CN110643183A - 一种耐火硅橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种耐火硅橡胶，包括以下原料：硅橡胶、白炭黑、玻璃纤维、玻璃微珠、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铜、热稳定剂、耐火填料、硫化剂、催化剂和羟基硅油；所述催化剂为以炭黑为载体，以钯、钨和铂为活性成分的催化剂，所述钯、钨、铂和炭黑的质量比为1:2:5:100；所述耐火填料包括石英砂、云母粉、滑石粉和玄武岩；所述热稳定剂包括碳酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钙、氧化锌和亚磷酸酯。本发明原料来源广，制备方法简单，成本不高，制得的硅橡胶具有良好的耐火阻燃性能，可广泛应用。

Description

一种耐火硅橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅橡胶技术领域，具体涉及一种耐火硅橡胶。
背景技术
硅橡胶是一种优良的特种橡胶，它具有优良的耐热性、耐低温、绝缘性、抗震、抗压、抗磨以及很好的生物特性，使其具有广泛的应用范围，硅橡胶本身不耐火。而目前火灾事故中，发生电线电缆不耐火，遇火易燃烧问题，本领域缺乏一种耐火的硅橡胶，要求能在大火中起到一定的保护作用，能够减少火灾中给人们带来的损失，减少危害。需要一种耐火的硅橡胶，要求能在大火中起到一定的保护作用，能够减少火灾带来的损失，减少电的危害。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种耐火硅橡胶及其制备方法，其目的在于，提供一种耐火硅橡胶，能在大火中起到一定的保护作用，能够减少火灾中给人们带来的损失，减少危害，同时硅橡胶的物理性能不产生损害。
本发明提供一种耐火硅橡胶，包括以下原料：硅橡胶、白炭黑、玻璃纤维、玻璃微珠、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铜、热稳定剂、耐火填料、硫化剂、催化剂和羟基硅油；
所述催化剂为以炭黑为载体，以钯、钨和铂为活性成分的催化剂，所述钯、钨、铂和炭黑的质量比为1:2:5:100；
所述耐火填料包括石英砂、云母粉、滑石粉和玄武岩；
所述热稳定剂包括碳酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钙、氧化锌和亚磷酸酯。
作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：硅橡胶150-200份、白炭黑10-20份、玻璃纤维50-80份、玻璃微珠20-30份、氢氧化铝5-12份、氢氧化镁3-7份、氧化铜1-3份、热稳定剂10-15份、耐火填料20-30份、硫化剂2-5份、催化剂3-7份和羟基硅油1-3份。
作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：硅橡胶170-180份、白炭黑12-18份、玻璃纤维60-70份、玻璃微珠22-27份、氢氧化铝7-10份、氢氧化镁4-6份、氧化铜1-2份、热稳定剂11-13份、耐火填料22-26份、硫化剂3-5份、催化剂4-6份和羟基硅油2-3份。
作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：硅橡胶175份、白炭黑15份、玻璃纤维65份、玻璃微珠25份、氢氧化铝8份、氢氧化镁5份、氧化铜1.4份、热稳定剂12份、耐火填料24份、硫化剂4份、催化剂5份和羟基硅油2.6份。
作为本发明进一步的改进，所述耐火填料中石英砂、云母粉、滑石粉和玄武岩的质量比为10:70:12:5。
作为本发明进一步的改进，所述热稳定剂包括碳酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钙、氧化锌和亚磷酸酯的质量比为60:10:15:7:3。
作为本发明进一步的改进，所述硫化剂选自硫化剂BP、硫化剂DCBP、硫化剂TBPB、硫化剂DTBP、硫化剂DCP和硫化剂DBPMH中的一种或几种。
作为本发明进一步的改进，所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶或甲基苯基硅橡胶。
本发明进一步保护一种上述耐火硅橡胶的制备方法，按照以下方法制备：按照硅橡胶和耐火填料混合，加入密炼机混炼5min-15min后，依次加入玻璃纤维、玻璃微珠、氢氧化铝、氢氧化镁和氧化铜，搅拌1h-2h后，加入热稳定剂、催化剂和羟基硅油，搅拌反应1h，最后加入白炭黑，搅拌15min后，冷却，加入硫化剂硫化，排胶，制得耐火硅橡胶。
作为本发明进一步的改进，所述密炼温度为30℃-35℃。
本发明具有如下有益效果：
1.催化剂对硅橡胶的阻燃作用为阻止能促进解聚的过渡络合物的生成，在裂解时通过填料或氧化物的中间体固定一部分冷凝产物,有利于形成绝缘性阻隔层，在大约燃烧过程中,该催化剂引起硅橡胶中CH3-Si的断裂以及自由基的耦合,形成交联点，催化交联，并抑制小环状硅氧烷的生成，增强阻隔层，从而改善硅橡胶的阻燃性能；
2.云母粉和玄武岩具有良好的绝缘性,且耐高温，有光泽，物理化学性能稳定,具有良好的隔热性、弹性和韧性，同时能提高硅橡胶的机械性能和电学性能它可以在燃烧聚合物表面形成坚硬且连续的陶瓷层,起到阻隔作用,降低热释放速率，其片层状结构的阻隔减缓了物质和热量的传递；滑石粉和石英砂配合高温下形成致密的瓷化层，起到耐火的性能；
3.碳酸钙分解时能吸收很多热量,将其作为热稳定剂填入到硅橡胶基质中可提高聚合物分解所需的热量,同时碳酸钙分解产生的氧化钙以及硬脂酸钙、硬脂酸镁和氧化锌可以和硅橡胶分解产生的SiO2发生反应,形成硅酸钙-硅酸镁-硅酸锌陶瓷层,起到阻隔热量传输的作用,分解产生的二氧化碳不仅无污染,阻隔可燃物与氧气的接触，同时释放出去时还能带走一部分热量；
4.一定量的氢氧化铝、氢氧化铜和氧化铜作为阻燃材料进一步提高硅橡胶的阻燃性能，并对硅橡胶的力学性能有一定的改善；
5.本发明原料来源广，制备方法简单，成本不高，制得的硅橡胶具有良好的耐火阻燃性能，可广泛应用。
附图说明
图1为本发明耐火硅橡胶的制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。
实施例1
原料组成(重量份)：硅橡胶150份、白炭黑10份、玻璃纤维50份、玻璃微珠20份、氢氧化铝5份、氢氧化镁3份、氧化铜1份、热稳定剂10份、耐火填料20份、硫化剂DCP 2份、催化剂3份和羟基硅油1份。
所述催化剂为以炭黑为载体，以钯、钨和铂为活性成分的催化剂，所述钯、钨、铂和炭黑的质量比为1:2:5:100；
所述耐火填料包括石英砂、云母粉、滑石粉和玄武岩，质量比为10:70:12:5；
所述热稳定剂包括碳酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钙、氧化锌和亚磷酸酯，质量比为60:10:15:7:3。
所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶。
一种耐火硅橡胶的制备方法，按照以下方法制备：按照硅橡胶和耐火填料混合，加入密炼机混炼，温度为30℃，5min后，依次加入玻璃纤维、玻璃微珠、氢氧化铝、氢氧化镁和氧化铜，搅拌1h后，加入热稳定剂、催化剂和羟基硅油，搅拌反应1h，最后加入白炭黑，搅拌15min后，冷却，加入硫化剂DCP硫化，排胶，制得耐火硅橡胶。
实施例2
原料组成(重量份)：硅橡胶200份、白炭黑20份、玻璃纤维80份、玻璃微珠30份、氢氧化铝12份、氢氧化镁7份、氧化铜3份、热稳定剂15份、耐火填料30份、硫化剂DBPMH5份、催化剂7份和羟基硅油3份。
所述催化剂为以炭黑为载体，以钯、钨和铂为活性成分的催化剂，所述钯、钨、铂和炭黑的质量比为1:2:5:100；
所述耐火填料包括石英砂、云母粉、滑石粉和玄武岩，质量比为10:70:12:5；
所述热稳定剂包括碳酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钙、氧化锌和亚磷酸酯，质量比为60:10:15:7:3。
所述硅橡胶为甲基苯基硅橡胶。
一种耐火硅橡胶的制备方法，按照以下方法制备：按照硅橡胶和耐火填料混合，加入密炼机混炼，温度为35℃，15min后，依次加入玻璃纤维、玻璃微珠、氢氧化铝、氢氧化镁和氧化铜，搅拌2h后，加入热稳定剂、催化剂和羟基硅油，搅拌反应1h，最后加入白炭黑，搅拌15min后，冷却，加入硫化剂DBPMH硫化，排胶，制得耐火硅橡胶。
实施例3
原料组成(重量份)：硅橡胶170份、白炭黑12份、玻璃纤维60份、玻璃微珠22份、氢氧化铝7份、氢氧化镁4份、氧化铜1份、热稳定剂11份、耐火填料22份、硫化剂BP 3份、催化剂4份和羟基硅油2份。
所述催化剂为以炭黑为载体，以钯、钨和铂为活性成分的催化剂，所述钯、钨、铂和炭黑的质量比为1:2:5:100；
所述耐火填料包括石英砂、云母粉、滑石粉和玄武岩，质量比为10:70:12:5；
所述热稳定剂包括碳酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钙、氧化锌和亚磷酸酯，质量比为60:10:15:7:3。
所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶。
一种耐火硅橡胶的制备方法，按照以下方法制备：按照硅橡胶和耐火填料混合，加入密炼机混炼，温度为31℃，7min后，依次加入玻璃纤维、玻璃微珠、氢氧化铝、氢氧化镁和氧化铜，搅拌1h后，加入热稳定剂、催化剂和羟基硅油，搅拌反应1h，最后加入白炭黑，搅拌15min后，冷却，加入硫化剂BP硫化，排胶，制得耐火硅橡胶。
实施例4
原料组成(重量份)：硅橡胶180份、白炭黑18份、玻璃纤维70份、玻璃微珠27份、氢氧化铝10份、氢氧化镁6份、氧化铜2份、热稳定剂13份、耐火填料26份、硫化剂DTBP5份、催化剂6份和羟基硅油3份。
所述催化剂为以炭黑为载体，以钯、钨和铂为活性成分的催化剂，所述钯、钨、铂和炭黑的质量比为1:2:5:100；
所述耐火填料包括石英砂、云母粉、滑石粉和玄武岩，质量比为10:70:12:5；
所述热稳定剂包括碳酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钙、氧化锌和亚磷酸酯，质量比为60:10:15:7:3。
所述硅橡胶为甲基苯基硅橡胶。
一种耐火硅橡胶的制备方法，按照以下方法制备：按照硅橡胶和耐火填料混合，加入密炼机混炼，温度为34℃，12min后，依次加入玻璃纤维、玻璃微珠、氢氧化铝、氢氧化镁和氧化铜，搅拌2h后，加入热稳定剂、催化剂和羟基硅油，搅拌反应1h，最后加入白炭黑，搅拌15min后，冷却，加入硫化剂DTBP硫化，排胶，制得耐火硅橡胶。
实施例5
原料组成(重量份)：硅橡胶175份、白炭黑15份、玻璃纤维65份、玻璃微珠25份、氢氧化铝8份、氢氧化镁5份、氧化铜1.4份、热稳定剂12份、耐火填料24份、硫化剂DCBP4份、催化剂5份和羟基硅油2.6份。
所述催化剂为以炭黑为载体，以钯、钨和铂为活性成分的催化剂，所述钯、钨、铂和炭黑的质量比为1:2:5:100；
所述耐火填料包括石英砂、云母粉、滑石粉和玄武岩，质量比为10:70:12:5；
所述热稳定剂包括碳酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钙、氧化锌和亚磷酸酯，质量比为60:10:15:7:3。
所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶。
一种耐火硅橡胶的制备方法，按照以下方法制备：按照硅橡胶和耐火填料混合，加入密炼机混炼，温度为33℃，10min后，依次加入玻璃纤维、玻璃微珠、氢氧化铝、氢氧化镁和氧化铜，搅拌1.5h后，加入热稳定剂、催化剂和羟基硅油，搅拌反应1h，最后加入白炭黑，搅拌15min后，冷却，加入硫化剂DCBP硫化，排胶，制得耐火硅橡胶。
对照例1
制备方法与实施例5相同，配方与实施例5相比，不含催化剂。
对照例2
制备方法与实施例5相同，配方与实施例5相比，不含热稳定剂。
对照例3
制备方法与实施例5相同，配方与实施例5相比，不含耐火填料。
对照例4
制备方法与实施例5相同，配方与实施例5相比，不含氢氧化铝、氢氧化铜和氧化铜。
测试例1性能测试
将本发明实施例1-5和对照例1-4制备的耐火硅橡胶，以及市售耐高温硅橡胶进行性能测试，结果见表1。
表1
Figure BDA0002227407030000051
Figure BDA0002227407030000061
由上表可知，与市售硅橡胶相比，本发明实施例1-5制备的耐火硅橡胶具有良好的耐高温、耐火性能(最高耐受温度500-530℃，耐火时间30-60min)，阻燃级别高(V-0)，且力学性能优异(抗拉强度11.7-12.3MPa，撕裂强度44-47N/mm)。通过对照例1-3得出，在催化剂、热稳定剂和耐火填料的协同作用下，本发明制得的耐火硅橡胶具有良好的耐高温、耐火性能，通过对照例4得出，阻燃材料氢氧化铝、氢氧化铜和氧化铜能进一步提高硅橡胶的阻燃级别，且一定程度上提高了材料的力学性能。
与现有技术相比，催化剂对硅橡胶的阻燃作用为阻止能促进解聚的过渡络合物的生成，在裂解时通过填料或氧化物的中间体固定一部分冷凝产物,有利于形成绝缘性阻隔层，在大约燃烧过程中,该催化剂引起硅橡胶中CH3-Si的断裂以及自由基的耦合,形成交联点，催化交联，并抑制小环状硅氧烷的生成，增强阻隔层，从而改善硅橡胶的阻燃性能；云母粉和玄武岩具有良好的绝缘性,且耐高温，有光泽，物理化学性能稳定,具有良好的隔热性、弹性和韧性，同时能提高硅橡胶的机械性能和电学性能它可以在燃烧聚合物表面形成坚硬且连续的陶瓷层,起到阻隔作用,降低热释放速率，其片层状结构的阻隔减缓了物质和热量的传递；滑石粉和石英砂配合高温下形成致密的瓷化层，起到耐火的性能；碳酸钙分解时能吸收很多热量,将其作为热稳定剂填入到硅橡胶基质中可提高聚合物分解所需的热量,同时碳酸钙分解产生的氧化钙以及硬脂酸钙、硬脂酸镁和氧化锌可以和硅橡胶分解产生的SiO2发生反应,形成硅酸钙-硅酸镁-硅酸锌陶瓷层,起到阻隔热量传输的作用,分解产生的二氧化碳不仅无污染,阻隔可燃物与氧气的接触，同时释放出去时还能带走一部分热量；一定量的氢氧化铝、氢氧化铜和氧化铜作为阻燃材料进一步提高硅橡胶的阻燃性能，并对硅橡胶的力学性能有一定的改善；本发明原料来源广，制备方法简单，成本不高，制得的硅橡胶具有良好的耐火阻燃性能，可广泛应用。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (10)

1.一种耐火硅橡胶，其特征在于，包括以下原料：硅橡胶、白炭黑、玻璃纤维、玻璃微珠、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铜、热稳定剂、耐火填料、硫化剂、催化剂和羟基硅油；
所述催化剂为以炭黑为载体，以钯、钨和铂为活性成分的催化剂，所述钯、钨、铂和炭黑的质量比为1:2:5:100；
所述耐火填料包括石英砂、云母粉、滑石粉和玄武岩；
所述热稳定剂包括碳酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钙、氧化锌和亚磷酸酯。
2.根据权利要求1所述一种耐火硅橡胶，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：硅橡胶150-200份、白炭黑10-20份、玻璃纤维50-80份、玻璃微珠20-30份、氢氧化铝5-12份、氢氧化镁3-7份、氧化铜1-3份、热稳定剂10-15份、耐火填料20-30份、硫化剂2-5份、催化剂3-7份和羟基硅油1-3份。
3.根据权利要求2所述一种耐火硅橡胶，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：硅橡胶170-180份、白炭黑12-18份、玻璃纤维60-70份、玻璃微珠22-27份、氢氧化铝7-10份、氢氧化镁4-6份、氧化铜1-2份、热稳定剂11-13份、耐火填料22-26份、硫化剂3-5份、催化剂4-6份和羟基硅油2-3份。
4.根据权利要求3所述一种耐火硅橡胶，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：硅橡胶175份、白炭黑15份、玻璃纤维65份、玻璃微珠25份、氢氧化铝8份、氢氧化镁5份、氧化铜1.4份、热稳定剂12份、耐火填料24份、硫化剂4份、催化剂5份和羟基硅油2.6份。
5.根据权利要求1所述一种耐火硅橡胶，其特征在于，所述耐火填料中石英砂、云母粉、滑石粉和玄武岩的质量比为10:70:12:5。
6.根据权利要求1所述一种耐火硅橡胶，其特征在于，所述热稳定剂包括碳酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钙、氧化锌和亚磷酸酯的质量比为60:10:15:7:3。
7.根据权利要求1所述一种耐火硅橡胶，其特征在于，所述硫化剂选自硫化剂BP、硫化剂DCBP、硫化剂TBPB、硫化剂DTBP、硫化剂DCP和硫化剂DBPMH中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述一种耐火硅橡胶，其特征在于，所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶或甲基苯基硅橡胶。
9.根据权利要求1-8任一权利要求所述一种耐火硅橡胶的制备方法，其特征在于，按照以下方法制备：按照硅橡胶和耐火填料混合，加入密炼机混炼5min-15min后，依次加入玻璃纤维、玻璃微珠、氢氧化铝、氢氧化镁和氧化铜，搅拌1h-2h后，加入热稳定剂、催化剂和羟基硅油，搅拌反应1h，最后加入白炭黑，搅拌15min后，冷却，加入硫化剂硫化，排胶，制得耐火硅橡胶。
10.根据权利要求9所述一种耐火硅橡胶的制备方法，其特征在于，所述密炼温度为30℃-35℃。
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