本發(fā)明屬于高溫硫化硅橡膠材料領(lǐng)域,具體涉及一種高阻燃無鹵環(huán)保硅橡膠及其制備方法。
背景技術(shù):
:硅橡膠是一種兼具無機(jī)和有機(jī)性質(zhì)的高分子彈性體材料,其主鏈由硅原子和氧原子交替組成,所形成的硅氧鍵(-Si-O-)鍵能很大,比傳統(tǒng)橡膠的碳碳鍵(-C-C-)鍵能大得多,具有很高的熱穩(wěn)定性和非常好的耐候性,同時(shí)硅橡膠還具有熱釋放速率低、成炭率高、無毒、無煙的特點(diǎn),具備相對(duì)較好的阻燃性能。因此硅橡膠是航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用極廣的耐熱材料。但是,硅橡膠本身是可以燃燒的,在空氣中硅橡膠會(huì)發(fā)生陰燃現(xiàn)象。硅橡膠的很多使用環(huán)境要求其必須要具備很好的阻燃性能,因此研究高阻燃硅橡膠材料是非常必要的。雖然,采用一些手段可以提高硅橡膠的阻燃性,如鉑化合物、十溴二苯醚或者二苯乙烷作阻燃劑,申請?zhí)枮镃N200410077503.5、CN201310626801.4、CN201510064816.5、CN201310461092.9、CN200810196197.5、CN200910185447.X。但是這些阻燃劑在制造或者使用過程中會(huì)給環(huán)境帶來很大的污染,并且硅橡膠在很多使用場合是要求無鹵環(huán)保的(例如地鐵、汽車、建筑、醫(yī)院、航空航天等)。因此,研究既阻燃又無鹵的硅橡膠是十分必要的。雖然申請?zhí)朇N201410826700.6的專利公開了一種無鹵阻燃熱硫化硅橡膠,其極限氧指數(shù)能超過40%,垂直燃燒能達(dá)到FV-0級(jí),但是在該專利中使用了異氰酸酯,對(duì)人的身體健康有很大的危害。雖然申請?zhí)枮镃N201210257988.0的專利公開了一種環(huán)保阻燃硅橡膠的垂直燃燒能達(dá)到FV-0級(jí),但是未對(duì)氧指數(shù)進(jìn)行描述,并且其中添加了三聚氰胺,而三聚氰胺在高溫下能分解生成氰化物劇毒氣體。其它環(huán)保阻燃硅橡膠專利(CN201110348676.6、CN201310265272.X、CN201310267082.1、CN201310267097.8)對(duì)硅橡膠的阻燃性能都未進(jìn)行描述。因此研制一種既具有很高的阻燃性能,又不會(huì)對(duì)人的身體健康造成危害的阻燃無鹵環(huán)保硅橡膠非常必要。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的是提供一種阻燃性能優(yōu)異且環(huán)保的高阻燃無鹵環(huán)保硅橡膠;本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種高阻燃無鹵環(huán)保硅橡膠的制備方法。為了達(dá)到上述的技術(shù)效果,本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種高阻燃無鹵環(huán)保硅橡膠,包括下述質(zhì)量份的原料:硅橡膠100份;白炭黑20~60份;填料20~150份;阻燃劑10~60份;羥基硅油3~7份;硅烷偶聯(lián)劑2~5份;硫化劑0.5~1.5份。進(jìn)一步的技術(shù)方案是,所述的硅橡膠為分子量35萬~70萬的甲基乙烯基硅橡膠,其中乙烯基含量為0.07%~4%。進(jìn)一步的技術(shù)方案是,所述的白炭黑選自比表面積為150~400m2/g的氣相法白炭黑或比表面積為150~200m2/g的沉淀法白炭黑。進(jìn)一步的技術(shù)方案是,所述的羥基硅油為α,ω-二羥基聚二甲硅氧烷,動(dòng)力粘度為30~40mPa.s。進(jìn)一步的技術(shù)方案是,所述的填料為氫氧化鋁、氫氧化鎂中的至少一種。進(jìn)一步的技術(shù)方案是,所述的阻燃劑選自硼酸鋅、云母粉、硅微粉、可膨脹石墨、聚磷酸銨中的兩種或者兩種以上。進(jìn)一步的技術(shù)方案是,所述的硅烷偶聯(lián)劑選自γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的至少一種。進(jìn)一步的技術(shù)方案是,所述的硫化劑為2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷(簡稱雙2,5)、過氧化二(2,4-二氯苯甲酰)(簡稱雙2,4)中的一種。本發(fā)明還提供了所述的高阻燃無鹵環(huán)保硅橡膠的制備方法,依次包括以下步驟:步驟A:將硅橡膠、羥基硅油、硅烷偶聯(lián)劑在捏合機(jī)中攪拌2~5分鐘;步驟B:將白炭黑分多批次加入,每次加入后充分?jǐn)嚢杈鶆?;步驟C:將填料、阻燃劑分多批次加入,每次加入后充分?jǐn)嚢杈鶆?;步驟D:升溫至150~180℃,抽真空,攪拌1~2小時(shí),出膠得到硅橡膠混煉膠;步驟E:待硅橡膠混煉膠冷卻至室溫,在開煉機(jī)上加入硫化劑,薄通4~6次,下膠冷卻至室溫,放置超過16小時(shí);步驟F:將混煉膠進(jìn)行模壓成型,模壓成型條件如下:溫度160℃、時(shí)間10分鐘、壓力15~20MPa。下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋和說明。本發(fā)明針對(duì)硅橡膠無鹵阻燃體系,根據(jù)阻燃劑之間的相互作用,能夠在高溫下有效地吸收和稀釋熱量、形成碳層等,選取合適的阻燃劑組合配比,發(fā)揮阻燃劑之間以及阻燃劑與填料之間的協(xié)同效應(yīng);同時(shí)根據(jù)白炭黑和填料的種類及用量,選取合適的硅烷偶聯(lián)劑改善填料以及阻燃劑與硅橡膠的界面相容性,并通過恰當(dāng)?shù)幕鞜捁に噷?shí)現(xiàn)填料與阻燃劑在硅橡膠中的均分分散,在該混煉工藝中,通過分步多次加料,可以減少填料和阻燃劑的團(tuán)聚,提高其在硅橡膠中的分散性,并且通過在開煉機(jī)上的薄通剪切,可以進(jìn)一步促使填料和阻燃劑在硅橡膠中的均勻分散,使其阻燃效果的最大發(fā)揮,得到的硅橡膠混煉膠具有很好的阻燃性能。在本發(fā)明中,硅橡膠為分子量為35~70萬的甲基乙烯基硅橡膠,其中乙烯基含量為0.07%~4%。乙烯基含量太低,會(huì)影響硅橡膠硫化速度和交聯(lián)度,乙烯基含量太高會(huì)影響硅橡膠的熱穩(wěn)定性。在本發(fā)明中,阻燃劑選自硼酸鋅、云母粉、硅微粉、可膨脹石墨、聚磷酸銨中的兩種或者兩種以上進(jìn)行任意復(fù)配。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例,所述的阻燃劑為硼酸鋅和硅微粉的混合物,且兩者的質(zhì)量比為15~20:10~15,優(yōu)選的,質(zhì)量比為15:10。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述的阻燃劑為硅微粉、云母粉、可膨脹石墨的混合物,且三者的質(zhì)量比為15~20:15~20:3~6;優(yōu)選的,三者的質(zhì)量比為20:20:5。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述的阻燃劑為硼酸鋅和聚磷酸銨的混合物,且兩者的質(zhì)量比為15~20:15~20;優(yōu)選的,質(zhì)量比為1:1。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,阻燃劑為硼酸鋅、云母粉、硅微粉的混合物,三者的質(zhì)量比為10~15:15~20:3~5,優(yōu)選的,三者的質(zhì)量比為15:20:5。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述的阻燃劑為硼酸鋅、聚磷酸銨、云母粉的混合物,三者的質(zhì)量比為15~20:15~20:15~20;優(yōu)選的是,質(zhì)量比為1:1:1。在本發(fā)明中,硅烷偶聯(lián)劑選自γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(KH570)、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)的一種或幾種。根據(jù)白炭黑的種類和用量不同,以及填料的用量不同,硅烷偶聯(lián)劑的用量不同。一般情況下,白炭黑和填料越多,所用硅烷偶聯(lián)劑的用量越多;相同用量情況下,氣相法白炭黑所用硅烷偶聯(lián)劑的用量比沉淀法白炭黑多。高阻燃無鹵環(huán)保硅橡膠的氧指數(shù)和垂直燃燒等級(jí)測試方法采用GB/T10707-2008。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下的有益效果:本發(fā)明的產(chǎn)品經(jīng)過實(shí)際檢測具有良好的阻燃性能,極限氧指數(shù)大于48%,垂直燃燒等級(jí)FV-0級(jí),同時(shí)該產(chǎn)品無鹵環(huán)保。具體實(shí)施方式下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述和說明。高阻燃無鹵環(huán)保硅橡膠的制備方法如下:(1)將硅橡膠、羥基硅油、硅烷偶聯(lián)劑在捏合機(jī)中攪拌4分鐘;(2)將白炭黑分5次加入,每次加入后攪拌15分鐘;(3)將填料、阻燃劑分4次加入,每次加入后攪拌30分鐘;(4)升溫至160℃,抽真空,攪拌2小時(shí),出膠得到硅橡膠混煉膠;(5)待硅橡膠混煉膠冷卻至室溫,在開煉機(jī)上加入硫化劑,薄通5次,下膠冷卻至室溫,放置超過16小時(shí);(6)將混煉膠進(jìn)行模壓成型,模壓成型條件如下:溫度160℃、時(shí)間10分鐘、壓力20MPa。實(shí)施例1-5按照上述的制備方法制備,其原材料的質(zhì)量份如表所示:表1:實(shí)施例1-5的組分及質(zhì)量份注:上述表格中實(shí)施例4中硅橡膠的分子量為“65萬:35萬=9:1”表示的含義為分子量為65萬的硅橡膠與分子量為35萬的硅橡膠的摩爾比為9:1。上述表格中實(shí)施例1和2中硅橡膠的乙烯基含量為“0.16%:0.07%=9:1”表示的含義為乙烯基含量為0.16%的硅橡膠與乙烯基含量為0.07%的硅橡膠的摩爾比為9:1。上述表格中實(shí)施例5中硅橡膠乙烯基含量為“0.15%:4%=9.5:0.5”表示的含義為乙烯基含量為0.15%的硅橡膠與乙烯基含量為4%的硅橡膠的摩爾比為9:1。采用GB/T10707-2008對(duì)實(shí)施例1-5硅橡膠的氧指數(shù)和垂直燃燒等級(jí)進(jìn)行測試,其結(jié)果如表2所示。表2:實(shí)施例1-5的阻燃性能測試結(jié)果項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5氧指數(shù)%4747>484845垂直燃燒等級(jí)FV-0FV-0FV-0FV-0FV-0拉伸強(qiáng)度MPa6.15.55.26.36.1斷裂伸長率%235205217220223盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述,上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式,本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制,應(yīng)該理解,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式,這些修改和實(shí)施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3