根据权利要求6所述的一种阻燃抗撕裂硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中的硫化温度160-175℃，硫化压力为8-12MPa，硫化时间5-10分钟。
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