CN107698978A - 一种改性阻燃硅橡胶胶料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改性阻燃硅橡胶胶料，由以下重量份的原料制成：硅橡胶50～60份，丙烯酸酯橡胶40～50份，硬脂酸0.5～1.2份，硫磺1～1.5份，氧化锌4～6份，石蜡70～80份，炭黑1.5～2份，碳酸钙0.5～1.3份，软化剂1～2份，碱性肥皂0.5～1.5份，防老剂0.5～1.5份，促进剂0.5～1.5份，多乙烯多胺2～3份和复合腐蚀抑制剂2～6份。本发明的改性阻燃硅橡胶胶料采用硅橡胶与丙烯酸酯橡胶并用，性能互补，协同增效，增强耐高温性；碳酸钙、炭黑阻燃体系，成本低，增强阻燃性，安全性提升；加入复合腐蚀抑制剂，增强耐腐蚀性，延长使用寿命。

Description

一种改性阻燃硅橡胶胶料
技术领域
本发明涉及硅橡胶技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀、耐高温的改性阻燃硅橡胶胶料。
背景技术
硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。普通的硅橡胶主要由含甲基和少量乙烯基的硅氧链节组成。硅橡胶耐低温性能良好，一般在-55℃下仍能工作，被广泛用作弹性材料、纤维材料。随着科学技术的迅速发展，尤其是塑料、橡胶、纤维等聚合物应用领域的不断扩展，其易燃性也日益引起人们的关注。传统的硅橡胶的阻燃性能和耐腐蚀性能不是很理想，安全性低，阻碍其大规模产业化拓展应用。
中国专利文献上公开了“硅橡胶组合物”，其公告号为CN103108920A，该发明，通过添加抗氧化剂，能够有效地抑制硅橡胶的固化，但是该发明并未对硅橡胶的阻燃性能做改善。
发明内容
本发明为了克服传统硅橡胶易腐蚀、阻燃性差的问题，提供了一种耐腐蚀、耐高温的改性阻燃硅橡胶胶料。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种改性阻燃硅橡胶胶料，所述改性阻燃硅橡胶胶料由以下重量份的原料制成：硅橡胶50～60份，丙烯酸酯橡胶40～50份，硬脂酸0.5～1.2份，硫磺1～1.5份，氧化锌4～6份，石蜡70～80份，炭黑1.5～2份，碳酸钙0.5～1.3份，软化剂1～2份，碱性肥皂0.5～1.5份，防老剂0.5～1.5份，促进剂0.5～1.5份，多乙烯多胺2～3份和复合腐蚀抑制剂2～6份。
作为优选，所述改性阻燃硅橡胶胶料由以下重量份的原料制成：硅橡胶55份，丙烯酸酯橡胶45份，硬脂酸1份，硫磺1.25份，氧化锌5份，石蜡75份，炭黑1.75份，碳酸钙1份，软化剂1.5份，碱性肥皂1份，防老剂1份，促进剂1份，多乙烯多胺2.5份和复合腐蚀抑制剂5份。
硅橡胶具有较高的耐高、低温性能，具有独特的自润滑性，但是耐油性不佳；丙烯酸酯橡胶具有优良的耐高温、耐油性能，本发明将硅橡胶与丙烯酸酯橡胶并用，可使两者性能互补，协同增效，得到兼具两者优良性能的改性阻燃硅橡胶胶料。加入复合腐蚀抑制剂，通过各组分间配比的优化，协同增效，制备的改性阻燃硅橡胶胶料在保证弹性高，韧性高的基本性能的基础上，大大提高其耐腐蚀性，延长了改性阻燃硅橡胶胶料的使用寿命，降低更换成本。
本发明体系中采用碳酸钙、炭黑做阻燃剂，无需额外加入阻燃剂，具有成本低的优势。炭黑选用高耐磨炭黑、乙炔炭黑、热裂炭黑或炉法炭黑，炭黑的阻燃机理为：在燃烧过程中，由于炭黑的燃点变高，且具有一定的吸附作用，因此炭黑与橡胶体系中其他组分形成网络状结构，产生了一定的骨架支撑作用，使得样品意外燃烧时火焰向上，阻碍向下蔓延，减缓燃烧趋势，滴落与发烟也有所缓解。同时，火焰中存在的CO2浓度比未加炭黑的体系浓度大，稀释氧气的浓度，降低了火焰的强度，增强了气相阻燃作用，炭黑燃烧后形成炭化层，截断了火焰，阻止了燃烧的进一步进行，因此，本发明的改性阻燃硅橡胶胶料机油较高的阻燃性能，使用安全性高。
作为优选，所述复合腐蚀抑制剂以下重量份的原料制成：远红外陶瓷粉体1～2份，镍基合金0.3～1.5份，纳米氧化铈0.05～2份，钛合金0.2～0.5份和氨基硅烷0.05～1份。
本发明配方体系中的复合腐蚀抑制剂使用远红外发射材料结合合金、稀土和有机物为原料，可以使该腐蚀抑制剂具有防止化学侵蚀的效果，其中钛合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特性，对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力，将其应用于腐蚀抑制剂一方面可以增强抗腐蚀性，另一方面钛可以作为催化剂促使侵蚀物分解，形成无害的微晶粒与改性阻燃硅橡胶胶料结合，增强改性阻燃硅橡胶胶料的耐热稳定性。具体协同缓蚀基本原理如下：物体中的电子震动或激发，就会向外放出辐射能，一切物体只要在开氏零度以上都会有红外线向外辐射。随着辐射体材质分子结构和温度等诸多条件的不同，其辐射波长也各不相同。在辐射波段中，当分子中的原子或原子团从高能量的振动状态转变为低能量的振动状态时，会产生2.5～25μm的远红外辐射，当酸性的腐蚀液流经腐蚀抑制剂后，在其表面自由能的作用下，腐蚀液的表面张力可从72×10-3N·m-1降低到60×10-3N·m-1。同时经过表面自由能的激活震荡，不但能活化酸性的腐蚀液，使其不容易缔合，造成腐蚀，而且还能活化其它具有腐蚀性能的液体。镍基合金选自镍钼合金和镍铜合金中的一种或几种，加入适量的镍基合金，镍基合金为耐蚀合金，其在高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀，能够增强复合腐蚀抑制剂的稳定性和抗腐蚀性，从而增强本发明改性阻燃硅橡胶胶料的耐腐蚀性。
作为优选，所述红外陶瓷粉体由以下重量份的原料组成：白炭黑0.2～0.5份，金属氧化物0.6～0.7份和氯化银0.2～0.8份。其中，金属氧化物选自MnO2，Al2O3，MgO和ZnO中的一种或几种。
作为优选，所述氨基硅烷选自3-氨丙基三甲氧基硅烷，2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和三苯基氨基硅烷中的一种或几种。
选用氨基硅烷作为增粘剂，所选氨基硅烷的氨基上带有两个活泼氢可以和各种聚合物发生反应，从而通过化学键将两种性质完全不同的材料紧密的结合起来，使得本发明体系中的复合腐蚀抑制剂粘结度高，实用性强，与本发明的耐摩擦橡胶缓冲垫的相容性增强，能够与橡胶体系中的各组分协同增效，增强本发明的改性阻燃硅橡胶胶料的耐腐蚀性，延长使用寿命。
作为优选，所述石蜡为固体石蜡和液体石蜡中的一种或两种。
作为优选，炭黑的比表面积大于10m2/g，粒径0.05～0.2μm。
作为优选，所述炭黑为高耐磨炭黑。
作为优选，所述碳酸钙的粒径小于20μm。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)采用硅橡胶与丙烯酸酯橡胶并用，性能互补，协同增效，增强耐高温性；
(2)碳酸钙、炭黑阻燃体系，成本低，增强阻燃性，安全性提升；
(3)加入复合腐蚀抑制剂，增强耐腐蚀性，延长使用寿命。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
本发明实施例中，制造改性阻燃硅橡胶胶料的工艺为传统的硅橡胶制备工艺，其中，橡胶硫化过程中硫化罐的压力为0.49MPa，且硫化分为两段，第一段的硫化温度为50℃，硫化时间为3min；第二段的硫化温度为80℃，硫化时间为4min。
实施例1
一种改性阻燃硅橡胶胶料，由以下配比的原料制成：硅橡胶50g，丙烯酸酯橡胶40g，硬脂酸0.5g，硫磺1g，氧化锌4g，固体石蜡70g，高耐磨炭黑(比表面积50m2/g，平均粒径0.05μm)1.5g，碳酸钙(平均粒径15μm)0.5g，软化剂1g，碱性肥皂0.5g，防老剂0.5g，促进剂0.5g，多乙烯多胺2g和复合腐蚀抑制剂2g；
上述复合腐蚀抑制剂的组分为：远红外陶瓷粉体1g(白炭黑0.2g，MnO2 0.3g，Al2O30.3g，氯化银0.2g)，镍铜合金0.7g，纳米氧化铈(平均粒径20nm)0.05g，钛合金0.2g和2-氨乙基-3氨丙基三甲氧基硅烷0.05g。
实施例2
一种改性阻燃硅橡胶胶料，由以下配比的原料制成：硅橡胶55g，丙烯酸酯橡胶45g，硬脂酸1g，硫磺1.25g，氧化锌5g，固体石蜡55g，液体石蜡20g，高耐磨炭黑(比表面积60m2/g，平均粒径0.1μm)1.75g，碳酸钙(平均粒径10μm)1g，软化剂1.5g，碱性肥皂1g，防老剂1g，促进剂1g，多乙烯多胺2.5g和复合腐蚀抑制剂5g；
上述复合腐蚀抑制剂的组分为：远红外陶瓷粉体1.5g(白炭黑0.35g，MgO 0.65g，氯化银0.5g)，镍钼合金0.3g，纳米氧化铈(平均粒径30nm)2g，钛合金0.4g，3-氨丙基三甲氧基硅烷0.3g和三苯基氨基硅烷0.5g。
实施例3
一种改性阻燃硅橡胶胶料，由以下配比的原料制成：硅橡胶60g，丙烯酸酯橡胶50g，硬脂酸1.2g，硫磺1.5g，氧化锌6g，液体石蜡80g，高耐磨炭黑(比表面积80m2/g，平均粒径0.2μm)1.75g，碳酸钙(平均粒径10μm)1.3g，软化剂2g，碱性肥皂1.5g，防老剂1.5g，促进剂1.5g，多乙烯多胺3g和复合腐蚀抑制剂6g；
上述复合腐蚀抑制剂的组分为：远红外陶瓷粉体2g(白炭黑0.5g，MgO 0.3g，ZnO 0.4g，氯化银0.8g)，镍钼合金0.8g，镍铜合金0.7g，纳米氧化铈(平均粒径40nm)1g，钛合金0.5g，2-氨乙基-3氨丙基三甲氧基硅烷0.3g和三苯基氨基硅烷0.7g。
对比例
对比例采用市售硅橡胶胶料。
对本实施例1-3的改性阻燃硅橡胶胶料和对比例的市售硅橡胶胶料的性能指标做检测，其结果如表1所示：
表1.检测结果
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
邵尔硬度A/度 79 80 85 60
扯断强度/MPa 18 20 25 10
扯断伸长率/％ 345 365 355 245
缓蚀率/％ 95.5 95.6 94.7 60
耐热温度/℃ 195 190 198 150
阻燃等级 2 2 2 1
由表1可以看出，本发明的改性阻燃硅橡胶胶料相对应市售硅橡胶胶料具有较高的硬度、扯断强度、弹性、缓蚀率、耐热温度和阻燃等级，改性阻燃硅橡胶胶料具有较高的耐腐蚀性、耐高温性和阻燃特性。
本发明的改性阻燃硅橡胶胶料采用硅橡胶与丙烯酸酯橡胶并用，性能互补，协同增效，增强耐高温性；碳酸钙、炭黑阻燃体系，成本低，增强阻燃性，安全性提升；加入复合腐蚀抑制剂，增强耐腐蚀性，延长使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种改性阻燃硅橡胶胶料，其特征在于，所述改性阻燃硅橡胶胶料由以下重量份的原料制成：硅橡胶50～60份，丙烯酸酯橡胶40～50份，硬脂酸0.5～1.2份，硫磺1～1.5份，氧化锌4～6份，石蜡70～80份，炭黑1.5～2份，碳酸钙0.5～1.3份，软化剂1～2份，碱性肥皂0.5～1.5份，防老剂0.5～1.5份，促进剂0.5～1.5份，多乙烯多胺2～3份和复合腐蚀抑制剂2～6份。
2.根据权利要求1所述的一种改性阻燃硅橡胶胶料，其特征在于，所述改性阻燃硅橡胶胶料由以下重量份的原料制成：硅橡胶55份，丙烯酸酯橡胶45份，硬脂酸1份，硫磺1.25份，氧化锌5份，石蜡75份，炭黑1.75份，碳酸钙1份，软化剂1.5份，碱性肥皂1份，防老剂1份，促进剂1份，多乙烯多胺2.5份和复合腐蚀抑制剂5份。
3.根据权利要求1所述的一种改性阻燃硅橡胶胶料，其特征在于，所述复合腐蚀抑制剂以下重量份的原料制成：远红外陶瓷粉体1～2份，镍基合金0.3～1.5份，纳米氧化铈0.05～2份，钛合金0.2～0.5份和氨基硅烷0.05～1份。
4.根据权利要求3所述的一种改性阻燃硅橡胶胶料，其特征在于，所述红外陶瓷粉体由以下重量份的原料组成：白炭黑0.2～0.5份，金属氧化物0.6～0.7份和氯化银0.2～0.8份。
5.根据权利要求3所述的一种改性阻燃硅橡胶胶料，其特征在于，所述氨基硅烷选自3-氨丙基三甲氧基硅烷，2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和三苯基氨基硅烷中的一种或几种。
6.根据权利要求1或3所述的一种改性阻燃硅橡胶胶料，其特征在于，所述石蜡为固体石蜡和液体石蜡中的一种或两种。
7.根据权利要求1或4所述的一种改性阻燃硅橡胶胶料，其特征在于，所述炭黑的比表面积大于10m2/g，粒径0.05～0.2μm。
8.根据权利要求1或4所述的一种改性阻燃硅橡胶胶料，其特征在于，所述炭黑为高耐磨炭黑。
9.根据权利要求1或3或4所述的一种改性阻燃硅橡胶胶料，其特征在于，所述碳酸钙的粒径小于20μm。
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