CN114539618A - 一种硅橡胶无卤阻燃剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其是涉及一种硅橡胶无卤阻燃剂及其制备方法和应用，包括由以下重量份的原料成分配制而成：焦磷酸哌嗪10～60份、三聚氰胺氰尿酸盐10～60份、二乙基次磷酸铝1～20份、硼酸锌1～10份和改性处理剂0.5～8份；所述改性处理剂包括乙烯基硅油、羟基硅油、含氢硅油、硅烷偶联剂KH570或硅油分散剂的至少一种；该阻燃剂通过磷酸哌嗪、三聚氰胺氰尿酸盐、二乙基次磷酸铝和硼酸锌按一定重量份配制而成，属于磷氮系阻燃剂，其阻燃效率高，可用于超薄材料的阻燃；同时它很好地克服了阻燃剂容易析出的问题，用其阻燃的硅橡胶制品，耐热性能良好，组成该阻燃剂的材料都是有工业化批量生产的材料。

Description

一种硅橡胶无卤阻燃剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及阻燃剂技术领域，尤其是涉及一种硅橡胶无卤阻燃剂及其制备方法和应用。
背景技术
硅橡胶是最重要的有机硅产品之一。硫化前为高摩尔质量的线型聚硅氧烷，硫化后成为网状结构的弹性体。硅橡胶按其硫化温度，可分为高温(加热)硫化型及室温硫化型两类；按产品形态及混配方式可分为混炼硅橡胶及液体硅橡胶两类。通用硅橡胶接近火焰时，虽然不会立即燃烧，但其一旦着火就会持续燃烧下去，要使硅橡胶制品具有难燃性和自熄性能，就必须给硅橡胶中掺入适量的阻燃剂。硅橡胶阻燃多数是采用无卤阻燃剂的方式，无卤阻燃剂主要有：(1)氢氧化铝和氢氧化镁等无机填充型阻燃剂，该类阻燃剂存在添加量大，耐热性能较差，对制品物理性能影响较大等问题；(2)氮系阻燃剂，也是要比较大的添加量；(3)磷氮系阻燃剂，阻燃效率比较高，但许多都存在阻燃剂容易析出，耐热性差的问题；(4)铂系阻燃体系，主要缺点是价格昂贵，且单独用阻燃效果并不理想，需要复配其它阻燃剂一起使用。前面所列的各类阻燃剂，对于制作比较厚(厚度在2毫米以上)的阻燃硅橡胶制品，才能表现出较佳的阻燃效果，而对于要求制品是很薄的情况下，就无能为力了。另外的问题就是，有些论文或专利自称很好的问题解决方案，其中所用到的阻燃材料在市场上根本买不到，这样的技术发明也没有实际意义。
因此，发明一款能克服上述问题，原材料已经有工业化批量生产的，可以在市场上买到，而且阻燃效率又高的阻燃剂对于硅橡胶改性加工行业是很有必要的。
发明内容
本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。
一种硅橡胶无卤阻燃剂，包括由以下重量份的原料成分配制而成：焦磷酸哌嗪10～60份、三聚氰胺氰尿酸盐10～60份、二乙基次磷酸铝1～20份、硼酸锌1～10份和改性处理剂0.5～8份；所述改性处理剂包括乙烯基硅油、羟基硅油、含氢硅油、硅烷偶联剂KH570或硅油分散剂的至少一种。
优选地，所述焦磷酸哌嗪30～50份、三聚氰胺氰尿酸盐30～55份、二乙基次磷酸铝5～10份、硼酸锌3～8份、改性处理剂1～5份。
优选地，所述改性处理剂为含氢硅油和硅油分散剂。
一种硅橡胶无卤阻燃剂的制备方法，用于制备上述所述的一种硅橡胶无卤阻燃剂，包括如下步骤：
步骤1：把待加工处理的焦磷酸哌嗪投入到高速搅拌机中，启动搅拌，升温至125℃，加入适量的改性处理剂，继续搅拌10分钟，然后放料冷却；
步骤2：将步骤1所得物料转移到超微粉碎机进行粉碎加工，所得物料装包称重，标记为A料，留待后面使用；
步骤3：将待加工处理的三聚氰胺氰尿酸盐投入到高速搅拌机中，启动搅拌，在搅拌工程中加入适量的改性处理剂，再继续搅拌10分钟，然后转移到超微粉碎机进行粉碎加工,所得物料装包称重，标记为B料，留待后面使用；
步骤4：将A料、B料、二乙基次磷酸铝、硼酸锌和改性处理剂按设定的比例，计量称重后投入到混合机器中，启动搅拌，将各种料充分搅拌混合均匀，得到组成一致的一体化物料，即得所述的硅橡胶无卤阻燃剂。
一种硅橡胶无卤阻燃剂的应用，包括采用上述制备方法制备出来的一种硅橡胶无卤阻燃剂，具体为，准备邵氏硬度为40度硅橡胶生胶100克，在开炼机上混炼，并分次加入硅橡胶无卤阻燃剂50克，白炭黑20克，充分混炼均匀，然后，加入1克双二四硫化剂，充分混炼均匀，制成混炼胶，将混炼胶转入已经预热至120℃的平板硫化机中，硫化3～5分钟，即获得阻燃硅橡胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
提供一种适用于硅橡胶无卤阻燃的高效阻燃剂及其制备方法和应用，该阻燃剂通过磷酸哌嗪、三聚氰胺氰尿酸盐、二乙基次磷酸铝和硼酸锌按一定重量份配制而成，属于磷氮系阻燃剂，其阻燃效率高，可用于超薄材料的阻燃；同时它很好地克服了阻燃剂容易析出的问题，用其阻燃的硅橡胶制品，耐热性能良好，组成该阻燃剂的材料都是有工业化批量生产的材料。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
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。
本发明主要采用磷酸哌嗪、三聚氰胺氰尿酸盐、二乙基次磷酸铝、硼酸锌和改性处理剂按照一定重量份制成一种硅橡胶无卤阻燃剂，其中，
焦磷酸哌嗪是一种膨胀型阻燃剂，膨胀型阻燃剂是一种环保的绿色阻燃剂，不含卤素，也不采用氧化锑为协同剂，其体系自身具有协同作用。含膨胀型阻燃剂的塑料在燃烧时表面会生成炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效，具有优良的阻燃性能，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生，符合未来阻燃剂的研究开发方向，已经成为国内外最为活跃的阻燃剂研究领域之一。
三聚氰胺氰尿酸盐是由三聚氰胺和氰尿酸合成的盐，属于氮系列阻燃剂，具有粉末状和颗粒状两种形式，当用该产品阻燃的聚酰胺泡沫燃烧时，形成的碳泡沫层对聚合物起保护作用，绝热隔氧，添加了该产品，聚合物的烟密度和毒性气体可以大幅度减少，同时不产生刺激性卤化氢气体。
二乙基次膦酸铝被用作工程塑料的优秀无卤阻燃剂，如聚酰胺、聚酯、热固性塑料和弹性体。在UL94可燃性测试，灼热丝起燃温度(GWIT)和灼热丝可燃性指数(GWFI)测试以及漏电起痕指数(CTI)方面，二乙基次膦酸铝在玻纤增强聚酰胺6和66复合材料以及各种聚酯(PBT与PET)中展现出优异的性能。
硼酸锌是一种环保型的非卤素阻燃剂，无毒、低水溶性、高热稳定性、粒度小、比重小、分散性好等特点，作为一种高效阻燃剂被广泛应用在塑料、橡胶、涂料等领域。
因此，通过这四种成分的混合加工，能够制备处一种磷氮系阻燃剂，其阻燃效率高，可用于超薄材料的阻燃；同时它很好地克服了阻燃剂容易析出的问题，用其阻燃的硅橡胶制品，耐热性能良好，组成该阻燃剂的材料都是有工业化批量生产的材料。
制备一种环保型的非卤素阻燃剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1：把待加工处理的焦磷酸哌嗪投入到高速搅拌机中，启动搅拌，升温至125℃，加入适量的改性处理剂，继续搅拌10分钟，然后放料冷却；
步骤2：将步骤1所得物料转移到超微粉碎机进行粉碎加工，所得物料装包称重，标记为A料，留待后面使用；
步骤3：将待加工处理的三聚氰胺氰尿酸盐投入到高速搅拌机中，启动搅拌，在搅拌工程中加入适量的改性处理剂，再继续搅拌10分钟，然后转移到超微粉碎机进行粉碎加工,所得物料装包称重，标记为B料，留待后面使用；
步骤4：将A料、B料、二乙基次磷酸铝、硼酸锌和改性处理剂按设定的比例，计量称重后投入到混合机器中，启动搅拌，将各种料充分搅拌混合均匀，得到组成一致的一体化物料，即得所述的硅橡胶无卤阻燃剂。
下面，将根据硅橡胶无卤阻燃剂的制备方法制备出来的硅橡胶无卤阻燃剂，通过具体实施例详细说明其应用。
【实施例1】
取所述A料30克，B料52克，二乙基次磷酸铝10克，硼酸锌8克，硅油分散剂1.5克，投入小型搅拌机中充分搅拌混合均匀，即得硅橡胶无卤阻燃剂。
取邵氏硬度为40度硅橡胶生胶100克，在开炼机上混炼，并分次加入阻燃剂50克，白炭黑20克，充分混炼均匀，然后加入1克双二四硫化剂，充分混炼均匀。
将上述混炼胶转入已经预热至120℃的平板硫化机中，硫化3～5分钟，即获得阻燃硅橡胶，可用于做阻燃及其它性能测试。
本例阻燃硅橡胶制品，可以达到1.6毫米UL-94之V-0级阻燃水平。
阻燃测试件相关性能测试结果如下表所示：
Figure BDA0003506051400000051
【实施例2】
取所述A料40克，B料48克，二乙基次磷酸铝6克，硼酸锌6克，硅油分散剂1.5克，投入小型搅拌机中搅拌混合均匀，即得硅橡胶无卤阻燃剂。
取邵氏硬度为40度硅橡胶生胶100克，在开炼机上混炼，并分次加入阻燃剂65克，白炭黑20克，充分混炼均匀，然后加入1克双二四硫化剂，充分混炼均匀。
将上述混炼胶转入已经预热至120℃的平板硫化机中，硫化3～5分钟，即获得阻燃硅橡胶，可用于做阻燃及其它性能测试。
本例阻燃硅橡胶制品，可以达到1.0毫米UL-94之V-0级阻燃水平。
阻燃测试件相关性能测试结果如下表所示：
Figure BDA0003506051400000052
【实施例3】
取A料100克，B料80克，二乙基次磷酸铝10克，硼酸锌10克，硅油分散剂3克，投入小型搅拌机中搅拌混合均匀，即得硅橡胶无卤阻燃剂。
取邵氏硬度为40度硅橡胶生胶100克，在开炼机上混炼，并分次加入阻燃剂95克，白炭黑20克，充分混炼均匀，然后加入1克双二四硫化剂，充分混炼均匀。
将上述混炼胶转入已经预热至120℃的平板硫化机中，硫化3～5分钟，即获得阻燃硅橡胶，可用于做阻燃及其它性能测试。
本例阻燃硅橡胶制品，可以达到0.5毫米UL-94之V-0级阻燃水平。
阻燃测试件相关性能测试结果如下表所示：(本例主要满足高阻燃性能要求，力学性能未测试)
Figure BDA0003506051400000061
综上所述，本发明硅橡胶无卤阻燃剂，是很适宜用作硅橡胶阻燃加工的，它可以满足阻燃制品在很薄的情况下仍然具有很好的阻燃效果的要求。同时经过对阻燃制品做阻燃剂耐水析出测试，也能证明本发明阻燃剂可以达到应用要求，需要特别指出的是本发明阻燃剂不适合用双二五硫化剂进行硫化。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新。

Claims (5)

1.一种硅橡胶无卤阻燃剂，其特征在于，包括由以下重量份的原料成分配制而成：焦磷酸哌嗪10～60份、三聚氰胺氰尿酸盐10～60份、二乙基次磷酸铝1～20份、硼酸锌1～10份和改性处理剂0.5～8份；所述改性处理剂包括乙烯基硅油、羟基硅油、含氢硅油、硅烷偶联剂KH570或硅油分散剂的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种硅橡胶无卤阻燃剂，其特征在于，所述焦磷酸哌嗪30～50份、三聚氰胺氰尿酸盐30～55份、二乙基次磷酸铝5～10份、硼酸锌3～8份、改性处理剂1～5份。
3.根据权利要求1所述的一种硅橡胶无卤阻燃剂，其特征在于，所述改性处理剂为含氢硅油和硅油分散剂。
4.一种硅橡胶无卤阻燃剂的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-4任一项所述的一种硅橡胶无卤阻燃剂，包括如下步骤：
步骤1：把待加工处理的焦磷酸哌嗪投入到高速搅拌机中，启动搅拌，升温至125℃，加入适量的改性处理剂，继续搅拌10分钟，然后放料冷却；
步骤2：将步骤1所得物料转移到超微粉碎机进行粉碎加工，所得物料装包称重，标记为A料，留待后面使用；
步骤3：将待加工处理的三聚氰胺氰尿酸盐投入到高速搅拌机中，启动搅拌，在搅拌工程中加入适量的改性处理剂，再继续搅拌10分钟，然后转移到超微粉碎机进行粉碎加工,所得物料装包称重，标记为B料，留待后面使用；
步骤4：将A料、B料、二乙基次磷酸铝、硼酸锌和改性处理剂按设定的比例，计量称重后投入到混合机器中，启动搅拌，将各种料充分搅拌混合均匀，得到组成一致的一体化物料，即得所述的硅橡胶无卤阻燃剂。
5.一种硅橡胶无卤阻燃剂的应用，其特征在于，包括采用权利要求4制备方法制备出来的一种硅橡胶无卤阻燃剂，具体为，准备邵氏硬度为40度硅橡胶生胶100克，在开炼机上混炼，并分次加入硅橡胶无卤阻燃剂50克，白炭黑20克，充分混炼均匀，然后，加入1克双二四硫化剂，充分混炼均匀，制成混炼胶，将混炼胶转入已经预热至120℃的平板硫化机中，硫化3～5分钟，即获得阻燃硅橡胶。
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