CN108048027A - 一种高阻燃硅酮密封胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本案涉及一种高阻燃硅酮密封胶及其制备方法，原料由α,ω‑二羟基聚二甲氧基硅氧烷、三甲基聚二甲基硅氧烷、石蜡油、复合填料、硼砂、多聚磷酸铵、甲基三丁酮肟基硅烷、颜料和有机锡按照特定重量份配比组成；其中，复合填料由中空二氧化硅微球、三聚氰胺、十二烷基磷酸酯和聚氨酯构成；本发明所制备的单组份室温硫化硅酮密封胶热稳定性好，能够通过在凝聚相中延缓或中断原料组分热分解而进行阻燃，同时可以抑制燃烧后的残余物，且产生的毒性气体和腐蚀性气体少，具有良好的阻燃效果，更加安全可靠。

Description

一种高阻燃硅酮密封胶及其制备方法

技术领域

本发明属于密封胶领域，具体涉及一种高阻燃硅酮密封胶及其制备方法。

背景技术

室温硫化硅酮密封胶(RTV)是上世纪六十年代问世的一种新型的有机硅弹性体，这种橡胶最突出的特点是无需加热，在室温条件下就可以发生交联固化，使用极其方便，一诞生就被作为粘合剂、密封剂、防护涂料、灌封和制模材料等广泛应用于建筑、装修、机械制造、化工和电子等领域。RTV根据产品的包装形式分为单组份和双组份，其中单组份室温硫化硅酮密封胶通过接触空气中的湿气即水而交联固化产生物理性质的改变；双组份室温硫化硅酮密封胶分成A、B两组，任何一组单独存在都不能形成固化，但两组胶浆一旦混合就产生固化，根据固化机理又可分为双组份缩合型室温硫化硅酮密封胶和双组份加成型室温硫化硅酮密封胶。

单组份室温硫化硅酮密封胶产品在干燥条件下是均匀且粘稠的膏状物，使用时挤出胶料，接触空气中的湿气即发生缩合反应，交联成为弹性体，因其使用方便、性能稳定、价格便宜，多适用于户外及现场施工、室内装潢及各种场合的修补；单组份室温硫化硅酮密封胶的基础原料包括：聚合物、增塑剂、交联剂、填料、催化剂、增粘剂、颜料以及添加剂等，通常将基础原料在干燥状态下混合均匀，分装并密封保存即可。因为单组份室温硫化硅酮密封胶的主要成分是碳、氢等元素，其暴露于外部热源后，溶液分解成可燃性挥发物，这些可燃性挥发物和空气混合形成可燃性气体混合物，当温度达到着火点后，就会被点燃，引发火灾，因此很多密封胶都是火灾中常见的着火材料，所以研发具有阻燃性能的硅酮密封胶具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中硅酮密封胶的不足之处，本发明的目的在于提供一种高阻燃硅酮密封胶及其制备方法。

本发明提供了一种高阻燃硅酮密封胶，由以下重量份的原料制成：

其中，所述复合填料由中空二氧化硅微球、三聚氰胺、十二烷基磷酸酯和聚氨酯组成。

优选的是，所述有机锡为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡中的任一种。

优选的是，所述构成复合填料的中空二氧化硅微球、三聚氰胺、十二烷基磷酸酯和聚氨酯的质量比为15∶5-6∶9-10∶3-4。

优选的是，复合填料通过下述方法制备：首先，将质量分数为10-12wt％的三聚氰胺、18-20wt％的十二烷基磷酸酯、6-8wt％的聚氨酯、60-66wt％的丙酮在35-40℃下混合均匀得到混合溶液；其次，将在真空条件下干燥3-4小时后的中空二氧化硅微球迅速置于混合溶液中，搅拌30-40分钟；最后，蒸发除去丙酮溶剂，将剩余组分粉碎即得到复合填料。

优选的是，所述颜料选自钛白粉、炭黑、铝银粉、铁锈红中的一种。

优选的是，所述硅酮密封胶由下述重量配比的原料组成：α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷85份、石蜡油10份、三甲基聚二甲基硅氧烷8份、二月桂酸二丁基锡1份、复合填料20份、硼砂5份、多聚磷酸铵0.8份、甲基三丁酮肟基硅烷3份、钛白粉8份。

本发明所涉及的硅酮密封胶的制备方法，包括下述步骤：

(1)将α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷、三甲基聚二甲基硅氧烷和石蜡油加入反应釜中，升温至108-112℃真空搅拌3.5-4小时，制成基料；

(2)将反应釜降温至40-45℃，向反应釜中加入复合填料、硼砂和多聚磷酸铵，真空搅拌10-15分钟；

(3)向反应釜中加入有机锡、甲基三丁酮肟基硅烷和颜料，真空条件下充分搅拌1小时，得到硅酮密封胶产品。

对本发明及其有益效果的阐述：本发明所制备的单组份室温硫化硅酮密封胶热稳定性好，能够通过在凝聚相中延缓或中断原料组分热分解而进行阻燃，同时可以抑制燃烧后的残余物，且产生的毒性气体和腐蚀性气体少，具有良好的阻燃效果，更加安全可靠；首先，原料中的α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷、三甲基聚二甲基硅氧烷和石蜡油捏合后作为常规的硅酮密封剂基料组分，多聚磷酸铵和硼砂作为无机填料，不仅能够增大硅酮密封胶的伸长率和强度，而且在高温燃烧时，两者能够相互配合减缓热量快速传递，并吸附有机聚合物燃烧后的有毒害气体；其次，本发明中的复合填料以中空二氧化硅微球作为骨架结构，其中填充有一定比例的三聚氰胺、十二烷基磷酸酯和聚氨酯，当温度升高三者会融化流出二氧化硅微球，一旦出现燃烧，十二烷基磷酸酯受热分解成磷的含氧酸(如磷酸、焦磷酸和偏磷酸等)，这些酸一方面起覆盖作用，另一方面则在三聚氰胺的作用下使聚氨酯脱水碳化，在聚合物表面形成石墨状的焦炭层，由于此焦炭层难燃且具有隔热绝氧作用，它使聚合物不仅与外界热源隔绝，减缓热分解反应速度，而且阻隔了被阻燃基材与空气接触，致使燃烧窒熄；甲基三丁酮肟基硅烷在本体系中作为高热稳定性交联剂，与各原料配合作用，即增强了密封胶的粘结强度也对提高体系阻燃性具有积极作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

原料组成(重量份)：α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷85份、石蜡油10份、三甲基聚二甲基硅氧烷8份、二月桂酸二丁基锡1份、复合填料20份、硼砂5份、多聚磷酸铵0.8份、甲基三丁酮肟基硅烷3份、钛白粉8份。

制备方法：

(1)将在真空条件下干燥4小时的15重量份中空二氧化硅微球迅速置于含有10wt％三聚氰胺、20wt％十二烷基磷酸酯、8wt％聚氨酯、62wt％丙酮的100重量份的40℃混合溶液中，搅拌40分钟后蒸发除去丙酮溶液，粉碎得到复合填料；

(2)将α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷、三甲基聚二甲基硅氧烷和石蜡油加入反应釜中，升温至108-112℃真空搅拌3.5-4小时，制成基料；

(3)将反应釜降温至40-45℃，向反应釜中加入复合填料、硼砂和多聚磷酸铵，真空搅拌10-15分钟；

(4)向反应釜中加入有机锡、甲基三丁酮肟基硅烷和颜料，真空条件下充分搅拌1小时，得到硅酮密封胶产品。

实施例2

原料组成(重量份)：α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷80份、石蜡油8份、三甲基聚二甲基硅氧烷8份、二月桂酸二丁基锡0.8份、复合填料20份、硼砂4份、多聚磷酸铵0.8份、甲基三丁酮肟基硅烷3份、铁锈红8份。

即在本发明所限定的范围内调整了各原料组成和比重，制备方法与实施例1相同。

对比例1

原料组成(重量份)：α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷85份、石蜡油10份、三甲基聚二甲基硅氧烷8份、二月桂酸二丁基锡1份、气相二氧化硅20份、硼砂5份、多聚磷酸铵0.8份、甲基三丁酮肟基硅烷3份、钛白粉8份。

即将实施例1中的复合填料用相同量的气相二氧化硅代替，在制备过程中省略步骤(1)，其余制备过程与实施例1相同。

对比例2

原料组成(重量份)：α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷85份、石蜡油10份、三甲基聚二甲基硅氧烷8份、二月桂酸二丁基锡1份、复合填料20份、硼砂5份、多聚磷酸铵0.8份、甲基三丁酮肟基硅烷3份、钛白粉8份。

制备方法：

(1)将在真空条件下干燥4小时的15重量份中空二氧化硅微球迅速置于含有10wt％三聚氰胺、28wt％聚氨酯、62wt％丙酮的100重量份的40℃混合溶液中，搅拌40分钟后蒸发除去丙酮溶液，粉碎得到复合填料；

(2)将α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷、三甲基聚二甲基硅氧烷和石蜡油加入反应釜中，升温至108-112℃真空搅拌3.5-4小时，制成基料；

(3)将反应釜降温至40-45℃，向反应釜中加入复合填料、硼砂和多聚磷酸铵，真空搅拌10-15分钟；

(4)向反应釜中加入有机锡、甲基三丁酮肟基硅烷和颜料，真空条件下充分搅拌1小时，得到硅酮密封胶产品。

即在制备复合填料的过程中，不加入十二烷基磷酸酯，全部用聚氨酯代替；其余制备方法与实施例1相同。

对比例3

原料组成(重量份)：α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷85份、石蜡油10份、三甲基聚二甲基硅氧烷8份、二月桂酸二丁基锡1份、复合填料20份、硼砂5份、多聚磷酸铵0.8份、甲基三丁酮肟基硅烷3份、钛白粉8份。

制备方法：

(1)将在真空条件下干燥4小时的15重量份中空二氧化硅微球迅速置于含有19wt％聚氨酯、20wt％十二烷基磷酸酯、62wt％丙酮的100重量份的40℃混合溶液中，搅拌40分钟后蒸发除去丙酮溶液，粉碎得到复合填料；

(2)将α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷、三甲基聚二甲基硅氧烷和石蜡油加入反应釜中，升温至108-112℃真空搅拌3.5-4小时，制成基料；

(3)将反应釜降温至40-45℃，向反应釜中加入复合填料、硼砂和多聚磷酸铵，真空搅拌10-15分钟；

(4)向反应釜中加入有机锡、甲基三丁酮肟基硅烷和颜料，真空条件下充分搅拌1小时，得到硅酮密封胶产品。

即在制备复合填料的过程中，不加入三聚氰胺，全部用聚氨酯代替；其余制备方法与实施例1相同。

对比例4

原料组成(重量份)：α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷85份、石蜡油10份、三甲基聚二甲基硅氧烷8份、二月桂酸二丁基锡1份、复合填料20份、硼砂5份、硫酸铵0.8份、甲基三丁酮肟基硅烷3份、钛白粉8份。

即将实施例1中的多聚磷酸铵用相同重量的硫酸铵代替，制备方法与实施例1相同。

对比例5

本季度销售量最好的阻燃型硅酮密封胶。

为了测试实施例1-2和对比例1-5中的硅酮密封胶的抗阻燃能力，依次进行了氧指数测试和锥形量热仪测试；前者是按照GB/T2406-2008标准，测试试样在氧氮混合气流中，维持平衡燃烧(即进行有焰燃烧)所需要的最低氧气浓度，记录于表1中，一般氧指数小于22属于易燃性样品，氧指数在22-27之间属于自熄性样品，而氧指数大于27属于难燃样品；锥形量热仪测试是按照国际标准ISO5660&SATM E-1354-90a进行，将尺寸为10cm*10cm*3mm的样品水平放置，在35KW/m²热辐射功率照射下，监测单位体积样品释放烟雾的速率，即生烟速率SPR(m²/s),表1中记录了生烟速率曲线的烟释放速率峰值PSPR，该值越大，表面聚合物材料在燃烧时释放的烟雾量越多，在火灾中是十分不利的因素。

根据测试结果可以看出，按照本发明所制备的硅酮密封胶，即实施例1和实施例2，其极限氧指数最高，最大生烟速率最低同时出现时间也最晚，具有较好的抗阻燃特性；通过对比例1、对比例2和对比例3中硅酮密封胶的测试结果可以分析出，所制备的复合填料在提高密封胶阻燃性方面具有重要作用，其中填充于中空二氧化硅之中的三聚氰胺、十二烷基磷酸酯和聚氨酯三者之间相互作用，能使硅酮密封胶的热裂解速度变慢，从而减缓了火焰的传播，在火灾事故中能延长逃生时间；通过对比例4与实施例1的对比，可以看出硅酮密封胶中的聚磷酸铵能起到抑烟和消烟的作用，在聚磷酸铵的加入，不仅能将最大生烟速率出现时间延迟近1分钟，而且使最大生烟速率降低了60％以上；通过实施例1和对比例5的测试结果比较，可以发现，本发明所制备的硅酮密封胶在阻燃性能方面较市面上的同类产品有明显提高。

表1

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种高阻燃硅酮密封胶，其特征在于，由以下重量份的原料组成：

其中，所述复合填料由中空二氧化硅微球、三聚氰胺、十二烷基磷酸酯和聚氨酯组成。

2.根据权利要求1所述的硅酮密封胶，其特征在于，所述有机锡为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡中的任一种。

3.根据权利要求1所述的硅酮密封胶，其特征在于，所述构成复合填料的中空二氧化硅微球、三聚氰胺、十二烷基磷酸酯和聚氨酯的质量比为15∶5-6∶9-10∶3-4。

4.根据权利要求1所述的硅酮密封胶，其特征在于，复合填料通过下述方法制备：首先，将质量分数为10-12wt％的三聚氰胺、18-20wt％的十二烷基磷酸酯、6-8wt％的聚氨酯、60-66wt％的丙酮在35-40℃下混合均匀得到混合溶液；其次，将在真空条件下干燥3-4小时后的中空二氧化硅微球迅速置于混合溶液中，搅拌30-40分钟；最后，蒸发除去丙酮溶剂，将剩余组分粉碎即得到复合填料。

5.根据权利要求1所述的硅酮密封胶，其特征在于，所述颜料选自钛白粉、炭黑、铝银粉、铁锈红中的一种。

6.根据权利要求1所述的硅酮密封胶，其特征在于，由下述重量配比的原料组成：α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷85份、石蜡油10份、三甲基聚二甲基硅氧烷8份、二月桂酸二丁基锡1份、复合填料20份、硼砂5份、多聚磷酸铵0.8份、甲基三丁酮肟基硅烷3份、钛白粉8份。

7.一种根据权利要求1所述的硅酮密封胶的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将α,ω-二羟基聚二甲氧基硅氧烷、三甲基聚二甲基硅氧烷和石蜡油加入反应釜中，升温至108-112℃真空搅拌3.5-4小时，制成基料；

(2)将反应釜降温至40-45℃，向反应釜中加入复合填料、硼砂和多聚磷酸铵，真空搅拌10-15分钟；

(3)向反应釜中加入有机锡、甲基三丁酮肟基硅烷和颜料，真空条件下充分搅拌1小时，得到硅酮密封胶产品。