CN112500707A - 一种高效阻燃硅橡胶及其制备方法和用途 - Google Patents

一种高效阻燃硅橡胶及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃硅橡胶，其包括如下质量份数的原料：甲基乙烯基硅橡胶A 30‑80份、甲基乙烯基硅橡胶B 10‑35份、羟基硅油0‑10份、白炭黑0‑50份和复配阻燃剂23.2‑110份，其中，所述甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基摩尔含量为0.01‑0.15％，且所述甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基摩尔含量为0.2‑0.5％。阻燃硅橡胶的制备方法包括：配料、捏合、热处理、冷却、测试和包装。本发明还公开了硅橡胶在制备交通运输用、电子工业用、仪器工业用和航天工业用阻燃橡胶制品中的用途。本发明的阻燃硅橡胶在1mm厚度的阻燃性达到UL94 V0级别，且具有力学性能好、保存期长和稳定性高的优势。

Description

一种高效阻燃硅橡胶及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高效阻燃硅橡胶、其制备和用途。
背景技术
随着人类社会生活多方面的发展，高分子材料在人们生活中的作用和地位越来越重要。其中，硅橡胶作为高分子弹性体由于其耐高温和低温、高弹性、防静电以及良好耐候性而被广泛应用。然而，硅橡胶主要是由Si-O键形成的一类聚合物，其分子链中含氧的特性决定了其阻燃性不佳，在直接接触火焰的情况下，硅橡胶容易被点燃而发生燃烧。因此，需要对硅橡胶进行适当改性以增加其阻燃性能。
目前，对硅橡胶改性以实现硅橡胶阻燃的目的主要通过添加各种阻燃材料进行。阻燃材料包括填料型阻燃剂、化学阻燃剂、膨胀型阻燃剂和铂类阻燃剂等，其中，填料型阻燃剂一般为粉末状无机化合物，包括氢氧化镁、氢氧化铝等无机金属氢氧化物；化学阻燃剂主要以磷阻燃剂、含氮阻燃剂和含硼阻燃剂为代表；膨胀型阻燃剂包括膨胀石墨；铂类阻燃剂主要是含铂的化合物。通常，人们通过提高阻燃剂的用量以及多种不同类型的阻燃剂搭配使用来提高硅橡胶的阻燃性能。例如，专利申请CN109694497A公开了一种氢氧化铝阻燃剂，其中该阻燃剂主要由聚磷酸铵、硼酸锌、炭黑、可膨胀石墨、氢氧化镁、氢氧化铝微粉、可自由基聚合物等制成；CN103333506B公开了一种双组份加成型高阻燃硅橡胶，其中通过无机阻燃剂、有机阻燃剂和铂金催化剂的共同作用提高硅橡胶的阻燃性能；CN108034254A公开了一种高强度阻燃硅橡胶混炼胶，其通过氯铂酸、偶氮二异丁腈以及大量的氢氧化铝来提高硅橡胶制品的强度和阻燃特性；CN106633918B公开了一种高强度高耐热阻燃硅橡胶材料，其使用了包括三聚氰胺聚磷酸盐、二乙基次磷酸铝、基于笼状聚倍半硅氧烷含磷阻燃剂、反应型含磷含硅阻燃剂的含磷阻燃剂。然而，大量阻燃剂的添加在一定程度上损失了硅橡胶制品的其他性能。
因此，伴随着硅橡胶在电子、通信、航空航天等制造业和高科技产业中的广泛应用和安全防范的重要性，需要提供一种既提高硅橡胶的阻燃性能又不损失其其他性能的硅橡胶改性方法来满足人们对硅橡胶的不断需求。
发明内容
本发明的一个目的在于通过硅橡胶原料组分的合理配比和协同互作，提供一种阻燃性能更高且力学性能优异的硅橡胶，从而实现硅橡胶在各种制造行业中的更广泛应用。
本发明的另一目的在于提供一种复配阻燃剂，其通过氢氧化铝与改性铂阻燃剂之间的协同作用，在确保硅橡胶的力学性能的情况下，将本发明的硅橡胶的阻燃性能从2mm厚度下的UL94 V0级别提升到1mm厚度下的UL94 V0级别，进一步提高硅橡胶在实际应用中的安全性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种阻燃硅橡胶，包括如下质量份数的原料：甲基乙烯基硅橡胶A 20-80份、甲基乙烯基硅橡胶B10-35份、羟基硅油0-10份、白炭黑0-50份和复配阻燃剂22-110份，其中，所述甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基摩尔含量为0.01-0.1％，且所述甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基摩尔含量为0.15-0.5％。
其中，所述甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基摩尔含量为0.01-0.1％，优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基摩尔含量为0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％或它们之间任意范围内的数值；更优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基摩尔含量为0.03％。
其中，所述甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基摩尔含量为0.15-0.5％，优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基摩尔含量为0.15％、0.18、0.2％、0.22％、0.24％、0.26％、0.28％、0.30％、0.32％、0.34％、0.36％、0.38％、0.40％、0.42％、0.44％、0.46％、0.48％、0.50％或它们之间任意范围内的数值；更优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基摩尔含量为0.22％。
生胶中的乙烯基含量会显著影响硅橡胶的硫化速度。其中，低乙烯基生胶含量太高会导致硫化速度减慢，影响生产效率，而低乙烯基生胶含量太低则会导致产品撕裂强度不够、阻燃性能变差。在本发明中，通过较高乙烯基摩尔含量的生胶与较低乙烯基摩尔含量的生胶合理搭配，提升了硅橡胶混炼胶的硫化速度，进而提高了生产效率。
其中，基于所述阻燃硅橡胶的原料的总质量份数计，所述甲基乙烯基硅橡胶A的含量为20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80份或它们之间任意范围内的数值。优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶A的含量为75份。
其中，基于所述阻燃硅橡胶的原料的总质量份数计，所述甲基乙烯基硅橡胶B的含量为10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、35份或它们之间任意范围内的数值。优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶B的含量为22份。
其中，基于所述阻燃硅橡胶的原料的总质量份数计，所述羟基硅油的含量为0、1、2、3、3.5、3.84、4、5、6、7、8、9、10份或它们之间任意范围内的数值。优选地，所述羟基硅油的含量为3.84份。其中，所述羟基硅油的pH值在6.5-7.5的范围内，羟值含量≥8.5。
其中，基于所述阻燃硅橡胶的原料的总质量份数计，所述白炭黑的含量为0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50份或它们之间任意范围内的数值。优选地，所述白炭黑的含量为30份。其中，所述白炭黑为比表面积在150-250m2/g的气相二氧化硅。优选地，所述白炭黑为比表面积为150m2/g、160m2/g、170m2/g、180m2/g、190m2/g、200m2/g、210m2/g、220m2/g、230m2/g、240m2/g、250m2/g或它们之间任意范围内的数值的气相二氧化硅。
其中，基于所述阻燃硅橡胶的原料的总质量份数计，所述复配阻燃剂的含量为23.2、30、40、50、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110份或它们之间任意范围内的数值。优选地，所述复配阻燃剂的含量为73.4份。
其中，基于所述阻燃硅橡胶的原料的总质量份数计，所述复配阻燃剂包括氢氧化铝(ATH)20-100份和铂阻燃剂3.2-10份。
优选地，所述复配阻燃剂包括氢氧化铝20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100份或它们之间任意范围内的数值；更优选地，所述复配阻燃剂包括氢氧化铝70份。
其中，氢氧化铝选用粒径为10-20um范围的非处理型材料，该粒径范围的氢氧化铝不仅提高了本发明硅橡胶的阻燃效果，而且确保了硅橡胶的力学性能。
优选地，所述复配阻燃剂包括铂阻燃剂3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5和10份或它们之间任意范围内的数值；更优选地，所述复配阻燃剂包括铂阻燃剂3.4份。其中，铂阻燃剂的有效铂含量为1-100ppm。
其中，所述氢氧化铝和铂阻燃剂的质量份数比为(10-30)：1；优选地，所述氢氧化铝和铂阻燃剂的质量份数比为(15-25)：1；更优选地，所述氢氧化铝和铂阻燃剂的质量份数比为(18-22)：1；最优选地，所述氢氧化铝和铂阻燃剂的质量份数比为20.6：1。
其中，所所述铂阻燃剂为铂微粉、氯铂酸、氯铂酸四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物、醇改性氯铂酸、氯铂酸四氢呋喃络合物和氯铂酸受阻胺络合物中一种或多种；优选地，所述铂的受阻胺络合物为哌啶醇类配体与氯铂酸的络合物；更优选地，所述铂阻燃剂为1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇与氯铂酸的络合物。
在本发明中，填料型阻燃剂氢氧化铝通过燃烧，受热分解过程中消耗掉大量的热量，导致硅橡胶表面的温度和环境温度降低，且释放出大量的水蒸气稀释周围环境中的氧气浓度从而导致硅橡胶燃烧所需的用氧不足。另外，氢氧化铝燃烧造成硅橡胶表面上形成致密的金属氧化铝薄膜，隔绝了空气中氧气与硅橡胶中碳原子的直接接触，从而实现阻燃。在燃烧过程中，铂阻燃剂中的铂不仅使得硅橡胶中侧链基团的交联，而且促进含氢硅油的硅氢键和硅橡胶中的双键发生加成反应，提高了分子的稳定性，抑制小环状硅氧烷的形成，进一步提高阻燃效果。通过铂阻燃剂和氢氧化铝之间的协同作用，不仅提高了硅橡胶的阻燃性能，而且硅橡胶的力学性能(硬度、拉伸强度和断裂伸长率)保持良好，尤其是材料的回弹性得到明显的改善，提高约10％。
其中，所述硅橡胶还包括甲基乙烯基硅橡胶C 0-10份，其中所述甲基乙烯基硅橡胶C的乙烯基摩尔含量为1-5％。优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶C的乙烯基摩尔含量为1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％或它们之间任意范围内的数值。
一种制备高效阻燃硅橡胶的方法，包括：
1)将原料按照预定的配比进行配料；
2)将配好的硅橡胶基料、羟基硅油以及白炭黑放入捏合机中，以30-50r/min转速捏合30-50分钟使得白炭黑充分分散；
3)将复配型阻燃剂加入所述捏合机中，以30-50r/min转速捏合20-40分钟，得到基胶；
4)将捏合机升温至130℃-200℃的温度，在抽真空的条件下，将所述混合基料再次捏合1-2小时，得到混合胶；
5)将所述混合胶冷却和过滤；
6)测试和包装。
其中，所述复配型阻燃剂包括氢氧化铝和铂阻燃剂。
其中，在步骤3)中，当白炭黑充分分散后，对捏合机进行清扫，然后将氢氧化铝和铂阻燃剂加入到捏合机内，与基胶混合，以30-50r/min转速捏合30分钟。
其中，在步骤4)中，在所有的原料均匀混合后，将混合料取出备用，然后将捏合机升温至130℃-200℃的温度；优选地，将捏合机升温至130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃的温度；更优选地，将捏合机升温至160℃的温度。
其中，在步骤4)中，在抽真空的条件下的真空度为-0.08MPa至-0.1MPa。
其中，所述铂阻燃剂可为可商购的任何铂金阻燃剂，例如上海中子星化工科技有限公司出售的铂金阻燃剂，产品铂含量为3000ppm。
本发明的硅橡胶在制备交通运输用、电子工业用、仪器工业用和航天工业用阻燃橡胶制品中的用途，尤其是在制备各种密封件、绝缘件和防护件中的用途。
具体地，本发明的硅橡胶可以应用于满足阻燃硅橡胶使用的各个场合，例如：交通运输行业：汽车上制动器胶帽、皮碗、胶管、密封圈、排气系统的轴封、火花塞套、点火线、活塞环、转子发动机动态用"O"形圈、船用防震件、液压系统密封件、油封等；电子工业：电视机和示波器中高压帽、电位器的密封圈和绝缘套、可控硅管的外壳、密封电封头、电机定子线圈的绝缘、接触燃气的密封圈、绝缘套管、开关防护罩、电子计算机、电话面导电橡胶片、键盘开关、压敏电阻等；仪器、仪表工业：各种调节器中敏感元件的膜片、仪器用加热片、耐针刺胶板(高搞斯硅橡胶)、指示灯彩色灯套、干燥箱、电炉、远红外加热器门封条、嵌条、海绵门封条(取代有毒石棉门封条)、锅炉的密封、制冷装置的密封和软管、仪表减震器、各种硅橡胶引接线(用于电容光焕发器、线圈、变压器、互感器、作引接线)电冰箱化霜线、加热线等；航空工业：燃油润滑油、液压油系统的泵用密封圈、油封、各种阻燃硅橡胶件、供氧系统的密封圈、隔膜、阀门等。
本发明的硅橡胶实现了以下的技术效果：1)本发明的阻燃硅橡胶实现了1mm厚度下的UL94 V0级别阻燃效果，从而大大提高了硅橡胶在高温环境下操作的安全性，扩大了硅橡胶的应用范围；2)本发明的阻燃硅橡胶通过补强剂、结构控制剂、阻燃剂和生胶之间的协同互作，在确保硅橡胶的力学性能的同时，显著提高了其阻燃性能；3)与目前现有的产品相比，除了极其优异的阻燃性能外，本发明的硅橡胶产品还具有保存期长、稳定性高、同时不增加加工成本的优势。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本领域技术人员应该知晓，以下所描述的实施例仅是出于示例的目的，而不是本发明的全部。基于本发明中的实施例，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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
(一)硅橡胶材料的制备
实施例1
将75质量份的乙烯基摩尔分数0.03％的甲基乙烯基硅橡胶A、22质量份的乙烯基摩尔分数0.22％的甲基乙烯基硅橡胶B和3质量份的乙烯基摩尔分数1％的甲基乙烯基硅橡胶C投入捏合机中；将30质量份的气相二氧化硅和3.84质量份的羟基硅油加入捏合机中与上述的甲基乙烯基硅橡胶混合捏合；
待混合均匀后，将70质量份的氢氧化铝和3.4质量份的氯铂酸投入捏合机中捏合，直至完全分散，然后取出混合胶；
将捏合机逐步升温，升温至160℃，投入已取出的混合胶，关盖并开始抽真空，真空度-0.09Mpa，再次捏合1.5小时，进行热处理步骤；
待热处理完毕后，将混合物取出，上开炼机包辊冷却，过滤得到成品。
实施例2
除了将氯铂酸替换为氯铂酸四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物(购自上海跃腾生物科技有限公司)外，其余的组分及其含量，以及实验操作步骤与实施例1相同。
实施例3
除了将氯铂酸替换为1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇(购自武汉克米克生物医药技术有限公司)外，其余的组分及其含量，以及实验操作步骤与实施例1相同。
实施例4
将75质量份的乙烯基摩尔分数0.03％的甲基乙烯基硅橡胶A、22质量份的乙烯基摩尔分数0.22％的甲基乙烯基硅橡胶B和3质量份的乙烯基摩尔分数1％的甲基乙烯基硅橡胶C投入捏合机中；将30质量份气相二氧化硅和3.84质量份羟基硅油加入捏合机中与甲基乙烯基硅橡胶混合捏合；
待混合均匀后，将40质量份的氢氧化铝和3.4质量份的氯铂酸投入捏合机中捏合，直至完全分散，然后取出混合胶；
将捏合机逐步升温，升温至160℃，投入已取出的混合胶，关盖并开始抽真空，真空度-0.09Mpa，再次捏合1.5小时，进行热处理步骤；
待热处理完毕后，将混合物取出，上开炼机包辊冷却，过滤得到成品。
实施例5
将75质量份的乙烯基摩尔分数0.03％的甲基乙烯基硅橡胶A、22质量份的乙烯基摩尔分数0.22％的甲基乙烯基硅橡胶B和3质量份的乙烯基摩尔分数1％的甲基乙烯基硅橡胶C投入捏合机中；将30质量份的气相二氧化硅和3.84质量份的羟基硅油加入捏合机中与上述的甲基乙烯基硅橡胶混合捏合；
待混合均匀后，将50质量份的氢氧化铝和3.4质量份的氯铂酸投入捏合机中捏合，直至完全分散，然后取出混合胶；
将捏合机逐步升温，升温至160℃，投入已取出的混合胶，关盖并开始抽真空，真空度-0.09Mpa，再次捏合1.5小时，进行热处理步骤；
待热处理完毕后，将混合物取出，上开炼机包辊冷却，过滤得到成品。
实施例6
将75质量份的乙烯基摩尔分数0.03％的甲基乙烯基硅橡胶A、22质量份的乙烯基摩尔分数0.22％的甲基乙烯基硅橡胶B和3质量份的乙烯基摩尔分数1％的甲基乙烯基硅橡胶C投入捏合机中；将30质量份的气相二氧化硅和3.84质量份的羟基硅油加入捏合机中与上述的甲基乙烯基硅橡胶混合捏合；
待混合均匀后，将60质量份的氢氧化铝和3.4质量份的氯铂酸投入捏合机中捏合，直至完全分散，然后取出混合胶；
将捏合机逐步升温，升温至160℃，投入已取出的混合胶，关盖并开始抽真空，真空度-0.09Mpa，再次捏合1.5小时，进行热处理步骤；
待热处理完毕后，将混合物取出，上开炼机包辊冷却，过滤得到成品。
实施例7
将75质量份的乙烯基摩尔分数0.03％的甲基乙烯基硅橡胶A、22质量份的乙烯基摩尔分数0.22％的甲基乙烯基硅橡胶B和3质量份的乙烯基摩尔分数1％的甲基乙烯基硅橡胶C投入捏合机中；将30质量份的气相二氧化硅和3.84质量份的羟基硅油加入捏合机中与上述的甲基乙烯基硅橡胶混合捏合；
待混合均匀后，将105质量份的氢氧化铝和3.4质量份的氯铂酸投入捏合机中捏合，直至完全分散，然后取出混合胶；
将捏合机逐步升温，升温至160℃，投入已取出的混合胶，关盖并开始抽真空，真空度-0.09Mpa，再次捏合1.5小时，进行热处理步骤；
待热处理完毕后，将混合物取出，上开炼机包辊冷却，过滤得到成品。
实施例8
将75质量份的乙烯基摩尔分数0.03％的甲基乙烯基硅橡胶A、22质量份的乙烯基摩尔分数0.22％的甲基乙烯基硅橡胶B和3质量份的乙烯基摩尔分数1％的甲基乙烯基硅橡胶C投入捏合机中；将30质量份的气相二氧化硅和3.84质量份的羟基硅油加入捏合机中与上述的甲基乙烯基硅橡胶混合捏合；
待混合均匀后，将60质量份的氢氧化铝和3质量份的氯铂酸投入捏合机中捏合，直至完全分散，然后取出混合胶；
将捏合机逐步升温，升温至160℃，投入已取出的混合胶，关盖并开始抽真空，真空度-0.09Mpa，再次捏合1.5小时，进行热处理步骤；
待热处理完毕后，将混合物取出，上开炼机包辊冷却，过滤得到成品。
实施例9
将75质量份的乙烯基摩尔分数0.03％的甲基乙烯基硅橡胶A、22质量份的乙烯基摩尔分数0.22％的甲基乙烯基硅橡胶B和3质量份的乙烯基摩尔分数1％的甲基乙烯基硅橡胶C投入捏合机中；将30质量份的气相二氧化硅和3.84质量份的羟基硅油加入捏合机中与上述的甲基乙烯基硅橡胶混合捏合；
待混合均匀后，将60质量份的氢氧化铝和3.2质量份的氯铂酸投入捏合机中捏合，直至完全分散，然后取出混合胶；
将捏合机逐步升温，升温至160℃，投入已取出的混合胶，关盖并开始抽真空，真空度-0.09Mpa，再次捏合1.5小时，进行热处理步骤；
待热处理完毕后，将混合物取出，上开炼机包辊冷却，过滤得到成品。
实施例10
除了将铂阻燃剂含量替换为5.5质量份外，其余的组分及其含量，以及实验操作步骤与实施例1相同。
实施例11
除了将甲基乙烯基硅橡胶A的用量替换为30质量份和将甲基乙烯基硅橡胶B的用量替换为15质量份外，其余的组分及其含量，以及实验操作步骤与实施例1相同。
实施例12
除了将甲基乙烯基硅橡胶A的用量替换为60质量份和将甲基乙烯基硅橡胶B的用量替换为25质量份外，其余的组分及其含量，以及实验操作步骤与实施例1相同。
对比例1
将85质量份的乙烯基摩尔分数0.03％的甲基乙烯基硅橡胶A、12质量份的乙烯基摩尔分数0.22％的甲基乙烯基硅橡胶B和3质量份的乙烯基摩尔分数1％的甲基乙烯基硅橡胶C投入捏合机中；将30质量份的气相二氧化硅和3.84质量份的羟基硅油加入捏合机中与上述的甲基乙烯基硅橡胶混合捏合；
待混合均匀后，将70质量份的氢氧化铝和3.4质量份的氯铂酸投入捏合机中捏合，直至完全分散，然后取出混合胶；
将捏合机逐步升温，升温至160℃，投入已取出的混合胶，关盖并开始抽真空，真空度-0.09Mpa，再次捏合1.5小时，进行热处理步骤；
待热处理完毕后，将混合物取出，上开炼机包辊冷却，过滤得到成品。
对比例2
将95质量份的乙烯基摩尔分数0.03％的甲基乙烯基硅橡胶A、2质量份的乙烯基摩尔分数0.22％的甲基乙烯基硅橡胶B和3质量份的乙烯基摩尔分数1％的甲基乙烯基硅橡胶C投入捏合机中；将30质量份的气相二氧化硅和3.84质量份羟基硅油加入捏合机中与甲基乙烯基硅橡胶混合捏合；
待混合均匀后，将70质量份的氢氧化铝和3.4质量份的氯铂酸投入捏合机中捏合，直至完全分散，然后取出混合胶；
将捏合机逐步升温，升温至160℃，投入已取出的混合胶，关盖并开始抽真空，真空度-0.09Mpa，再次捏合1.5小时，进行热处理步骤；
待热处理完毕后，将混合物取出，上开炼机包辊冷却，过滤得到成品。
对比例3
除了将阻燃剂的用量替换为10.5质量份外，其余的组分及其含量，以及实验操作步骤与实施例5相同。
上述各个实施例和对比例的组分配比具体如下表1所示：
Figure BDA0002803285980000111
(二)性能测试：
按照标准ASTMD 412，测试实施例和对比例制备的硅橡胶的拉伸强度(MPa)和断裂伸长率(％)；按照标准GB/T 1681-2009，测试实施例和对比例制备的硅橡胶的回弹性；按照标准ASTMD 2240，测试实施例和对比例制备的硅橡胶的邵尔硬度A；按照美国ANST/UL94-1985试验方法，测试实施例和对比例制备的硅橡胶1mm厚度下的阻燃等级。
具体的性能测试结果如下表2所示：
组分 拉伸强度MPa 断裂伸长率％ 邵尔硬度A 回弹性 阻燃等级UL94
实施例1 10.9 745 65 64 V0
实施例2 11.0 746 64 65 V0
实施例3 11.3 753 63 67 V0
实施例4 10.5 740 61 60 V0
实施例5 10.4 741 62 61 V0
实施例6 10.7 738 63 63 V0
实施例7 9.8 729 75 54 V0
实施例8 10.4 741 65 56 N.G.
实施例9 10.6 742 64 62 V0
实施例10 10.5 732 67 63 V0
实施例11 10.2 738 65 62 V0
实施例12 10.5 740 64 61 V0
对比例1 10.5 725 67 61 N.G
对比例2 10.4 723 68 62 N.G
对比例3 10.3 738 64 60 N.G
具体地，对于UL94阻燃测试，各个样品(1mm)的具体测定指标如下表3所示：
Figure BDA0002803285980000121
Figure BDA0002803285980000131
根据以上表2可知，当铂阻燃剂在硅橡胶原料中的含量低于最低限值或者高于最大限值用量时，都严重影响了硅橡胶产品的阻燃性能。其中，当铂用量过低时，尽管拉伸强度和断裂伸长不受太大影响，但是橡胶的回弹性能却显著下降；当铂用量过高时，回弹性能相比正常处理也呈下降趋势。过量的氢氧化铝导致硅橡胶产品的硬度变大，力学性能变差，但不影响其阻燃性能。另外，生胶基料中配比也是相当重要的，当低乙烯基硅橡胶的含量过高或者高乙烯基硅橡胶的含量过低时，都使得硅橡胶的产品的阻燃性能无法达到V0级别。另外，预料不到的是，对于相同的组分配比，对于不同铂阻燃剂类型，铂-1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇络合物的综合性能显著地优于氯铂酸和氯铂酸四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物的处理。如表3所示，实施例3样品的第一次和第二次余焰时间和第三次余燃时间皆短于相同配比的实施例1和2样品。其原因可能在于，1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇分子结构中含有N和O原子，在制备过程中，络合物中的受阻胺结构与白炭黑和羟基硅油协同作用，使得生胶基料中的Si-O原子之间以及Si-C之间产生更加稳定的交联结构，提高了硅橡胶聚合物分子的受热稳定性、抗老化性和抗拉伸性等性能；而在高温燃烧情况下，受阻胺结构中的含氮自由基能够快速捕获并淬灭橡胶燃烧过程中的OH·和H·自由基，抑制燃烧链的反应过程。同时，在铂的催化作用下，使得硅橡胶受热断裂的侧链之间更加快速交联，从而实现在缩短燃烧时间的同时稳定硅橡胶聚合物分子的结构。
本发明的内容不限于以上所列举的各个实施例，本领域技术人员应知晓，在不偏离本发明的精神和实质的情况下，通过阅读本发明的说明书可对本发明的各个技术特征进行各种替代、修改和组合，所述各种替代、修改和组合后的技术方案均被本发明的权利要求的保护范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种阻燃硅橡胶，包括如下质量份数的原料：甲基乙烯基硅橡胶A 20-80份、甲基乙烯基硅橡胶B 10-35份、羟基硅油0-10份、白炭黑0-50份和复配阻燃剂23.2-110份，其中，所述甲基乙烯基硅橡胶A的乙烯基摩尔含量为0.01-0.1％，且所述甲基乙烯基硅橡胶B的乙烯基摩尔含量为0.15-0.5％。
2.根据权利要求1所述的硅橡胶，其特征在于，所述复配阻燃剂由氢氧化铝20-100份和铂阻燃剂3.2-10份组成。
3.根据权利要求2所述的硅橡胶，其特征在于，所述氢氧化铝和铂阻燃剂的质量份数比为(10-30)：1，优选地，所述氢氧化铝和铂阻燃剂的质量份数比为(15-25)：1；更优选地，所述氢氧化铝和铂阻燃剂的质量份数比为(18-22)：1。
4.根据权利要求3所述的硅橡胶，其特征在于，所述铂阻燃剂为铂微粉、氯铂酸、氯铂酸四甲基二乙烯基二硅氧烷络合物、醇改性氯铂酸、氯铂酸四氢呋喃络合物和氯铂酸受阻胺络合物中一种或多种；优选地，所述铂的受阻胺络合物为哌啶醇类配体与氯铂酸的络合物；更优选地，所述铂阻燃剂为1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇与氯铂酸的络合物。
5.根据权利要求1所述的硅橡胶，其特征在于，所述白炭黑为比表面积在150-250m2/g的气相二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的硅橡胶，其特征在于，甲基乙烯基硅橡胶A：甲基乙烯基硅橡胶B的质量份数比为(2-8):1。
7.根据权利要求1所述的硅橡胶，其特征在于，所述硅橡胶还包括甲基乙烯基硅橡胶C0-10份，其中所述甲基乙烯基硅橡胶C的乙烯基摩尔含量为1-5％。
8.一种制备权利要求1-7中任一项所述的硅橡胶的方法，包括：
1)将原料按照预定的配比进行配料；
2)将配好的硅橡胶基料、羟基硅油以及白炭黑放入捏合机中，以30-50r/min转速捏合30-50分钟使得白炭黑充分分散；
3)将复配阻燃剂加入所述捏合机中，以30-50r/min转速捏合20-40分钟，得到混合基料；
4)将捏合机升温至130℃-200℃的温度，在抽真空的条件下，将所述混合基料再次捏合1-2小时，得到混合胶；
5)将所述混合胶冷却和过滤；
6)测试和包装。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的硅橡胶或通过权利要求8所述的方法制备的硅橡胶在制备交通运输用、电子工业用、仪器工业用和航天工业用阻燃橡胶制品中的用途，尤其是在制备各种密封件、绝缘件和防护件中的用途。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114196214A (zh) * 2022-01-06 2022-03-18 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种硅橡胶发泡密封材料及其制备方法
CN114937525A (zh) * 2022-06-28 2022-08-23 广东南缆电缆有限公司 一种无卤低烟阻燃硅橡胶绝缘高载耐火电线
CN116041962A (zh) * 2023-01-31 2023-05-02 安徽迈腾新材料有限公司 一种低压缩性阻燃式硅橡胶材料
CN117487356A (zh) * 2023-09-11 2024-02-02 山东孚信卓品新材料有限公司 一种硅橡胶密封件及其应用于核电厂密封的装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102079878A (zh) * 2010-12-20 2011-06-01 东莞市贝特利新材料有限公司 一种双组分加成型硅橡胶组合物及其制备方法
CN102585515A (zh) * 2012-02-28 2012-07-18 上海旭创高分子材料有限公司 耐火硅橡胶
CN104559199A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 东莞市天桉硅胶科技有限公司 高性能无卤阻燃硅橡胶及其制备方法
WO2016082286A1 (zh) * 2014-11-27 2016-06-02 深圳市森日有机硅材料有限公司 一种液体硅橡胶组合物的制备方法
CN105713041A (zh) * 2015-12-22 2016-06-29 常州大学 一种含位阻胺型具有抗氧功能的膨胀型阻燃剂的制备方法
WO2016107533A1 (zh) * 2014-12-31 2016-07-07 蓝星有机硅（上海）有限公司 可固化的聚硅氧烷组合物

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102079878A (zh) * 2010-12-20 2011-06-01 东莞市贝特利新材料有限公司 一种双组分加成型硅橡胶组合物及其制备方法
CN102585515A (zh) * 2012-02-28 2012-07-18 上海旭创高分子材料有限公司 耐火硅橡胶
WO2016082286A1 (zh) * 2014-11-27 2016-06-02 深圳市森日有机硅材料有限公司 一种液体硅橡胶组合物的制备方法
CN104559199A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 东莞市天桉硅胶科技有限公司 高性能无卤阻燃硅橡胶及其制备方法
WO2016107533A1 (zh) * 2014-12-31 2016-07-07 蓝星有机硅（上海）有限公司 可固化的聚硅氧烷组合物
CN105713041A (zh) * 2015-12-22 2016-06-29 常州大学 一种含位阻胺型具有抗氧功能的膨胀型阻燃剂的制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114196214A (zh) * 2022-01-06 2022-03-18 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种硅橡胶发泡密封材料及其制备方法
CN114937525A (zh) * 2022-06-28 2022-08-23 广东南缆电缆有限公司 一种无卤低烟阻燃硅橡胶绝缘高载耐火电线
CN114937525B (zh) * 2022-06-28 2023-01-13 广东南缆电缆有限公司 一种无卤低烟阻燃硅橡胶绝缘高载耐火电线
CN116041962A (zh) * 2023-01-31 2023-05-02 安徽迈腾新材料有限公司 一种低压缩性阻燃式硅橡胶材料
CN117487356A (zh) * 2023-09-11 2024-02-02 山东孚信卓品新材料有限公司 一种硅橡胶密封件及其应用于核电厂密封的装置

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