CN113025045A - 一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料，其原料按重量份包括：硅胶预混胶100份、氢氧化铝20‑25份、氮磷复配阻燃填料35‑45份、含氢硅油1‑2份，硫化剂0.7‑1份，润滑剂0.4‑0.6份；其中，所述硅胶预混胶采用瓦克气相法R401系列高强度硅胶和埃肯HCR19系列沉淀法高强度硅胶按照一定重量比共混成，氢氧化铝采用硅烷偶联剂改性后的氢氧化铝；氮磷复配阻燃填料为Longsafe100S磷氮系阻燃的多元复配型阻燃剂；硫化剂为过氧化二异丙苯；润滑剂为高分子硅氧烷载体复合润滑剂QL‑10。本发明还提出上述高强度低密度无卤阻燃硅胶材料的制备方法。本发明所述硅胶材料具有优异的阻燃性能，且强度高、密度度及良好的耐热老化性能。

Description

一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶技术领域，尤其涉及一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料及其制备方法。
背景技术
在政策的大力推动下，新能源汽车得到快速发展，然而各地也爆发出多起新能源车起火事件，与传统燃油车相比，大家对于电动汽车的安全性的顾虑似乎更多，尤其是电池组的安全性；其次新能源电动车的里程也是大家非常在意的一面，增加里程的方法一个是增加电池能量密度，其次是车辆的轻量化。电池组有大量使用橡胶作为缓冲垫，橡胶垫性能的好坏直接影响到行驶安全性和行驶里程，因此电池厂商对橡胶缓冲垫的材料提出了非常严苛的UL94-V0阻燃要求，环保无卤，密度小满足汽车轻量化的要求，足够的强度满足其生命周期使用，且要尽可能低的成本以满足市场的需求。
电池包缓冲垫要求硅胶满足UL94-V0阻燃级别，满足环保无卤，密度不超过1.35g/cm3，强度不小于7MPa。常规的硅胶只能满足UL94-HB阻燃等级，添加大量的阻燃填料会导致胶料黏度增加，强度降低，且密度较高。因此为满足实际使用要求，研发出一种阻燃性能优异、密度低强度高、环保且成本低廉的硅橡胶材料，对保障使用安全性以及延长使用寿命有着重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料及其制备方法该硅胶材料具有优异的阻燃性能、强度高密度低以及良好的加工性，压缩应力松弛性能良好。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料，其原料按重量份包括：硅胶预混胶100份、氢氧化铝20-25份、氮磷复配阻燃填料35-45份、含氢硅油1-2份，硫化剂0.7-1份，润滑剂0.4-0.6份。
其中，硅胶预混胶采用瓦克气相法R401系列高强度硅胶70-80份和埃肯HCR19系列沉淀法高强度硅胶20-30份共混。
采用硅胶预混胶作为基胶，混炼时剪切力更大，可以提供更高的混炼效率和更好的混炼质量；采用高强度的预混胶可以保证在加入阻燃填料之后的硫化胶还有足够高的强度，气象法和沉淀法两种共混可以保证更好的工艺性和成本。
优选地，采用氢氧化铝阻燃填料和氮磷复配阻燃填料两种阻燃填料共混，可以避免单独无机阻燃填料密度大的问题和单独使用有机氮磷复配阻燃填料的压变老化差的问题。
优选地，硫化剂为过氧化二异丙苯在高温短时间硫化时具有更高的操作安全性，产品出模缺陷少。
本发明还提出了上述高强度低密度无卤阻燃硅胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)合成橡胶的制备：按照配方备料并将所有原料送入密炼机，通过密炼机得到合成橡胶后对其硬度、强度以及伸长率进行检测，检测后过滤，其中，邵氏A硬度为60±5度，强度≥7MPa，伸长率≥400％的合成橡胶为合格的合成橡胶；
(2)橡胶的成型及硫化：将检测合格的合成橡胶通过预成型机在60-70℃下进行预成型，再将预成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内，在压力为170～190Kgf/cm2、温度为165～175℃的条件下，对橡胶进行硫化处理，硫化时间为180～240秒；
(3)后处理及检验：对硫化后的产品进行修边，修边后将产品放在烘箱200±5℃二次硫化，二次硫化时间4-6h,然后再对尺寸、外观进行检验，得到合格的成品。
本发明的有益效果：
本发明研制的硅胶材料，具有优异的阻燃性、密度低强度高以及良好的加工性，且压缩应力松弛性能良好、成本较低，可用于汽车电池包中或对材料阻燃性要求较高的产品中，为汽车工业中硅胶材料的应用拓宽了范围。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高强度低密度阻燃硅胶材料，其原料按重量份包括：瓦克气相法R401/40高强度硅胶70份、埃肯HCR1970沉淀法高强度硅胶30份、氢氧化铝20份、氮磷复配阻燃填料45份，含氢硅油1份，硫化剂0.7份，润滑剂0.4份。
合成橡胶的制备：按照上述配方备料并将所有原料送入密炼机，通过密炼机得到合成橡胶后对其硬度、强度以及伸长率进行检测，检测后过滤，其中，邵氏A硬度为61度，强度7.2MPa，伸长率435％；
橡胶的成型及硫化：将检测合格的合成橡胶通过预成型机在60℃下进行预成型，再将预成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内，在压力为170Kgf/cm2、温度为175℃的条件下，对橡胶进行硫化处理，硫化时间为180秒；
后处理及检验：对硫化后的产品进行修边，修边后将产品放在烘箱200℃二次硫化，二次硫化时间4h，然后再对尺寸、外观进行检验，得到合格的成品。
实施例2
一种高强度低密度阻燃硅胶材料，其原料按重量份包括：瓦克气相法R401/50高强度硅胶80份、埃肯HCR1950沉淀法高强度硅胶20份，氢氧化铝25份，氮磷复配阻燃填料35份，含氢硅油2份，硫化剂0.8份，润滑剂0.5份。
合成橡胶的制备：按照上述配方备料并将所有原料送入密炼机，通过密炼机得到合成橡胶后对其硬度、强度以及伸长率进行检测，检测后过滤，其中，邵氏A硬度为60度，强度7.8MPa，伸长率485％。
橡胶的成型及硫化：将检测合格的合成橡胶通过预成型机在60℃下进行预成型，再将预成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内，在压力为170Kgf/cm2、温度为170℃的条件下，对橡胶进行硫化处理，硫化时间为210秒。
后处理及检验：对硫化后的产品进行修边，修边后将产品放在烘箱200℃二次硫化，二次硫化时间5h，然后再对尺寸、外观进行检验，得到合格的成品。
实施例3
一种高强度低密度阻燃硅胶材料，其原料按重量份包括：瓦克气相法R401/60高强度硅胶70份、埃肯HCR1930沉淀法高强度30份，氢氧化铝20份，氮磷复配阻燃填料40份，含氢硅油1份，硫化剂0.7份，润滑剂0.6份。
合成橡胶的制备：按照上述配方备料并将所有原料送入密炼机，通过密炼机得到合成橡胶后对其硬度、强度以及伸长率进行检测，检测后过滤，其中，邵氏A硬度为62度，强度7.5MPa，伸长率452％。
橡胶的成型及硫化：将检测合格的合成橡胶通过预成型机在60℃下进行预成型，再将预成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内，在压力为190Kgf/cm2、温度为165℃的条件下，对橡胶进行硫化处理，硫化时间为240秒。
后处理及检验：对硫化后的产品进行修边，修边后将产品放在烘箱200℃二次硫化，二次硫化时间6h，然后再对尺寸、外观进行检验，得到合格的成品。
实施例4
一种高强度低密度阻燃硅胶材料，其原料按重量份包括：瓦克气相法R401/60高强度硅胶75份、埃肯HCR1930沉淀法高强度硅胶25份，氢氧化铝25份，氮磷复配阻燃填料40份，含氢硅油2份，硫化剂0.9份，润滑剂0.5份。
合成橡胶的制备：按照上述配方备料并将所有原料送入密炼机，通过密炼机得到合成橡胶后对其硬度、强度以及伸长率进行检测，检测后过滤，其中，邵氏A硬度为63度，强度7.3MPa，伸长率426％。
橡胶的成型及硫化：将检测合格的合成橡胶通过预成型机在60℃下进行预成型，再将预成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内，在压力为190Kgf/cm2、温度为170℃的条件下，对橡胶进行硫化处理，硫化时间为210秒。
后处理及检验：对硫化后的产品进行修边，修边后将产品放在烘箱200℃二次硫化，二次硫化时间4h，然后再对尺寸、外观进行检验，得到合格的成品。
检测实施例1-4，结果如下：
Figure BDA0002948570990000051
Figure BDA0002948570990000061
由上表可以看出本发明所述高强度低密度无卤阻燃硅胶材料的阻燃性能好、强度高、密度低耐久性好。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料，其特征在于，由如下重量份原料加工制备而成：硅胶预混胶100份、氢氧化铝20-25份、氮磷复配阻燃填料35-45份、含氢硅油1-2份，硫化剂0.7-1份，润滑剂0.4-0.6份；
所述硅胶预混胶采用瓦克气相法R401系列高强度硅胶和埃肯HCR19系列沉淀法高强度硅胶按照一定重量比共混而成；
其中瓦克气相法R401系列高强度硅胶与埃肯HCR19系列沉淀法高强度硅胶的重量份之比为7-8:2-3；
瓦克气相法R401系列高强度硅胶与埃肯HCR19系列沉淀法高强度硅胶共混形成的预混胶的邵氏A硬度为50度。
2.根据权利要求1所述的一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料，其特征在于，氢氧化铝为硅烷偶联剂改性后的氢氧化铝。
3.根据权利要求1所述的一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料，其特征在于，氮磷复配阻燃填料为Longsafe100S磷氮系阻燃的多元复配型阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化二异丙苯。
5.根据权利要求1所述的一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料，其特征在于，所述润滑剂为高分子硅氧烷载体复合润滑剂QL-10。
6.根据权利要求1所述的一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，合成橡胶的制备：按照重量比将所有原料送入密炼机，通过密炼机得到合成橡胶后对其硬度、强度以及伸长率进行检测，检测合格后过滤；
第二步，橡胶的成型及硫化：将检测合格的合成橡胶通过预成型机在60-70℃下进行预成型，再将预成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内，在压力为170～190Kgf/cm2、温度为165～175℃的条件下，对橡胶进行硫化处理，硫化时间为180～240秒；
第三步，后处理及检验：对硫化后的产品进行修边，修边后将产品放在烘箱200±5℃二次硫化，二次硫化时间4-6h,然后再对尺寸、外观进行检验，得到合格的成品。
7.根据权利要求6所述的一种高强度低密度无卤阻燃硅胶材料的制备方法，第一步中，检验合格的合成橡胶的参数为：邵氏A硬度60±5度，强度≥7MPa，伸长率≥400％。
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