CN108003628B - 阻燃室温硫化硅橡胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种阻燃室温硫化硅橡胶及其制备方法。所述阻燃室温硫化硅橡胶的组成为α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷，100份；补强填料，3份～10份；二甲基硅油，0份～15份；阻燃剂，60份～100份；交联剂，1份～3份；催化剂，0.5份～3份；所述阻燃剂由三聚氰胺与亲油性氢氧化镁、亲油性氢氧化铝中的一种或两种复配得到。所述阻燃室温硫化硅橡胶在生产及固化过程中不产生有毒物质或者刺激性气味，具有环保安全的优点，同时所述阻燃室温硫化硅橡胶兼具良好的阻燃性能、机械性能以及加工性能，此外本申请的阻燃室温硫化硅橡胶的原料来源广泛、价格低廉。本申请的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法简单易行，且成本较低。
Description
技术领域
本申请涉及橡胶领域，尤其涉及一种阻燃室温硫化硅橡胶及其制备方法。
背景技术
室温硫化硅橡胶具有优异的电绝缘性、耐候性、防潮性、抗震性、抗压性以及生理惰性，可广泛应用于各行各业。室温硫化硅橡胶在室温下无需加热、加压即可就地固化，使用极其方便。但硅橡胶本身易燃，这在一定程度上限制了其在电子电气、汽车和航空航天等领域的应用，因此研制具有良好阻燃性的室温硫化硅橡胶具有重要的意义。
目前阻燃硅橡胶的研究已取得了一定的进展，阻燃剂品种很多，选择余地很大，但也存在诸多的不足。例如，传统的含卤阻燃剂在燃烧过程中会释放有毒的卤化氢气体，易对人体、环境造成危害；铂化合物阻燃剂价格较高，也易造成硅橡胶性能的不稳定；无机阻燃剂(氢氧化铝、氢氧化镁等)可达到阻燃、低烟、环保的效果，但是需要较大的添加量才能获得良好的阻燃效果，这将对硅橡胶的机械性能和加工性能产生较大的影响。公布日为2013年1月16日的中国专利CN102876045公开了一种将镁铝水滑石、聚磷酸铵与氢氧化镁复配作为阻燃剂，有效地提高了室温硫化硅橡胶的阻燃性，但阻燃剂添加量高达70～130份，会大幅降低硅橡胶的机械性能。
因此研究一种具有优异的机械性能和阻燃性能的低成本无卤阻燃室温硫化硅橡胶，具有十分重要的意义。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本申请的一目的在于提供一种阻燃室温硫化硅橡胶，所述阻燃室温硫化硅橡胶具有良好的阻燃性能，同时兼具良好的机械性能和加工性能，此外本申请的阻燃室温硫化硅橡胶还具有安全环保的优点。
本申请的另一目的在于提供一种阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法，所述方法简单易行，且成本较低。
为了达到上述目的，在本申请的一方面，本申请提供了一种阻燃室温硫化硅橡胶，其组成为α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，100份；补强填料，3份～10份；二甲基硅油，0份～15份；阻燃剂，60份～100份；交联剂，1份～3份；催化剂，0.5份～3份；所述阻燃剂由三聚氰胺与亲油性氢氧化镁、亲油性氢氧化铝中的一种或两种复配得到。
在本申请的另一方面，本申请提供了一种阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法，用于制备本申请一方面的阻燃室温硫化硅橡胶，包括步骤：S1，将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、补强填料和二甲基硅油充分混合搅拌均匀，然后加入阻燃剂并继续搅拌，接着加入交联剂和催化剂，充分搅拌混合均匀后得到混合物料；S2，将上述混合物料倒入模具中，抽真空除气泡后进行室温固化反应，反应结束后得阻燃室温硫化硅橡胶。
相对于现有技术，本申请的有益效果为：
本申请的阻燃室温硫化硅橡胶中的阻燃剂以三聚氰胺与亲油性氢氧化镁、亲油性氢氧化铝中的一种或两种复配得到，因此其生产及固化过程中不产生有毒物质或者刺激性气味，具有环保安全的优点，同时所述阻燃室温硫化硅橡胶兼具良好的阻燃性能、机械性能以及加工性能，此外本申请的阻燃室温硫化硅橡胶的原料来源广泛、价格低廉。
本申请的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法简单易行，且成本较低。
具体实施方式
下面详细说明根据本申请的阻燃室温硫化硅橡胶及其制备方法。
首先说明根据本申请第一方面的阻燃室温硫化硅橡胶。
根据本申请第一方面的阻燃室温硫化硅橡胶的组成为α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，100份；补强填料，3份～10份；二甲基硅油，0份～15份；阻燃剂，60份～100份；交联剂，1份～3份；催化剂，0.5份～3份；所述阻燃剂由三聚氰胺与亲油性氢氧化镁、亲油性氢氧化铝中的一种或两种复配得到。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷作为阻燃室温硫化硅橡胶的基础聚合物其机械性能较差，而补强填料可起到提高阻燃室温硫化硅橡胶机械性能的作用，二甲基硅油作为增塑剂可使阻燃室温硫化硅橡胶具有良好的加工性能，交联剂能使阻燃室温硫化硅橡胶的各组成成分交联而固化成型，催化剂则可起到硫化促进的作用，可显著的缩短硫化时间，提高硫化效率，阻燃剂可以使阻燃室温硫化硅橡胶具有优良的阻燃性能。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，本申请的阻燃剂由三聚氰胺与亲油性氢氧化镁、亲油性氢氧化铝中的一种或两种复配得到，由于α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的反应体系为油性体系，亲油性氢氧化镁、亲油性氢氧化铝与油性体系的相容性好，可以更好的分散于体系内，从而能更好的起到阻燃作用，同时有机阻燃剂与无机阻燃剂混合使用的方式还可以在发挥其阻燃特性的基础上进一步提高阻燃室温硫化硅橡胶的机械性能。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，优选地，所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为5000mPa·s～40000mPa·s。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，优选地，所述二甲基硅油的粘度为400mPa·s～1000mPa·s。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，优选地，所述补强填料选自疏水型气相法白炭黑、疏水型沉淀法白炭黑中的一种或两种，进一步优选地，所述补强填料选自疏水型气相法白炭黑，优选地，所述疏水型气相法白炭黑的比表面积为100m2/g～300m2/g。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，所述交联剂选自正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种或两种，优选地，所述交联剂选自正硅酸乙酯。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡中的一种或两种，优选地，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，三聚氰胺与亲油性氢氧化镁、亲油性氢氧化铝中的一种或两种的质量份数比为1:3～1:6。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，亲油性氢氧化镁通过使用脂肪酸类表面活性剂改性氢氧化镁得到。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，在亲油性氢氧化镁中，脂肪酸类表面活性剂的质量为氢氧化镁质量的3％～8％。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，亲油性氢氧化铝通过使用脂肪酸类表面活性剂改性氢氧化铝得到。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，亲油性氢氧化镁中，脂肪酸类表面活性剂的质量为氢氧化铝质量的3％～8％。
在根据本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，优选地，脂肪酸类表面活性剂为硬脂酸、油酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸铝中的一种或几种。
其次说明根据本申请第二方面的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法。
根据本申请第二方面的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法，用于制备本申请第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶，包括步骤：S1，将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、补强填料和二甲基硅油充分混合搅拌均匀，然后加入阻燃剂并继续搅拌，接着加入交联剂和催化剂，充分搅拌混合均匀后得到混合物料；S2，将上述混合物料倒入模具中，抽真空除气泡后进行室温固化反应，反应结束后得阻燃室温硫化硅橡胶。
在根据本申请第二方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法中，室温固化的时间为12h～24h。
下面结合实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。在下述实施例和对比例中，“份”表示“质量份”。
实施例1
将100份粘度为20000mPa·s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，5份比表面积为200m2/g的疏水型气相法白炭黑和5份粘度为500mPa·s二甲基硅油充分搅拌混合均匀，然后分批加入60份亲油性氢氧化镁和15份三聚氰胺，充分搅拌混合均匀，其中，亲油性氢氧化镁通过使用硬脂酸钠表面活性剂改性得到，硬脂酸钠的质量为氢氧化镁的质量的5％；然后再加入2份正硅酸乙酯和1.2份二月桂酸二丁基锡，充分搅拌混合均匀，再将其倒入特氟龙模具中，抽真空除气泡后铺平，室温固化反应24h后得到阻燃室温硫化硅橡胶。
实施例2
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
三聚氰胺的加入份数为20份、二甲基硅油的加入份数7份。
实施例3
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
以亲油性氢氧化铝替换亲油性氢氧化镁、二月桂酸二丁基锡的加入份数为1.7份。
亲油性氢氧化铝通过使用硬脂酸钠表面活性剂改性得到，硬脂酸钠的质量为氢氧化铝的质量的5％。
实施例4
将100份粘度为25000mPa·s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，5份比表面积为200m2/g的疏水型气相法白炭黑和7份粘度为500mPa·s二甲基硅油充分搅拌混合均匀，然后分批加入30份亲油性氢氧化铝、30份亲油性氢氧化镁和15份三聚氰胺，充分搅拌混合均匀，其中，亲油性氢氧化镁通过使用硬脂酸钠表面活性剂改性得到，硬脂酸钠的质量为氢氧化镁的质量的5％，亲油性氢氧化铝通过使用硬脂酸钠表面活性剂改性得到，硬脂酸钠的质量为氢氧化铝的质量的5％；然后再加入2份正硅酸乙酯和1.5份二月桂酸二丁基锡，充分搅拌混合均匀，再将其倒入特氟龙模具中，抽真空除气泡后铺平，室温固化反应20h后得到阻燃室温硫化硅橡胶。
实施例5
将100份粘度为25000mPa·s的α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，5份比表面积为200m2/g的疏水型气相法白炭黑和5份粘度为500mPa·s二甲基硅油充分搅拌混合均匀，然后分批加入30份亲油性氢氧化铝、30份亲油性氢氧化镁和10份三聚氰胺，充分搅拌混合均匀，其中，亲油性氢氧化镁通过使用硬脂酸钠表面活性剂改性得到，硬脂酸钠的质量为氢氧化镁的质量的5％，亲油性氢氧化铝通过使用硬脂酸钠表面活性剂改性得到，硬脂酸钠的质量为氢氧化铝的质量的5％；然后再加入2份正硅酸乙酯和1.4份二月桂酸二丁基锡，充分搅拌混合均匀，再将其倒入特氟龙模具中，抽真空除气泡后铺平，室温固化反应20h后得到阻燃室温硫化硅橡胶。
实施例6
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
在亲油性氢氧化镁中，硬脂酸钠的质量为氢氧化镁的质量的3％。
实施例7
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
在亲油性氢氧化镁中，硬脂酸钠的质量为氢氧化镁的质量的8％。
对比例1
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
不加入三聚氰胺。
对比例2
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
不加入三聚氰胺，以亲油性氢氧化铝替换亲油性氢氧化镁，亲油性氢氧化铝通过使用硬脂酸钠表面活性剂改性得到，硬脂酸钠的质量为氢氧化铝的质量的5％，二月桂酸二丁基锡加入份数为1.8份。
对比例3
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
亲油性氢氧化镁的加入份数为65份，三聚氰胺的加入份数为10份。
对比例4
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
亲油性氢氧化镁的加入份数为35份，三聚氰胺的加入份数为35份。
对比例5
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
以常规的氢氧化镁替换亲油性氢氧化镁，即不对氢氧化镁进行亲油处理。
对比例6
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
在亲油性氢氧化镁中，硬脂酸钠的质量为氢氧化镁的质量的10％。
按照GB/T 528-2009测定得到的阻燃室温硫化硅橡胶的拉伸强度及断裂伸长率，按照GB/T 10707-2008测定得到的阻燃室温硫化硅橡胶的垂直燃烧等级，试样尺寸为130mm×13mm×3mm，得到的阻燃室温硫化硅橡胶的性能指标如表1所示。
表1实施例1-7和对比例1-6的测试结果
通过表1的测试结果分析可知，本申请的阻燃室温硫化硅橡胶具有较好的阻燃性能，同时兼具良好的拉伸性能。
从实施例1-7的测试结果分析可知，当阻燃剂中同时含有三聚氰胺与亲油性氢氧化镁、亲油性氢氧化铝中的一种或两种时，阻燃室温硫化硅橡胶具有优异的阻燃性能，同时也具有优异的拉伸性能，其垂直燃烧等级在FV-1以上，甚至大部分可以达到FV-0。而对比例1-2中，阻燃剂仅含有亲油性氢氧化镁或亲油性氢氧化铝，阻燃室温硫化硅橡胶的垂直燃烧有火焰且燃烧时间过长，没有达到垂直燃烧等级，此外，阻燃室温硫化硅橡胶的拉伸性能也较差。
可以理解的是，亲油性氢氧化镁和亲油性氢氧化铝由于本身在性能方面存在差异，因此对阻燃室温硫化硅橡胶的阻燃性能的改善和对其他性能的影响不同，但总体上都可以达到改善阻燃室温硫化硅橡胶的阻燃性能的目的。
若阻燃剂中亲油性氢氧化镁和/或亲油性氢氧化铝的比例过大，例如对比例3，亲油性氢氧化镁的比例过大，则阻燃室温硫化硅橡胶的阻燃性能较差，同时拉伸性能也较差，若阻燃剂中亲油性氢氧化镁和/或亲油性氢氧化铝的比例过小，例如对比例4，亲油性氢氧化镁的比例过小，则阻燃室温硫化硅橡胶的拉伸性能较差。
若不对氢氧化镁和/或氢氧化铝做亲油性处理，例如对比例5，未对氢氧化镁做亲油性处理，阻燃室温硫化硅橡胶的阻燃性能和拉伸性能均较差，若对氢氧化镁和/或氢氧化铝做表面亲油处理的脂肪酸类表面活性剂的用量过多，例如对比例6，对氢氧化镁进行表面亲油处理时，硬脂酸钠的用量过多，则阻燃室温硫化硅橡胶的阻燃性能和拉伸性能也均较差。
Claims (12)
1.一种阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，按质量份数计，组成为：
α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，100份；
补强填料，3份～10份；
二甲基硅油，0份～15份；
阻燃剂，60份～100份；
交联剂，1份～3份；
催化剂，0.5份～3份；
所述阻燃剂由三聚氰胺与亲油性氢氧化镁复配得到；
三聚氰胺与亲油性氢氧化镁的质量份数比为1:3～1:6。
2.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为5000mPa·s～40000mPa·s。
3.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，所述补强填料选自疏水型气相法白炭黑、疏水型沉淀法白炭黑中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，所述补强填料选自疏水型气相法白炭黑。
5.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，所述交联剂选自正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种或两种。
6.根据权利要求5所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，所述交联剂选自正硅酸乙酯。
7.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡中的一种或两种。
8.根据权利要求7所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡。
9.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，
亲油性氢氧化镁通过使用脂肪酸类表面活性剂改性氢氧化镁得到。
10.根据权利要求9所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，
在亲油性氢氧化镁中，脂肪酸类表面活性剂的质量为氢氧化镁质量的3％～8％。
11.根据权利要求9所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，脂肪酸类表面活性剂为硬脂酸、油酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸铝中的一种或几种。
12.一种阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法，用于制备权利要求1-11中任一项所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，包括步骤：
S1，将α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、补强填料和二甲基硅油充分混合搅拌均匀，然后加入阻燃剂并继续搅拌，接着加入交联剂和催化剂，充分搅拌混合均匀后得到混合物料；
S2，将上述混合物料倒入模具中，抽真空除气泡后进行室温固化反应，反应结束后得阻燃室温硫化硅橡胶。
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