CN112341987B - 一种阻燃硅酮胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阻燃硅酮胶及其制备方法，包括如下质量份的原料：α，ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷350～600份，二甲基硅油100～200份，阻燃剂300～600份，无机填料100～300份，交联剂5～40份，偶联剂2～20份，催化剂0.5～2份。本发明提供的阻燃硅酮胶为脱醇型阻燃硅酮胶，相较于脱羧和脱肟型阻燃硅酮胶安全环保性强，且通过添加特定阻燃剂和适当比例的α，ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷，能使本发明的阻燃硅酮胶具备良好的力学性能和优异的阻燃效果。

Description

一种阻燃硅酮胶及其制备方法

技术领域

本发明属于硅酮胶技术领域，特别涉及一种阻燃硅酮胶及其制备方法。

背景技术

随着人类社会防火意识的增强，诸多行业对自身领域的防火要求都制定了相应标准，我国对某些行业也颁布了强制性阻燃法规，以建筑行业为例：自2008年7月1日起，新建或改建的公共场所，必须采用满足强制性国家标准《公共场所阻燃制品及其组件燃烧性能要求和标识》的阻燃制品。建筑材料的阻燃已经成为人们日常生产生活的重要诉求。硅酮胶是一种广泛用在玻璃幕墙、金属板材等建筑材料粘接和密封的密封胶，其本身具备良好的力学性能和抗老化性，在建筑领域占据重要地位。大部分建筑中使用的普通硅酮胶不具备阻燃性能，普通硅酮胶在200℃以上时会发生热分解，其力学性能出现下降；温度更高时，胶体出现粉脆化甚至燃烧，释放出大量热量和有毒烟雾，存在严重的安全隐患。当前，市面上所售的阻燃硅酮胶多为脱羧和脱肟型，胶体固化过程中会释放出强烈刺激性气体，对人体和环境都有一定危害。因此，开发一种新型环保阻燃硅酮胶具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种阻燃硅酮胶及其制备方法，该阻燃硅酮胶具有良好的阻燃性能、力学性能和安全环保性能中的至少一种，适用于几种材料的密封和粘接，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种阻燃硅酮胶，包括如下质量份的原料：

第二方面，一种阻燃硅酮胶的制备方法，包括如下步骤：

将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、阻燃剂和无机填料在真空条件下加热分散，保持真空度-0.1～0.1MPa，温度100～110℃，高速分散搅拌2～3小时；

降低温度至室温后加入交联剂、偶联剂和催化剂，继续分散搅拌20～30分钟后出料即可。

根据本发明提供的一种阻燃硅酮胶及其制备方法，具有以下有益效果：

(1)本发明所述的阻燃硅酮胶与市面一般阻燃硅酮胶相比，所使用的添加型无卤阻燃剂获得方式更为简单，使用方法更加简便，价格更为实惠；相对比卤系阻燃剂而言，对环境的影响更小，对人体产生的危害更小；

(2)本发明所使用的阻燃剂为共混复配型阻燃剂，能充分应用酸源、碳源、气源三种阻燃因素，同时三种阻燃因素发挥协同作用，提高单位质量阻燃剂的阻燃效率，还能起到抑烟、防滴落的效果。与单一型阻燃剂相比，达到同等程度的阻燃效果所需的添加量更小；除了高效阻燃效果外，该共混复配型阻燃剂能尽可能小对硅酮胶的固有力学性能产生影响，在发挥阻燃效果的同时，保留硅酮胶的良好应用性。与单一型阻燃剂相比，同等添加量对硅酮胶固有力学性能影响更小；

(3)本发明中交联剂使用脱醇型烷氧基硅烷交联剂，能有效加深硅酮胶的交联度，提高硅酮胶的硬度和拉伸强度，在硅酮胶固化过程中只释放出低毒、低害的醇类化合物，属于环境友好型硅酮胶。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

根据本发明的第一方面，提供了一种阻燃硅酮胶，包括如下质量份的原料：

在本发明一种优选的实施方式中，所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷选自1000～800000粘中的一种或几种。本发明人研究发现，低粘度α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷固化成膜后拉伸强度大、伸长率低，相反，高粘度α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷固化成膜后拉伸强度低、伸长率高，在实际应用中需要根据要求进行对应选择。

本发明综合考虑硅酮胶的强度和伸长率，将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷分为低粘度(1000～10000粘)、中粘度(20000～100000粘)和高粘度(300000～800000粘)三种不同粘度的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷优选选用低粘度(1000～10000粘)、中粘度(20000～100000粘)和高粘度(300000～800000粘)三种粘度α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷中的几种。

进一步地，所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为2000粘、50000粘和500000粘α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷按照质量比(5～10):(2～0):(2～0)复配而成。

在本发明一种优选的实施方式中，所述二甲基硅油选自20～500粘中的一种或几种。进一步地，所述二甲基硅油选自100～200粘中的一种。

在本发明一种优选的实施方式中，所述阻燃剂选自氢氧化铝、氢氧化镁、次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐、聚磷酸铵、焦磷酸哌嗪、硼酸锌、氧化锌、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛中的一种或几种。

根据阻燃剂的主要阻燃效应，可以大体上将阻燃剂分为提供酸源、气源、碳源三种类型，在阻燃剂的选择上要考虑三种阻燃因素的复合搭配，充分发挥协同阻燃效率；除阻燃效率外，还应考虑阻燃材料对基胶固有性能的影响，一般添加量越少影响越小，适当的阻燃剂复配能实现少量高效的效果。

本发明人经过大量研究，确定所述阻燃剂为氢氧化物、磷酸盐、聚磷酸盐和无机材料按设定的比例复配而成。

进一步地，所述阻燃剂中氢氧化物、磷酸盐、聚磷酸盐和无机材料的质量比为(1～2)：(10～15)：(5～10)：(1～5)。

在本发明一种优选的实施方式中，所述无机填料选自重质碳酸钙或轻质碳酸钙中的一种或者其组合。

在本发明一种优选的实施方式中，所述交联剂选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三乙酰基硅烷、苯基三乙酰基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷或四丁酮肟基硅烷中的一种或几种。

进一步地，所述交联剂选自甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷中的一种或其组合。

在本发明一种优选的实施方式中，所述偶联剂选自KH-540、KH-550或KH-570中的一种或几种。不同偶联剂对阻燃硅酮胶的黏度影响不同，可根据实际需求进行调整。

在本发明一种优选的实施方式中，所述催化剂选自氯化亚锡、二丁基锡二月桂酸酯、二醋酸二丁基锡或辛酸亚锡中的一种或几种。进一步地，所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯。

根据本发明的第二方面，提供了一种阻燃硅酮胶的制备方法，包括如下步骤：

将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、阻燃剂和无机填料在真空条件下加热分散，如于双行星搅拌机中真空条件下加热分散，保持真空度-0.1～0.1MPa，温度100～110℃，高速分散搅拌2～3小时；

降低温度至室温后加入交联剂、偶联剂和催化剂，继续分散搅拌20～30分钟后出料即可。

在本发明一种优选的实施方式中，加入的阻燃剂为复合阻燃剂时，所述阻燃剂通过如下步骤制备：将氢氧化铝、氢氧化镁、次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐、聚磷酸铵、焦磷酸哌嗪、硼酸锌、氧化锌、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛中的几种按相应的比例充分混合，升高温度至90～100℃挥发水分，1～2小时后，恢复至室温取出混合好的阻燃剂。提前混合好的阻燃剂能更加均匀的分散在硅酮胶中。

实施例

实施例1

一种阻燃硅酮胶，包含以下质量份数的原料：

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷400份(2000粘：500000粘＝5:1)、二甲基硅油180份(100粘)、阻燃剂400份(氢氧化铝：次磷酸铝：三聚氰胺氰脲酸盐：硼酸锌＝2：12：6：3)、无机填料200份(重质碳酸钙：轻质碳酸钙＝1：1)、交联剂20份(甲基三乙氧基硅烷)、偶联剂10份(KH-550：KH-570＝1：4)、催化剂1份(二丁基锡二月桂酸酯)。

上述阻燃硅酮胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将400份α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、180份二甲基硅油、400份充分混合的阻燃剂、200份无机填料加入到双行星搅拌机中，开启真空和加热搅拌，保持温度在110℃、真空度为-0.05MPa的条件下高速分散2小时。

(2)反应结束后恢复到室温，向双行星搅拌机中通入氮气至压力恢复到正常大气压，在氮气保护下向反应中加入20份交联剂、10份偶联剂、1份催化剂，高速分散20分钟后出料。

实施例2

一种阻燃硅酮胶，包含以下质量份数的原料：

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷400份(2000粘：50000粘＝5：1)、二甲基硅油180份(100粘)、阻燃剂400份(氢氧化铝：次磷酸铝：三聚氰胺氰脲酸盐：硼酸锌＝1：12：8：2)、无机填料250份(轻质碳酸钙)、交联剂25份(甲基三乙氧基硅烷)、偶联剂10份(KH-550：KH-570＝1：4)、催化剂1份(二丁基锡二月桂酸酯)。

上述阻燃硅酮胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将400份α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、180份二甲基硅油、400份充分混合的阻燃剂、250份无机填料加入到双行星搅拌机中，开启真空和加热搅拌，保持温度在110℃、真空度为-0.05MPa的条件下高速分散2小时。

(2)反应结束后恢复到室温，向双行星搅拌机中通入氮气至压力恢复到正常大气压，在氮气保护下向反应中加入25份交联剂、10份偶联剂、1份催化剂，高速分散20分钟后出料。

实施例3

一种阻燃硅酮胶，包含以下质量份数的原料：

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷400份(2000粘：50000粘＝5：1)、二甲基硅油180份(100粘)、阻燃剂400份(氢氧化铝：二乙基次磷酸铝：聚磷酸铵：硼酸锌＝1：10：5：3)、无机填料250份(轻质碳酸钙)、交联剂25份(甲基三甲氧基硅烷)、偶联剂15份(KH-570)、催化剂1份(二丁基锡二月桂酸酯)。

上述阻燃硅酮胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将400份α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、180份二甲基硅油、400份充分混合的阻燃剂、250份无机填料加入到双行星搅拌机中，开启真空和加热搅拌，保持温度在110℃、真空度为-0.05MPa的条件下高速分散2小时。

(2)反应结束后恢复到室温，向双行星搅拌机中通入氮气至压力恢复到正常大气压，在氮气保护下向反应中加入25份交联剂、15份偶联剂、1份催化剂，高速分散20分钟后出料。

实施例4

一种阻燃硅酮胶，包含以下质量份数的原料：

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷400份(2000粘：50000粘＝10：1)、二甲基硅油180份(100粘)、阻燃剂400份(氢氧化铝：二乙基次磷酸铝：聚磷酸铵：硼酸锌＝2：15：5：2)、无机填料300份(轻质碳酸钙)、交联剂25份(甲基三甲氧基硅烷)、偶联剂5份(KH-570)、催化剂0.5份(二丁基锡二月桂酸酯)。

上述阻燃硅酮胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将400份α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、180份二甲基硅油、400份充分混合的阻燃剂、300份无机填料加入到双行星搅拌机中，开启真空和加热搅拌，保持温度在110℃、真空度为-0.05MPa的条件下高速分散2小时。

(2)反应结束后恢复到室温，向双行星搅拌机中通入氮气至压力恢复到正常大气压，在氮气保护下向反应中加入25份交联剂、5份偶联剂、0.5份催化剂，高速分散20分钟后出料。

实施例5

采用α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(2000粘)作为基胶，其加入量为400份，其余与实施例3相同，制备方法也相同。

实施例6

采用氢氧化铝作为阻燃剂，其加入量为400份，其余与实施例3相同，制备方法也相同。

实施例7

采用氢氧化铝：二乙基次磷酸铝＝1:9作为阻燃剂，其加入量为400份，其余与实施例3相同，制备方法也相同。

将实施例1到7中的阻燃硅酮胶的性能进行对比，其结果如下表1所示：

表1硅酮胶测试结果

以上硅酮胶在室温下的表干时间均在20分钟左右。

由表1可知，本发明的阻燃硅酮胶具备良好的力学性能和阻燃性能。

实施例5与实施例3相比较，实施例5没有使用高粘度α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，硅酮胶的硬度和阻燃性能无明显变化，拉伸强度得到明显提升，但断裂伸长率大幅度下降，说明采用复合基胶的硅酮胶具备更好的综合力学性能。

实施例6和7与实施例3相比较，实施例6和7将复合阻燃剂换为单组份的氢氧化铝、氢氧化铝与次磷酸铝的混合阻燃剂，与实施例3相比拉伸强度、断裂伸长率、阻燃等级均发生明显的降低，说明阻燃硅酮胶中使用的特定复合阻燃剂相较于单一或非特定组合阻燃剂对基体材料的力学性能影响甚微，对材料阻燃性能产生大幅度提升。

综上可知，通过本发明制备的复合阻燃剂和适当的基胶比例能使本发明的阻燃硅酮胶具备良好的力学性能和优异的阻燃效果，本发明的阻燃硅酮胶性能优异。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行几种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种阻燃硅酮胶，其特征在于，包括如下质量份的原料：

α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷 350~600份，

二甲基硅油 100~200份，

阻燃剂 300~600份，

无机填料 100~300份，

交联剂 5~40份，

偶联剂 2~20份，

催化剂 0.5~2份；

所述α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为2000粘、50000粘和500000粘α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷按照质量比（5~10）:（2~0）:（2~0）复配而成；

所述交联剂选自甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷中的一种或其组合；

所述阻燃剂为氢氧化物、磷酸盐、聚磷酸盐和无机材料按设定的比例复配而成，所述氢氧化物选自氢氧化铝或氢氧化镁中的至少一种，所述磷酸盐选自次磷酸铝或二乙基次磷酸铝中的至少一种，所述聚磷酸盐选自三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐、聚磷酸铵或焦磷酸哌嗪中的至少一种，所述无机材料为硼酸锌。

2.根据权利要求1所述的阻燃硅酮胶，其特征在于，所述二甲基硅油选自20~500粘中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的阻燃硅酮胶，其特征在于，所述无机填料选自重质碳酸钙或轻质碳酸钙中的一种或者其组合。

4.根据权利要求1所述的阻燃硅酮胶，其特征在于，所述偶联剂选自KH-540、KH-550或KH-570中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的阻燃硅酮胶，其特征在于，所述催化剂选自氯化亚锡、二丁基锡二月桂酸酯、二醋酸二丁基锡或辛酸亚锡中的一种或几种。

6.一种权利要求1至5之一所述的阻燃硅酮胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、阻燃剂和无机填料在真空条件下加热分散，保持真空度-0.1~0.1MPa，温度100~110℃，高速分散搅拌2~3小时；

降低温度至室温后加入交联剂、偶联剂和催化剂，继续分散搅拌20~30分钟后出料即可。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，加入的阻燃剂为复合阻燃剂时，所述阻燃剂通过如下步骤制备：将阻燃剂的各组分按相应的比例充分混合，升高温度至90~100℃挥发水分，1~2小时后，恢复至室温得到复合阻燃剂。