CN110863365A - 一种轻量化阻燃有机硅合成革及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻量化阻燃有机硅合成革及其制备方法，属于合成革制备技术领域，所述轻量化阻燃有机硅合成革包括由上至下依次层叠设置的面胶层、底胶层和阻燃层，所述面胶层由乙烯基聚硅氧烷、乙烯基MQ硅树脂、白炭黑、含氢聚硅氧烷、铂系催化剂、阻燃剂等原料制备而成，所述底胶层由乙烯基聚硅氧烷、乙烯基MQ硅树脂、白炭黑、含氢聚硅氧烷、铂系催化剂、阻燃剂0.1‑2.0份等原料制备而成，所述阻燃剂为Pt原子含量为500‑10000ppm的阻燃剂。该轻量化阻燃有机硅合成革，阻燃性能优异，且重量轻于一般的阻燃有机硅合成革，该制备方法步骤简单易于操作成产，所制备得到的轻量化阻燃有机硅合成革结构致密。

Description

一种轻量化阻燃有机硅合成革及其制备方法

技术领域

本发明属于合成革制备技术领域，具体涉及一种轻量化阻燃有机硅合成革及其制备方法。

背景技术

合成革作为一种性能优异的材料，具有耐化学性、质量均一性、大生产加工适应性、防水性、防霉性等一系列优点，采用合成革做箱包、服装、鞋、车辆家具的装饰，已得到市场的肯定，其应用范围之广，数量之大，品种之多，都是传统天然皮革无法满足的。我国合成革工业自上世纪七十年代开始发展，截止到目前，国内外合成革工业主要以聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)为主，在制造过程中会使用大量的有机溶剂如二甲基甲酰胺、甲苯、丁酮等，在使用过程中这些有机溶剂又会大量的挥发，在废弃物回收处理过程中会产生二噁英等新的污染物，给自然环境和人类带来危害。

高聚物由于含有很多碳元素、氢元素，极易燃烧，而有机硅橡胶的基本结构是由Si-O链节构成的，由于Si-O键的键能很大，使得有机硅具有优良的热稳定性、难燃性，能够改善材料整体的阻燃性能，可见采用有机硅橡胶制备的合成革本身比聚氯乙烯或聚氨酯合成革具有更高的阻燃性，且通过有机硅材料制备具有有机硅合成革，可以克服上述的环保方面带来的相关问题。虽然使用有机硅制成的合成革的阻燃性能有所提升，但是有机硅本身仍然存在可燃的缺点。近年来，火灾发生较为频繁，造成的人员伤亡财产损失十分惨重。提高有机硅合成革的阻燃性能成为迫在眉睫需要解决的问题。申请号为201410091143.8的中国发明专利，公开了一种三层结构的有机硅合成革及其制备方法，该三层结构的有机硅合成革具有柔软顺滑、干爽耐磨、耐刮擦、耐划痕等特性，但未提及该三层结构有机硅合成革的阻燃性。申请号为201711124970.2的中国发明专利，公开了一种有机硅合成革及其制备方法，其有机硅合成革具有阻燃性能，具有优异的安全性，但其并未提及其阻燃等级，不同应用场景下，所需要的有机硅合成革的阻燃等级要求是不一样的，具有阻燃性能并不能代表其阻燃能力优异，同时这种传统的具有阻燃性能的有机硅合成革，需要添加大量的阻燃填料来增加阻燃性能，增加了产品的重量，而在一些应用领域，如汽车领域，因能源紧缺造成汽车轻量化要求越来越高，无疑也增加了对高分子材料轻量化的要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何在提高有机硅合成革阻燃性能的同时达到轻量化的效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种轻量化阻燃有机硅合成革，所述轻量化阻燃有机硅合成革包括由上至下依次层叠设置的面胶层、底胶层和阻燃层；

所述面胶层包括以下重量份的组分：乙烯基聚二甲基硅氧烷100份、乙烯基MQ硅树脂10-40份、含氢聚硅氧烷1-20份、白炭黑0-30份、阻燃剂0.1-2.0份、铂系催化剂0.05-1份、色浆1-2份；

所述底胶层包括以下重量份的组分：乙烯基聚二甲基硅氧烷100份、乙烯基MQ硅树脂0-20份、含氢聚硅氧烷1-10份、白炭黑10-50份、阻燃剂0.1-2.0份、铂系催化剂0.05-1份、色浆1-2份、增粘剂1-3份；

所述乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子式为：Me₃SiO(MeViSiO)_a(MeR¹SiO)_b(Me₂SiO)_cSiMe₃；

其中，a＝2-30，b＝0-50，c＝30-100，R¹为C_nH_2n+1中的至少一种，n＝1-16；

所述阻燃剂为Pt原子含量为500-10000ppm的阻燃剂。

本发明采用的另一种技术方案为：一种上述的轻量化阻燃有机硅合成革的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将面胶层的胶料涂覆于离型膜上，涂层厚度为1-5丝，将涂覆了面胶层的胶料的离型膜放入120-160℃的烘道中硫化3-10分钟，形成面胶层；

步骤2、将底胶层的胶料涂覆在面胶层上，涂层厚度为4-10丝，涂覆完毕后，将阻燃层与底胶层进行贴合，然后将其放入120-160℃的烘道中硫化3-10min，形成底胶层；

步骤3、将面胶层与离型膜剥离，得到阻燃有机硅合成革。

本发明的有益效果在于：本发明提供的轻量化阻燃有机硅合成革，不使用卤素阻燃剂或比重较大的阻燃填料，相较于现有技术——添加阻燃填料，如氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、草酸铝、硫化锌等，能够显著降低有机硅合成革的重量，所使用的阻燃剂为Pt原子含量为500-10000ppm的阻燃剂，其在常温下具有抑制作用，高温下具有催化作用，具体的，该类型阻燃剂在有机硅合成革形成过程中，参与引发催化，形成化学键合，形成的有机硅分子链段稳定性较高，不会与合成革层分离析出，同时在高温时，能促进有机硅合成革会形成覆盖层和隔离碳层，使聚合物脱水炭化，隔绝空气，起到应有的阻燃效果，其阻燃性能优异且比重较低，添加量极少，使得阻燃有机硅合成革在制备时无需添加阻燃填料，也无需添加抑制剂胶料，有足够的操作时间，真正零VOC排放，绿色环保且安全，实现了有机硅合成革轻量化的目的，同时克服了因阻燃填料的添加造成的柔软性不足的问题；

本发明提供的本发明提供的轻量化阻燃有机硅合成革的制备方法，步骤简单易于操作成产，所制备得到的轻量化阻燃有机硅合成革结构致密。

附图说明

图1所示为本发明轻量化阻燃有机硅合成革的侧视剖面结构示意图；

标号说明：1、面胶层；2、底胶层；3、阻燃层。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：选择Pt原子含量为500-10000ppm的阻燃剂，配合对有机硅合成革的组成和配方进行调整。

请参照图1所示，本发明的一种轻量化阻燃有机硅合成革，所述轻量化阻燃有机硅合成革包括由上至下依次层叠设置的有机硅橡胶面胶层、有机硅橡胶底胶层和阻燃层；

所述有机硅橡胶面胶层包括以下重量份的组分：乙烯基聚二甲基硅氧烷100份、乙烯基MQ硅树脂10-40份、含氢聚硅氧烷1-20份、白炭黑0-30份、阻燃剂0.1-2.0份、铂系催化剂0.05-1份、色浆1-2份；

所述有机硅橡胶底胶层包括以下重量份的组分：乙烯基聚二甲基硅氧烷100份、乙烯基MQ硅树脂0-20份、含氢聚硅氧烷1-10份、白炭黑10-50份、阻燃剂0.1-2.0份、铂系催化剂0.05-1份、色浆1-2份、增粘剂1-3份；

所述乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子式为：Me₃SiO(MeViSiO)_a(MeR¹SiO)_b(Me₂SiO)_cSiMe₃；

其中，a＝2-30，b＝0-50，c＝30-100，R¹为C_nH_2n+1中的至少一种，n＝1-16；

所述阻燃剂为Pt原子含量为500-10000ppm的阻燃剂。

本发明的一种上述的轻量化阻燃有机硅合成革的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将面胶层的胶料涂覆于离型膜上，涂层厚度为1-5丝，将涂覆了面胶层的胶料的离型膜放入120-160℃的烘道中硫化3-10分钟，形成面胶层；

步骤2、将底胶层的胶料涂覆在面胶层上，涂层厚度为4-10丝，涂覆完毕后，将阻燃层与底胶层进行贴合，然后将其放入120-160℃的烘道中硫化3-10min，形成底胶层；

步骤3、将面胶层与离型膜剥离，得到阻燃有机硅合成革。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的轻量化阻燃有机硅合成革，不使用卤素阻燃剂或比重较大的阻燃填料，相较于现有技术——添加阻燃填料，如氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、草酸铝、硫化锌等，能够显著降低有机硅合成革的重量，所使用的阻燃剂为Pt原子含量为500-10000ppm的阻燃剂，其在常温下具有抑制作用，高温下具有催化作用，具体的，该类型阻燃剂在有机硅合成革形成过程中，参与引发催化，形成化学键合，形成的有机硅分子链段稳定性较高，不会与合成革层分离析出，同时在高温时，能促进有机硅合成革会形成覆盖层和隔离碳层，使聚合物脱水炭化，隔绝空气，起到应有的阻燃效果，其阻燃性能优异且比重较低，添加量极少，使得阻燃有机硅合成革在制备时无需添加阻燃填料，也无需添加抑制剂胶料，有足够的操作时间，真正零VOC排放，绿色环保且安全，实现了有机硅合成革轻量化的目的，同时克服了因阻燃填料的添加造成的柔软性不足的问题；

本发明提供的轻量化阻燃有机硅合成革的制备方法，步骤简单易于操作成产，所制备得到的轻量化阻燃有机硅合成革结构致密。

进一步的，所述乙烯基聚二甲基硅氧烷中，a＝2-10，b＝10-30，c＝30-100，n＝3-16。

从上述描述可知，乙烯基硅氧烷中乙烯基含量对交联固化后的硅橡胶的性能影响很大，乙烯基含量提高，交联点数量增多，交联程度增大，抑制了聚硅氧烷高分子链之间的滑动，使硅橡胶硬度增加，力学性能得到提高；同时乙烯基含量过高，硅橡胶硬度刚性提高，伸长率、柔性下降，聚硅氧烷分子链结晶冻结，失去橡胶的粘弹性，影响皮革的使用和手感，本申请通过对乙烯基含量的选择，使得所得轻量化阻燃有机硅合成革更为光滑柔软。

进一步的，所述乙烯基聚二甲基硅氧烷中，a＝2-10，b＝10-20，c＝30-100，n＝8-12。

从上述描述可知，含长支链的硅氧烷，长支链具有极强的柔性赋予皮革柔软手感，破坏硅橡胶规整结构的结晶趋势，有利于增大对基材的浸润性，提高皮革层间的粘接力，同时长支链烷基也具有很强的空间位阻作用，不利于成品皮革力学性能的提升，导致撕裂强度、拉伸强度等力学性能的下降，最终不利于皮革制品的长期使用。本申请通过选择长链取代硅氧烷在一个区间范围，使得所得轻量化阻燃有机硅合成革更为耐用。

进一步的，所述乙烯基MQ硅树脂的分子式为：(R² ₃SiO_1/2)_m[(CH₂＝CH)R³ ₂SiO_1/2]_n(SiO_4/2)_p；

其中，R²和R³为相同或不同的取代基，所述取代基为烷基或苯基，(m+n)/p＝0.6-1.2。

进一步的，所述乙烯基MQ硅树脂的分子式为：(m+n)/p＝0.7-0.9。

进一步的，所述含氢聚硅氧烷为至少有两个氢原子与硅原子直接相连的聚硅氧烷，所述氢原子位于链端或侧链，所述氢原子的含量为0.3-1.2％。

进一步的，所述原子含量为0.5-1.0％。

进一步的，所述白炭黑为经硅氮烷(如六甲基二硅氮烷)处理后的比表面积为50-200g/cm³的白炭黑。

进一步的，所述铂系催化剂为铂含量在500-3000ppm的铂-乙烯基硅氧烷配合物。

进一步的，上述的铂系催化剂的制备方法为：将二(三苯基膦)二氯化铂或三(三苯基膦)氯化铑、1,3-二乙烯基-1,3-二甲基-1,3-二苯基二硅氧烷、碳酸氢钠和无水乙醇，在氮气保护下回流1h，静置至室温，过滤，沉淀用无水乙醇洗涤，合并滤液及洗液，抽除可挥发组分，得到Pt原子含量为500-10000ppm的阻燃剂。

进一步的，所述增粘剂的结构式为：

其中，R1为-(CH₂)₂Si(OCH₂CH₃)₃、-(CH₂)₂Si(OCH₃)₃、-(CH₂)₂COO(CH₂)₃Si(OCH₃)₃或-CH₃；R2为-(CH₂)₂Si(OCH₂CH₃)₃、-(CH₂)₂Si(OCH₃)₃、CH₃或

进一步的，所述色浆为以聚二甲基硅氧烷分散的颜料。

进一步的，所述的阻燃底层的材质为芳纶阻燃纤维。

实施例：

实施例1-4的组成见表1所示：

表1

对实施例1-4制备得到的轻量化阻燃有机硅合成革进行性能测试，测试性能指标包括纺织品燃烧性能(GB/T 5454)、汽车装饰材料燃烧性能(FMVVS302)、汽车内饰材料燃烧特性(GB8410-2006)和耐磨性(GB/T21196.1-2007)结果见表2所示。

表2

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					GB/T 5454	32	29	31	32
FMVVS302	通过	通过	通过	通过
					GB8410-2006	通过	通过	通过	通过
GB/T21196.1-2007	50000次	50000次	50000次	50000次

选取两种市售的阻燃有机硅合成革，与实施例1-4制备得到的轻量化阻燃有机硅合成革一通进行密度测试，结果见表3所示。

从表2中可以看出本发明提供的轻量化阻燃有机硅合成革，具有优异的阻燃性能和耐磨性。

表3

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	产品1	产品2
							密度(g/cm<sup>3</sup>)	1.08	1.05	1.05	1.06	1.16	1.28

从表3中可以看出本发明提供的轻量化阻燃有机硅合成革，密度显著低于市售产品，具有轻量化的特性。

综上所述，本发明提供的本发明提供的轻量化阻燃有机硅合成革，不使用卤素阻燃剂或比重较大的阻燃填料，相较于现有技术——添加阻燃填料，如氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀石墨、草酸铝、硫化锌等，能够显著降低有机硅合成革的重量，所使用的阻燃剂为Pt原子含量为500-10000ppm的阻燃剂，其在常温下具有抑制作用，高温下具有催化作用，具体的，该类型阻燃剂在有机硅合成革形成过程中，参与引发催化，形成化学键合，形成的有机硅分子链段稳定性较高，不会与合成革层分离析出，同时在高温时，能促进有机硅合成革会形成覆盖层和隔离碳层，使聚合物脱水炭化，隔绝空气，起到应有的阻燃效果，其阻燃性能优异且比重较低，添加量极少，使得阻燃有机硅合成革在制备时无需添加阻燃填料，也无需添加抑制剂胶料，有足够的操作时间，真正零VOC排放，绿色环保且安全，实现了有机硅合成革轻量化的目的，同时克服了因阻燃填料的添加造成的柔软性不足的问题；

本发明提供的本发明提供的轻量化阻燃有机硅合成革的制备方法，步骤简单易于操作成产，所制备得到的轻量化阻燃有机硅合成革结构致密。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种轻量化阻燃有机硅合成革，其特征在于，所述轻量化阻燃有机硅合成革包括由上至下依次层叠设置的面胶层、底胶层和阻燃层；

所述面胶层包括以下重量份的组分：乙烯基聚二甲基硅氧烷100份、乙烯基MQ硅树脂10-40份、含氢聚硅氧烷1-20份、白炭黑0-30份、阻燃剂0.1-2.0份、铂系催化剂0.05-1份、色浆1-2份；

所述底胶层包括以下重量份的组分：乙烯基聚二甲基硅氧烷100份、乙烯基MQ硅树脂0-20份、含氢聚硅氧烷1-10份、白炭黑10-50份、阻燃剂0.1-2.0份、铂系催化剂0.05-1份、色浆1-2份、增粘剂1-3份；

所述乙烯基聚二甲基硅氧烷的分子式为：Me₃SiO(MeViSiO)_a(MeR¹SiO)_b(Me₂SiO)_cSiMe₃；

其中，a＝2-30，b＝0-50，c＝30-100，R¹为C_nH_2n+1中的至少一种，n＝1-16；

所述阻燃剂为Pt原子含量为500-10000ppm的阻燃剂。

2.根据权利要求1所述的轻量化阻燃有机硅合成革，其特征在于，所述乙烯基MQ硅树脂的分子式为：(R² ₃SiO_1/2)_m[(CH₂＝CH)R³ ₂SiO_1/2]_n(SiO_4/2)_p；

其中，R²和R³为相同或不同的取代基，所述取代基为烷基或苯基，(m+n)/p＝0.6-1.2。

3.根据权利要求1所述的轻量化阻燃有机硅合成革，其特征在于，所述含氢聚硅氧烷为至少有两个氢原子与硅原子直接相连的聚硅氧烷，所述氢原子位于链端或侧链，所述氢原子的含量为0.3-1.2％。

4.根据权利要求1所述的轻量化阻燃有机硅合成革，其特征在于，所述白炭黑为经硅氮烷处理后的比表面积为50-200g/cm³的白炭黑。

5.根据权利要求1所述的轻量化阻燃有机硅合成革，其特征在于，所述铂系催化剂为铂含量在500-3000ppm的铂-乙烯基硅氧烷配合物。

6.根据权利要求1所述的轻量化阻燃有机硅合成革，其特征在于，所述阻燃剂的制备方法为：将二(三苯基膦)二氯化铂或三(三苯基膦)氯化铑、1,3-二乙烯基-1,3-二甲基-1,3-二苯基二硅氧烷、碳酸氢钠和无水乙醇，在氮气保护下回流1h，静置至室温，过滤，沉淀用无水乙醇洗涤，合并滤液及洗液，抽除可挥发组分，得到Pt原子含量为500-10000ppm的阻燃剂。

7.根据权利要求1所述的轻量化阻燃有机硅合成革，其特征在于，所述增粘剂的结构式为：

其中，R1为-(CH₂)₂Si(OCH₂CH₃)₃、-(CH₂)₂Si(OCH₃)₃、-(CH₂)₂COO(CH₂)₃Si(OCH₃)₃或-CH₃；R2为-(CH₂)₂Si(OCH₂CH₃)₃、-(CH₂)₂Si(OCH₃)₃、-CH₃或

8.根据权利要求1所述的轻量化阻燃有机硅合成革，其特征在于，所述色浆为以聚二甲基硅氧烷分散的颜料。

9.根据权利要求1所述的轻量化阻燃有机硅合成革，其特征在于，所述的阻燃底层的材质为芳纶阻燃纤维。

10.一种权利要求1-9任意一项所述的轻量化阻燃有机硅合成革的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将面胶层的胶料涂覆于离型膜上，涂层厚度为1-5丝，将涂覆了面胶层的胶料的离型膜放入120-160℃的烘道中硫化3-10分钟，形成面胶层；

步骤2、将底胶层的胶料涂覆在面胶层上，涂层厚度为4-10丝，涂覆完毕后，将阻燃层与底胶层进行贴合，然后将其放入120-160℃的烘道中硫化3-10min，形成底胶层；

步骤3、将面胶层与离型膜剥离，得到阻燃有机硅合成革。

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