CN114806180A - 一种低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物及其制备方法，该组合物由以下重量份数配比的原料制备而成：硅橡胶：10～50份、陶瓷粉：5～25份、助熔剂：1～10份、阻燃剂：10～30份、硫化剂：0.1～1份、补强剂：1～7.5份、硅油：0.5～5份，所述硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或若干种，所述陶瓷粉为云母粉、硼酸盐、低熔点玻璃粉、陶瓷纤维、硅灰石中的一种或若干种，所述助熔剂采用低熔点玻璃粉和硼酸盐。本发明提供的制备方法，工艺简洁、成本较低、品质容易控制、在常温下无毒、无味,并具有很好的机械性能,可以被加工成各种挤出产品和模压产品,适合规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及阻燃高分子材料技术领域，具体涉及低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物及制备方法。
背景技术
硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。硅橡胶(SR)具有优良的电性能、化学稳定性、耐湿耐水、耐高低温性能。在硅橡胶加入填料和其他添加剂，经硫化，成型(模压、挤压、压延)或注塑成型，可加工成密封圈、垫、电缆、护套等。
硅橡胶用于电缆等要求阻燃，由于硅橡胶分解产生大量SiO2，为复合材料的瓷化提供了物质基础，在硅橡胶里加入陶瓷粉和玻璃粉，在高温下陶瓷粉和玻璃粉形成坚硬致密的陶瓷体。
中国专利文件CN105754344A公开了一种陶瓷化硅橡胶及其制备方法,该陶瓷化硅橡胶是以硅橡胶为基体,添加氧化锌、滑石粉、白云母、硼酸锌、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁和硫化剂等制得,该硅橡胶具有一定的阻燃性,但是燃烧后得到的陶瓷体的力学性能低,不能承受外力的冲击,无法起到有效的耐火作用。
中国专利文件CN106832960A公开了一种陶瓷化阻燃耐火硅橡胶复合材料及其制备方法,该陶瓷化阻燃耐火硅橡胶复合材料是以硅橡胶为基体,添加聚磷酸铵、碳酸钙、硅酸盐填料、助熔剂和硫化剂制得,在1000℃燃烧得到发出清脆陶瓷声响的坚硬陶瓷体，聚磷酸铰热稳定性差。
因此，为降低阻燃添加量，提高力学性能，降低成瓷温度，本发明提出了一种新的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物及制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物及制备方法，通过对组分、配比及制备工艺的同步改进，以解决上述背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其是由以下重量份数配比的原料制备而成：硅橡胶：10～50份、陶瓷粉：5～25份、助熔剂：1～10份、阻燃剂：10～30份、硫化剂：0.1～1份、补强剂：1～7.5份、硅油：0.5～5份。
优选的，所述硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或若干种。
优选的，所述陶瓷粉为云母粉、硼酸盐、低熔点玻璃粉、陶瓷纤维、硅灰石中的一种或若干种。
优选的，所述助熔剂采用低熔点玻璃粉和硼酸盐。
优选的，所述硫化剂采用一二甲基一、一双叔丁基过氧基己烷俗称双-二五、一二氯过氧化苯甲酞俗称双-二四、过氧化二异丙苯俗称等双二五、铂硫化剂、偶氮二异丁氰等含一键或者一键能够产生自由基的化合物一种或若干种。
优选的，所述补强剂采用的是气相法白炭黑。
优选的，所述阻燃剂由无机阻燃剂和磷-氮阻燃剂的组合，所述无机阻燃剂包括Al(OH)3，Mg(OH)2、埃洛石纳米管、膨胀石墨、石墨烯、碳纳米管、ZnO、硼酸锌等，所述磷-氮阻燃剂包括焦磷酸哌嗪、多聚磷酸铵、三聚氰胺多聚磷酸盐等。
优选的，所述硅油粘度为10-1000厘泊。
前述低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将硅橡胶、助熔剂、阻燃剂、补强剂、硅油添加到捏合机中混炼，得到混合物；
S2：将陶瓷粉加入捏合机中，与由S1步骤制得的混合物混炼均匀，最终形成基础胶；
S3：将由S2步骤制得的基础胶添加到开炼机上开炼,然后加入硫化剂，即得陶瓷化硅橡胶；
S4：将由S3步骤制得的陶瓷化硅橡胶硫化加工成各种不同用途的橡胶制品。
本发明提供的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物及制备方法，具备以下有益效果：
(1)本发明通过对组合物的组分、配比及制备工艺的同步改进，降低阻燃添加量，提高力学性能，并降低成瓷温度。
(2)本发明通过在陶瓷粉的基础上添加助熔剂可以降低成瓷温度，以及通过添加埃洛石纳米管，以增强陶瓷体强度。
(3)、本发明通过添加的阻燃剂可提高硅橡胶力学性能。
(4)、本发明所制得的陶瓷化硅橡胶具有优异的阻燃性或自熄性,可以达到阻燃一级,不含卤素,低烟无毒,在高温下600-1200℃燃烧形成坚硬致密的陶瓷体,有优异的电绝缘性和耐火隔热作用，减少火灾造成的灾害。
(5)、本发明的制备方法，生产工艺简洁、成本较低、品质容易控制、在常温下无毒、无味,并具有很好的机械性能,可以被加工成各种挤出产品和模压产品,适合规模化生产。
附图说明
图1为本发明实施例低温陶瓷化硅橡胶复合材料制备的陶瓷体强度测试示意图；
图2为本发明实施例低温陶瓷化硅橡胶复合材料的陶瓷化硅橡胶经过1000℃烧蚀后形成的陶瓷体结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
参见附图1-2，本实施例提供的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，是由如下重量份数配比的原料制备而成：
硅橡胶：50份，硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或若干种；本实施例选择的为二甲基硅橡胶；
陶瓷粉：25份，陶瓷粉为云母粉、硼酸盐、低熔点玻璃粉、陶瓷纤维、硅灰石中的一种或若干种；本实施例选择的为云母粉；
助熔剂：10份，助熔剂采用低熔点玻璃粉和硼酸盐；
阻燃剂：30份，阻燃剂由无机阻燃剂和磷-氮阻燃剂的组合，所述无机阻燃剂包括Al(OH)3，Mg(OH)2、埃洛石纳米管、膨胀石墨、石墨烯、碳纳米管、ZnO、硼酸锌等，所述磷-氮阻燃剂包括焦磷酸哌嗪、多聚磷酸铵、三聚氰胺多聚磷酸盐等；本实施例选择的无机阻燃剂为Al(OH)3与埃洛石纳米管，磷-氮阻燃剂为焦磷酸哌嗪；
硫化剂：1份，硫化剂采用一二甲基一、一双叔丁基过氧基己烷俗称双-二五、一二氯过氧化苯甲酞俗称双-二四、过氧化二异丙苯俗称等双二五、铂硫化剂、偶氮二异丁氰等含一键或者一键能够产生自由基的化合物一种或若干种；本实施例采用的是一二甲基一、一双叔丁基过氧基己烷；
补强剂：7.5份，补强剂采用的是气相法白炭黑；
硅油：5份，硅油粘度为10-1000厘泊；
本发明实施例通过在陶瓷粉的基础上添加助熔剂以降低成瓷温度，以及通过添加埃洛石纳米管与Al(OH)3以增强陶瓷体强度，通过添加的阻燃剂可以提高硅橡胶力学性能；
前述低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将硅橡胶、助熔剂、阻燃剂、补强剂、硅油添加到捏合机中混炼，得到混合物；
S2：将陶瓷粉加入捏合机中，与由S1步骤制得的混合物混炼均匀，最终形成基础胶；
S3：将由S2步骤制得的基础胶添加到开炼机上开炼,然后加入硫化剂，即得陶瓷化硅橡胶；
S4：将由S3步骤制得的陶瓷化硅橡胶硫化加工成各种不同用途的橡胶制品；
本实施例所制得的陶瓷化硅橡胶，具有优异的阻燃性或自熄性,可以达到一级,不含卤素,低烟无毒,在高温下600-1200℃燃烧形成坚硬致密的陶瓷体,有优异的电绝缘性和耐火隔热作用，减少火灾造成的灾害，该制备方法生产工艺简洁、成本较低、品质容易控制、在常温下无毒、无味,并具有很好的机械性能,可以被加工成各种挤出产品和模压产品,适合规模化生产。
实施例二：
本发明实施例提供的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物及制备方法，其与实施例1基本上相同，其不同之处在于，该组合物是由如下重量份数配比的原料制备而成：
硅橡胶：10份，硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶；
陶瓷粉：5份，陶瓷粉为硼酸盐；
助熔剂：1份，助熔剂采用低熔点玻璃粉和硼酸盐；
阻燃剂：10份，所述无机阻燃剂为Mg(OH)2与埃洛石纳米管；
所述磷-氮阻燃剂为多聚磷酸铵；
硫化剂：0.1份，硫化剂采用一二氯过氧化苯甲酞；
补强剂：1份，补强剂采用的是气相法白炭黑；
硅油：0.5份，硅油粘度为100-1000厘泊。
本发明实施例通过在陶瓷粉的基础上添加助熔剂以降低成瓷温度，以及通过添加埃洛石纳米管与Mg(OH)2以增强陶瓷体强度，通过添加的阻燃剂可以提高硅橡胶力学性能；
前述低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将硅橡胶、助熔剂、阻燃剂、补强剂、硅油添加到捏合机中混炼，得到混合物；
S2：将陶瓷粉加入捏合机中，与由S1步骤制得的混合物混炼均匀，最终形成基础胶；
S3：将由S2步骤制得的基础胶添加到开炼机上开炼,然后加入硫化剂，即得陶瓷化硅橡胶；
S4：将由S3步骤制得的陶瓷化硅橡胶硫化加工成各种不同用途的橡胶制品；
本发明实施例所制得的陶瓷化硅橡胶具有优异的阻燃性或自熄性,可以达到一级,不含卤素,低烟无毒,在高温下700-1200℃燃烧形成坚硬致密的陶瓷体,有优异的电绝缘性和耐火隔热作用，减少火灾造成的灾害，该制备方法生产工艺简洁、成本较低、品质容易控制、在常温下无毒、无味,并具有很好的机械性能,可以被加工成各种挤出产品和模压产品,适合规模化生产。
实施例三：
本实施例提供的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其与实施例1基本上相同，其不同之处在于，该组合物是由如下重量份数配比的原料制备而成：
硅橡胶：25份，硅橡胶为甲基苯基乙烯基硅橡胶；
陶瓷粉：15份，陶瓷粉为低熔点玻璃粉；
助熔剂：5份，助熔剂采用低熔点玻璃粉和硼酸盐；
阻燃剂：20份，阻燃剂中的无机阻燃剂为埃洛石纳米管与膨胀石墨；所述磷-氮阻燃剂为三聚氰胺多聚磷酸盐；
硫化剂：0.5份，硫化剂采用过氧化二异丙苯俗称等双二五；
补强剂：3份，补强剂采用的是气相法白炭黑，
硅油：3份，硅油粘度为300-1000厘泊，本实施例通过在陶瓷粉的基础上添加助熔剂可以降低成瓷温度，以及通过添加埃洛石纳米管与膨胀石墨可以增强陶瓷体强度，通过添加的阻燃剂可以提高硅橡胶力学性能。
本发明实施例所制得的陶瓷化硅橡胶具有优异的阻燃性或自熄性,可以达到一级,不含卤素,低烟无毒,在高温下800-1200℃燃烧形成坚硬致密的陶瓷体,有优异的电绝缘性和耐火隔热作用，减少火灾造成的灾害，该制备方法生产工艺简洁、成本较低、品质容易控制、在常温下无毒、无味,并具有很好的机械性能,可以被加工成各种挤出产品和模压产品,适合规模化生产。
实施例四：
本发明实施例提供的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其与实施例1基本上相同，其不同之处在于，该组合物是由如下重量份数配比的原料制备而成：
硅橡胶：35份，硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶的1:1的混合物；
陶瓷粉：20份，陶瓷粉为陶瓷纤维与硅灰石的1:1的混合物；
助熔剂：8份，助熔剂采用低熔点玻璃粉和硼酸盐；
阻燃剂：25份，所述无机阻燃剂为埃洛石纳米管与石墨烯；碳纳米管、ZnO、硼酸锌等，所述磷-氮阻燃剂包括焦磷酸哌嗪、多聚磷酸铵、三聚氰胺多聚磷酸盐等，
硫化剂：0.65份，硫化剂采用一二甲基一、一双叔丁基过氧基己烷俗称双-二五、一二氯过氧化苯甲酞俗称双-二四、过氧化二异丙苯俗称等双二五、铂硫化剂、偶氮二异丁氰等含一键或者一键能够产生自由基的化合物一种或若干种，
补强剂：5份，补强剂采用的是气相法白炭黑，
硅油：4.5份，硅油粘度为10-1000厘泊，
本实施例通过在陶瓷粉的基础上添加助熔剂以降低成瓷温度，以及通过添加埃洛石纳米管与石墨烯以增强陶瓷体强度，通过添加阻燃剂以提高硅橡胶力学性能。
本发明实施例所制得的陶瓷化硅橡胶具有优异的阻燃性或自熄性,可以达到一级,不含卤素,低烟无毒,在高温下1000-1200℃燃烧形成坚硬致密的陶瓷体,有优异的电绝缘性和耐火隔热作用，减少火灾造成的灾害。
在其他实施例中，所述阻燃剂中的所述无机阻燃剂，还可以为埃洛石纳米管与碳纳米管、ZnO、硼酸锌等的混合物；所述的硫化剂还可以采用铂硫化剂、偶氮二异丁氰等含一键或者一键能够产生自由基的化合物一种或若干种。
应当说明的是，在本发明上述实施例记载的范围内，具体的组分、配比可以根据需要选择，均可以实现本发明记载的技术效果，故不再将其一一列出。
本发明通过对组合物的组分、配比及制备工艺的同步改进，降低阻燃添加量，提高力学性能，并降低成瓷温度。本发明提供的制备方法，生产工艺简洁、成本较低、品质容易控制、在常温下无毒、无味,并具有很好的机械性能,可以被加工成各种挤出产品和模压产品,适合规模化生产。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上所述，为本发明较佳的多个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其特征在于：其是由以下重量份数配比的原料制备而成：硅橡胶：10～50份、陶瓷粉：5～25份、助熔剂：1～10份、阻燃剂：10～30份、硫化剂：0.1～1份、补强剂：1～7.5份、硅油：0.5～5份。
2.根据权利要求1所述的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其特征在于：所述硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或若干种。
3.根据权利要求1所述的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其特征在于：所述陶瓷粉为云母粉、硼酸盐、低熔点玻璃粉、陶瓷纤维、硅灰石中的一种或若干种。
4.根据权利要求1所述的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其特征在于：所述助熔剂采用低熔点玻璃粉和硼酸盐。
5.根据权利要求1所述的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其特征在于：所述硫化剂采用一二甲基一、一双叔丁基过氧基己烷俗称双-二五、一二氯过氧化苯甲酞俗称双-二四、过氧化二异丙苯俗称等双二五、铂硫化剂、偶氮二异丁氰等含一键或者一键能够产生自由基的化合物一种或若干种。
6.根据权利要求1所述的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其特征在于：所述补强剂采用的是气相法白炭黑。
7.根据权利要求1所述的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其特征在于：所述阻燃剂由无机阻燃剂和磷-氮阻燃剂的组合，所述无机阻燃剂包括Al(OH)3，Mg(OH)2、埃洛石纳米管、膨胀石墨、石墨烯、碳纳米管、ZnO、硼酸锌等，所述磷-氮阻燃剂包括焦磷酸哌嗪、多聚磷酸铵、三聚氰胺多聚磷酸盐等。
8.根据权利要求1所述的低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物，其特征在于：所述硅油粘度为10-1000厘泊。
9.一种权利要求1～8任一项所述低温陶瓷化硅橡胶复合材料组合物的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
S1：将硅橡胶、助熔剂、阻燃剂、补强剂、硅油添加到捏合机中混炼，得到混合物；
S2：将陶瓷粉加入捏合机中，与由S1步骤制得的混合物混炼均匀，最终形成基础胶；
S3：将由S2步骤制得的基础胶添加到开炼机上开炼,然后加入硫化剂，即得陶瓷化硅橡胶；
S4：将由S3步骤制得的陶瓷化硅橡胶硫化加工成各种不同用途的橡胶制品。
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