CN109593363A - 阻燃室温硫化硅橡胶配方及阻燃室温硫化硅橡胶 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阻燃室温硫化硅橡胶配方及阻燃室温硫化硅橡胶。所述阻燃室温硫化硅橡胶配方按质量份数记，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～80份；交联剂，1份～3份；催化剂，0.5份～3份；所述阻燃剂由氢氧化镁和干酪素复配得到。由所述阻燃室温硫化硅橡胶配方经过硫化形成的阻燃室温硫化硅橡胶可以同时兼顾良好的阻燃性能和机械性能。

Description

阻燃室温硫化硅橡胶配方及阻燃室温硫化硅橡胶
技术领域
本发明涉及橡胶领域，尤其涉及一种阻燃室温硫化硅橡胶配方及阻燃室温硫化硅橡胶。
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、加压即可就地硫化成型，使用极其方便，但室温硫化硅橡胶本身易燃，这大大限制了它的应用领域，因此研制具有良好阻燃特性的室温硫化硅橡胶具有重要的意义。
卤系阻燃剂虽然阻燃效果较好，但由于其阻燃过程中释放出有毒和腐蚀性烟气，会对环境和人类产生不容忽视的危害，因而发展无卤阻燃技术成为室温硫化硅橡胶阻燃研究领域的热点之一。氢氧化镁是一类传统的环境友好型阻燃剂，但是单一的氢氧化镁阻燃效率低，为了达到令人满意的阻燃效果通常需要增大氢氧化镁的添加量，但这会大大降低室温硫化硅橡胶的力学性能和加工性能，同样也会限制其应用。为了降低氢氧化镁的添加量，研究者常常将氢氧化镁与其他阻燃剂或阻燃协效剂复配以追求较好的协同效应。常用的阻燃协效剂一般是层状物、含硼化合物、含磷化合物、稀土氧化物等小分子，其能够在一定程度上降低氢氧化镁的添加量并达到一定的阻燃效果，但仍旧无法有效解决氢氧化镁添加量过高的问题。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种阻燃室温硫化硅橡胶配方及阻燃室温硫化硅橡胶，由所述阻燃室温硫化硅橡胶配方经过硫化形成的阻燃室温硫化硅橡胶可以同时兼顾良好的阻燃性能和机械性能。
为了达到上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种阻燃室温硫化硅橡胶配方，按质量份数记，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～80份；交联剂，1份～3份；催化剂，0.5份～3份；所述阻燃剂由氢氧化镁和干酪素复配得到。
在本发明的第二方面，本发明提供了一种阻燃室温硫化硅橡胶，其由本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方经过硫化形成。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明的阻燃室温硫化硅橡胶配方中的阻燃剂由主阻燃剂氢氧化镁和阻燃协效剂干酪素复配得到，其可以使阻燃剂均匀的分散于经硫化形成的阻燃室温硫化硅橡胶中，在主阻燃剂氢氧化镁和阻燃协效剂干酪素的协同作用下，使阻燃室温硫化硅橡胶可以同时兼顾良好的阻燃性能和机械性能。
具体实施方式
下面详细说明根据本发明的阻燃室温硫化硅橡胶配方及阻燃室温硫化硅橡胶。
首先说明根据本发明第一方面的阻燃室温硫化硅橡胶配方，按质量份数记，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～80份；交联剂，1份～3份；催化剂，0.5份～3份；所述阻燃剂由氢氧化镁和干酪素复配得到。
在根据本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷是阻燃室温硫化硅橡胶的基础聚合物，但其机械性能较差，而补强填料可以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硫化成型，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。
在根据本发明发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，所述阻燃剂由主阻燃剂氢氧化镁和阻燃协效剂干酪素复配得到，其中，干酪素是一种含磷的天然线性高分子，其主要来源于牛奶，具有绿色环保且可再生的优点，由其与氢氧化镁复配得到的阻燃剂可以均匀的分散于以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为基础聚合物的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，当经过硫化形成的阻燃室温硫化硅橡胶初始燃烧时，均匀分散于阻燃室温硫化硅橡胶中的氢氧化镁发生分解吸收燃烧物表面的热量达到阻燃作用，同时其还能够释放出大量的结合水以稀释并冷却燃烧物表面的可燃气体，进一步达到阻燃作用，此外其分解生成的活性氧化镁可以附着于可燃物的表面，从而又可以进一步阻止燃烧的进行；与此同时，由于均匀分散于阻燃室温硫化硅橡胶中的阻燃协效剂干酪素中含有磷，其可以使阻燃室温硫化硅橡胶在初始受热燃烧时脱水炭化，形成炭层，进而可以减少产生火焰的燃烧和可燃气体的生成，起到协效阻燃的作用。由于氢氧化镁和干酪素复配得到的阻燃剂是均匀分散于阻燃室温硫化硅橡胶中的，因此其阻燃特性的发挥是均匀且全面的，即不会出现局部燃烧、局部阻燃的现象。此外阻燃剂中无机化合物(氢氧化镁)与高分子(干酪素)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。即本发明的阻燃室温硫化硅橡胶配方中由氢氧化镁和干酪素复配得到的阻燃剂具有高于其任意组成成分的阻燃特性，可以使经过硫化形成的阻燃室温硫化硅橡胶具有较好的阻燃性能，同时还可使其兼顾良好的机械性能，此外由于干酪素主要来源于牛奶，具有绿色环保且可再生的优点，因此经过硫化得到的阻燃室温硫化硅橡胶还具有原料环保、价格低廉的特点。
在根据本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，在阻燃剂中，主阻燃剂氢氧化镁的含量不宜过少，否则起不到良好的阻燃效果。优选地，所述阻燃剂中氢氧化镁和干酪素的质量份数比为10:1～5:3。
在根据本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，为了确保硫化形成的膨胀阻燃室温硫化硅橡胶具有良好的阻燃性能，优选地，所述氢氧化镁的质量份数为50份～70份，进一步优选地，所述氢氧化镁的质量份数为50份～60份。
在根据本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，所述α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷的粘度为5000mPa·s～30000mPa·s。
在根据本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，所述补强填料选自选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，优选地，所述补强填料选自疏水型气相法白炭黑。
在根据本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，所述疏水型气相法白炭黑的比表面积为100m2/g～300m2/g。
在根据本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，所述二甲基硅油的粘度为400mPa·s～1000mPa·s。
在根据本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，所述交联剂选自正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种两种，优选地，所述交联剂选自正硅酸乙酯。
在根据本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方中，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。
其次说明根据本发明第二方面的阻燃室温硫化硅橡胶，其由本发明第一方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方经过硫化形成。
在根据本发明第二方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，所述阻燃室温硫化硅橡胶配方经过硫化形成阻燃室温硫化硅橡胶的过程不生成有毒物质或者刺激性气体，因此具有安全环保的优点。
在根据本发明第二方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶中，所述硫化在室温条件下进行，所述硫化的时间为12h～24h。
再次说明根据本发明第三方面的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法，用于制备本发明第二方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶，其包括步骤：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硫化反应，反应结束后得阻燃室温硫化硅橡胶。
在根据本发明第三方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法中，所述制备过程中不生成有毒物质或者刺激性气体，因此具有安全环保的优点，同时所述制备方法简单易行，且成本较低。
在根据本发明第三方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法中，步骤S1中，所述阻燃剂可以预先配置好，也可以将各组分按顺序依次加入，其配制的方法没有特别的限制，可根据实际情况进行选择。
在根据本发明第三方面所述的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法中，所述硫化在室温条件下进行，所述硫化的时间为12h～24h。
下面结合实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。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50份氢氧化镁和10份干酪素，充分搅拌混合均匀，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，室温硫化反应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，
干酪素的加入份数为15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，
干酪素的加入份数为20份，二甲基硅油的加入份数7份。
实施例4
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
干酪素的加入份数为25份，二甲基硅油的加入份数7份。
实施例5
阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法同实施例1，区别在于，
干酪素的加入份数为30份，二甲基硅油的加入份数10份。
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，
氢氧化镁的加入份数为40份，干酪素的加入份数为30份，二甲基硅油的加入份数7份。
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，
不加入干酪素。
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，
氢氧化镁的加入份数为80份，不加入干酪素，二甲基硅油的加入份数7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，
氢氧化镁的加入份数为40份，干酪素的加入份数为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，
氢氧化镁的加入份数为40份，干酪素的加入份数为20份。
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，测试试样尺寸为130mm×13mm×3mm。
表1实施例1-6和对比例1-4的性能测试结果
拉伸强度/MPa 断裂伸长率/％ 垂直燃烧等级
实施例1 2.48 159 FV-0
实施例2 2.44 151 FV-1
实施例3 2.22 148 FV-0
实施例4 2.18 129 FV-0
实施例5 2.17 127 FV-1
实施例6 1.72 132 FV-0
对比例1 1.04 166 NR
对比例2 0.54 105 NR
对比例3 2.17 163 NR
对比例4 1.97 151 NR
通过表1的测试结果分析可知，在实施例1-6中，阻燃室温硫化硅橡胶配方中的阻燃剂同时含有氢氧化镁和干酪素，经过硫化形成的阻燃室温硫化硅橡胶同时兼顾良好的阻燃性能和机械性能，进一步地，当氢氧化镁和干酪素的质量份数比适当时，阻燃室温硫化硅橡胶的阻燃性能和机械性能可以得到更进一步的提升，例如实施例1-5中的阻燃室温硫化硅橡胶，其阻燃性能优异，表现为垂直燃烧等级均在FV-1以上，甚至大部分可以达到FV-0。
在对比例1中，阻燃室温硫化硅橡胶配方中的阻燃剂仅含有氢氧化镁，对阻燃室温硫化硅橡胶进行垂直燃烧时，其有焰时间过长，没有通过垂直燃烧测试，同时阻燃室温硫化硅橡胶的机械性能也较差。
在对比例2中，阻燃室温硫化硅橡胶配方中的阻燃剂仅含有氢氧化镁，且氢氧化镁的添加量较大，对阻燃室温硫化硅橡胶进行垂直燃烧时，其有焰时间过长，没有通过垂直燃烧测试，同时阻燃室温硫化硅橡胶的机械性能也较差。
在对比例3中和对比例4中，阻燃剂中氢氧化镁用量较低，虽然氢氧化镁和干酪素的配比适当，但作为主阻燃剂的氢氧化镁的用量相对不足，因此阻燃室温硫化硅橡胶并没有通过垂直燃烧测试，即阻燃室温硫化硅橡胶的阻燃性能不佳。而实施例6中，尽管作为主阻燃剂的氢氧化镁的用量也较少，但通过增加阻燃协效剂的用量，可以一定程度上达到改善阻燃室温硫化硅橡胶阻燃特性的目的。

Claims (10)

1.一种阻燃室温硫化硅橡胶配方，其特征在于，按质量份数记，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～80份；
交联剂，1份～3份；
催化剂，0.5份～3份；
所述阻燃剂由氢氧化镁和干酪素复配得到。
2.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方，其特征在于，所述阻燃剂中氢氧化镁和干酪素的质量份数比为10:1～5:3。
3.根据权利要求2所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方，其特征在于，所述氢氧化镁的质量份数为50份～70份，优选地，所述氢氧化镁的质量份数为50份～60份。
4.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方，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～30000mPa·s。
5.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方，其特征在于，所述补强填料选自选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，优选地，所述补强填料选自疏水型气相法白炭黑。
6.根据权利要求5所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方，其特征在于，所述疏水型气相法白炭黑的比表面积为100m2/g～300m2/g。
7.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方，其特征在于，所述二甲基硅油的粘度为400mPa·s～1000mPa·s。
8.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方，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两种，优选地，所述交联剂选自正硅酸乙酯。
9.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方，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，优选地，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡。
10.一种阻燃室温硫化硅橡胶，其特征在于，所述阻燃室温硫化硅橡胶由权利要求1-9中任一项所述的阻燃室温硫化硅橡胶配方经过硫化形成。
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