一種無鹵阻燃硅橡膠及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于硅橡膠技術領域，具體涉及一種無鹵阻燃硅橡膠及其制備方法與應 用。
【背景技術】
[0002] 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，電線電纜的用量迅速增長，電氣火災事故也頻頻發(fā)生，因此 對阻燃電線電纜的研制非常必要。傳統(tǒng)的耐火電纜是采用云母帶作為耐火層，但由于小截 面導體繞包云母帶相當困難，并且耐火試驗合格率低，這種耐火材料逐漸失去了市場。目前 我國用量最大的阻燃電纜是含氯阻燃電纜。含氯的鹵系阻燃材料在燃燒過程中產(chǎn)生大量的 濃煙及鹵化氫等有毒氣體，在某些場合已經(jīng)禁止使用。因此研制無鹵低煙、耐火的新型電纜 以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的耐火電纜已成了市場的迫切需求。
[0003] 硅橡膠兼有無機和有機性質(zhì)的高分子彈性體絕緣材料，具有很高的熱穩(wěn)定性。硅 橡膠比以碳為主鏈的橡膠燃燒時熱釋放速率低，火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷瑹o熔滴且純硅橡膠燃燒 時幾乎不生成有毒氣體，燃后會在表面形成陶瓷化的碳硅層，能阻止熱、氧交換和內(nèi)部可燃 物向外擴散以接觸熱、氧。由于其阻燃和耐高低溫方面的特殊性能，硅橡膠作為新型的電纜 材料進入了市場。但是硅橡膠可以陰燃，存在一定的安全隱患。特別是在高溫、發(fā)熱、高電 壓條件下工作，電纜對硅橡膠的阻燃性能提了更高的要求，因此研宄及制備具有良好阻燃 性能的硅橡膠在理論和應用方面都具有重要意義。
[0004] 目前添加阻燃劑是制備阻燃硅橡膠的主要方法。其中氫氧化鋁是常用的無機阻 燃劑，廣泛應用于電線電纜、運輸、電子電器和建筑等行業(yè)。但是氫氧化鋁阻燃劑達到一 定的添加量才能起到好的阻燃效果，這會降低基材的力學性能，而且增加成本。因此，尋 找氫氧化鋁的協(xié)同阻燃劑成為研宄熱點。另外，如何提高阻燃材料與硅橡膠的相容性，充 分發(fā)揮阻燃材料的性能也是本領域需要解決的難點。如在專利CN201210352368. 5即通 過六甲基二硅氮烷對氫氧化鋁表面進行改性來提高其與硅橡膠的相容性。另外在專利 CN200710046127. 7中公開了一種無鹵阻燃硅橡膠的制備方法，但該方法硫化組分復雜且制 備方法復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決以上現(xiàn)有技術的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種無鹵 阻燃硅橡膠的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述方法制備得到的無鹵阻燃硅橡膠。
[0007] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述無鹵阻燃硅橡膠在電線電纜料中的應用。
[0008] 本發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0009] 一種無鹵阻燃硅橡膠的制備方法，包括以下制備步驟：
[0010] (1)將100質(zhì)量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100質(zhì)量份白炭黑在雙輥開煉機上混煉 2~5分鐘，保持開煉機輥軸溫度為22~26 °C，得到基礎膠；
[0011] (2)往步驟（1)的基礎膠中添加20~60質(zhì)量份氫氧化鋁和20~60質(zhì)量份硼酸 鋅，混煉20~40分鐘，制得混煉膠；
[0012] (3)往步驟⑵的混煉膠中加入3~6質(zhì)量份硫化劑2, 4-二氯過氧化苯甲酰，于 120~135°C溫度硫化1~5分鐘后出片，得到無鹵阻燃硅橡膠。
[0013] 所述的白炭黑為氣相法白炭黑或沉淀法白炭黑。
[0014] 所述氫氧化鋁與硼酸鋅的質(zhì)量比優(yōu)選為2 :1。
[0015] 一種無鹵阻燃硅橡膠，通過以上方法制備得到。
[0016] 上述無鹵阻燃硅橡膠在電線電纜料中的應用。
[0017] 本發(fā)明的制備方法及所得到的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點及有益效果：
[0018] (1)本發(fā)明的硅橡膠阻燃性能優(yōu)異，在阻燃劑氫氧化鋁和硼酸鋅并用的基礎上，產(chǎn) 生協(xié)同阻燃效應，阻燃性能達到FV-I級；
[0019] (2)本發(fā)明的硅橡膠所用的阻燃劑主要是不含鹵素的氫氧化鋁和硼酸鋅，燃燒時 不會放出有毒氣體，不會帶環(huán)境帶來污染，屬于環(huán)保阻燃材料；
[0020] (3)本發(fā)明制備過程先通過冷煉得到基礎膠，再加入阻燃材料進行混煉得到混煉 膠，最后通過高溫硫化得到無鹵阻燃硅橡膠。該制備方法簡單，而且通過先加入阻燃材料再 硫化的工藝，阻燃材料粒徑均在10~13 μ m之間，其與硅橡膠的相容性好，能夠充分發(fā)揮阻 燃材料的性能。
[0021] (4)本發(fā)明的硫化過程是通過過氧化物2, 4-二氯過氧化苯甲酰的交聯(lián)反應而實 現(xiàn)，硫化工藝簡單，時間短，成本低。
[0022] (5)本發(fā)明使用的基礎膠是由質(zhì)量比為1:1的聚甲基乙烯基硅氧烷和白炭黑混煉 而成，硫化后拉伸性能優(yōu)異，添加阻燃劑后，其拉伸性能可滿足工業(yè)上對電線電纜的要求。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。 [0024] 實施例1
[0025] 將100質(zhì)量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100質(zhì)量份氣相法白炭黑在開煉機上混煉3 分鐘，保持輥軸溫度在22~26°C之間，然后依次加入20質(zhì)量份氫氧化鋁、40質(zhì)量份硼酸 鋅，混煉40分鐘，使得硅橡膠混煉均勻，再加入4質(zhì)量份的2, 4-二氯過氧化苯甲酰硫化劑， 混煉均勻后薄通3次，經(jīng)過120°C高溫硫化1分鐘，冷卻得到無鹵阻燃硅橡膠。
[0026] 實施例2
[0027] 將由100質(zhì)量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100質(zhì)量份沉淀法白炭黑在開煉機上混煉 2分鐘，保持輥軸溫度在22~26°C之間，然后依次加入30質(zhì)量份氫氧化鋁、30質(zhì)量份硼酸 鋅，混煉30分鐘，使得硅橡膠混煉均勻，再加入4質(zhì)量份的2, 4-二氯過氧化苯甲酰硫化劑， 混煉均勻后薄通4次，經(jīng)過120°C高溫硫化2分鐘，冷卻得到無鹵阻燃硅橡膠。
[0028] 實施例3
[0029] 將由100質(zhì)量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100質(zhì)量份沉淀法白炭黑在開煉機上混煉 5分鐘，保持輥軸溫度在22~26°C之間，然后依次加入60質(zhì)量份氫氧化鋁、60質(zhì)量份硼酸 鋅，混煉20分鐘，使得硅橡膠混煉均勻，再加入6質(zhì)量份的2, 4-二氯過氧化苯甲酰硫化劑， 混煉均勻后薄通4次，經(jīng)過135°C高溫硫化5分鐘，冷卻得到無鹵阻燃硅橡膠。
[0030] 實施例4
[0031] 將由100質(zhì)量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100質(zhì)量份沉淀法白炭黑在開煉機上混煉 4分鐘，保持輥軸溫度在22~26°C之間，然后依次加入40質(zhì)量份氫氧化鋁、20質(zhì)量份硼酸 鋅，混煉40分鐘，使得硅橡膠混煉均勻，再加入4質(zhì)量份的2, 4-二氯過氧化苯甲酰硫化劑， 混煉均勻后薄通5次，經(jīng)過120°C高溫硫化3分鐘，冷卻得到無鹵阻燃硅橡膠。
[0032] 本實施例制備而得的無鹵阻燃硅橡膠進行力學性能和阻燃性能測試，其中，拉伸 強度和斷裂伸長率按GB/T 528-1998測試，撕裂強度按GB/T 529-1999測試，硬度按GB/ T 531-1999測試，極限氧指數(shù)按GB 10707-1989測試，垂直燃燒性能（阻燃等級）按GB/T 13488-1992測定。測定結果如表1所示：
[0033] 表1產(chǎn)物性能測試結果
【主權項】
1. 一種無鹵阻燃硅橡膠的制備方法，其特征在于包括以下制備步驟： (1) 將100質(zhì)量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100質(zhì)量份白炭黑在雙輥開煉機上混煉2~ 5分鐘，保持開煉機輥軸溫度為22~26 °C，得到基礎膠； (2) 往步驟（1)的基礎膠中添加20~60質(zhì)量份氫氧化鋁和20~60質(zhì)量份硼酸鋅，混 煉20~40分鐘，制得混煉膠； (3) 往步驟⑵的混煉膠中加入3~6質(zhì)量份硫化劑2, 4-二氯過氧化苯甲酰，于120~ 135°C溫度硫化1~5分鐘后出片，得到無鹵阻燃硅橡膠。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種無鹵阻燃硅橡膠的制備方法，其特征在于：所述的白炭 黑為氣相法白炭黑或沉淀法白炭黑。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種無鹵阻燃硅橡膠的制備方法，其特征在于：所述的氫氧 化鋁與硼酸鋅的質(zhì)量比為2:1。
4. 一種無鹵阻燃硅橡膠，通過權利要求1~3任一項所述的方法制備得到。
5. 權利要求4所述的一種無鹵阻燃硅橡膠在電線電纜料中的應用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于硅橡膠技術領域，公開了一種無鹵阻燃硅橡膠及其制備方法與應用。所述的制備方法為：將100質(zhì)量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100質(zhì)量份白炭黑在雙輥開煉機上混煉3～5分鐘，保持開煉機輥軸溫度為22～26℃，得到基礎膠；然后加入20～60質(zhì)量份氫氧化鋁和20～60質(zhì)量份硼酸鋅，混煉20～40分鐘，制得混煉膠；最后加入3～6質(zhì)量份硫化劑2,4-二氯過氧化苯甲酰，于120～135℃溫度硫化1～5分鐘后出片，得到無鹵阻燃硅橡膠。本發(fā)明制得的硅橡膠具有良好的機械性能和阻燃性能，阻燃劑級別達到FV-1級，可以用于電線電纜料的制備。
【IPC分類】C08K3-36, C08K3-22, C08K5-14, C08K13-02, C08K3-38, H01B3-28, C08L83-07
【公開號】CN104877350
【申請?zhí)枴緾N201510278770
【發(fā)明人】薛鋒, 龍湘菊, 賈志欣
【申請人】華南理工大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月27日