一種膨脹型阻燃硅橡膠及其制備方法技術

本發明專利技術公開了膨脹型阻燃硅橡膠及其制備方法。該方法將甲基乙烯基硅橡膠投入橡膠開煉機中，包輥，分２－４批交替添加氣相白炭黑和羥基硅油，混煉１０－３０分鐘，薄通，出片，將硅橡膠薄片在１８０－２００℃中熱處理，冷卻；將熱處理后的混煉膠重新投入開煉機中，加入炭化劑、炭化促進劑和膨脹劑，混煉均勻，最后加入硫化劑２，５－二甲基－２，５－二叔丁基過氧化己烷，在開煉機中薄通３－５次；混煉膠在平板硫化機上１５０－１８０℃下硫化８－３０分鐘后出片，再在熱鼓風干燥箱中１８０－２００℃下二段硫化２－６個小時，制得膨脹型阻燃硅橡膠；此硅橡膠具有良好的阻燃性能和力學性能，可廣泛用于電子電氣、機械、化工等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及膨脹型阻燃硅橡膠及其制備方法，屬于橡塑改性與成型加工領域。技術背景硅橡膠具有無毒無味、耐高低溫、耐天候、電絕緣性能好等優點，在電子電氣、機械、汽車、化工、航空、航天、船舶等領域應用廣泛。但硅橡膠本身遇到明火會持續燃燒。硅橡膠的可燃性限制了其在國民經濟的各領域的應用。因此，開展硅橡膠的阻燃研究是一項具有重要意義的工作。對無鹵阻燃硅橡膠的研究開展非常廣泛。其中氫氧化鎂和氫氧化鋁已成為硅橡膠常用的無機阻燃劑。郭建華等研究了氫氧化鎂[有機硅材料，2006，20(4)：171-175]和氫氧化鋁[橡膠工業，2007，54(8)：471-474]對硅橡膠的阻燃性能的影響，發現添加60份有機硅改性氫氧化鎂時，硅橡膠的極限氧指數達到36％，而添加80份氫氧化鋁的硅橡膠的垂直燃燒等級達到FV-0級。雖然氫氧化鎂、氫氧化鋁等無機阻燃劑是硅橡膠優良的無鹵阻燃劑，但要達到對硅橡膠的阻燃目的常需要較大的添加量，而這會嚴重損害硅橡膠的力學性能和電絕緣性能，難以在硅橡膠的力學性能和阻燃性能之間取得平衡。采用膨脹型阻燃劑(IFR)具有阻燃效果好、低煙環保、用量少的特點，已逐漸成為橡膠塑料無鹵阻燃最為活躍的研究領域之一。膨脹型阻燃劑一般是以P、N、C為主要核心成分的復合阻燃劑(或單體阻燃劑)，主要是由成炭劑(炭源)、炭化促進劑(酸源)和膨脹劑(氣源)三部分組成，可用于多種易燃聚合物包括硅橡膠的阻燃。用IFR處理的聚合物燃燒時，聚合物表面形成一層均勻的炭質泡沫層，該層在凝聚相中起到隔熱、隔氧、抑煙和防熔滴的作用，且低毒、無腐蝕性氣體產生。文獻[趙杏梅.膨脹阻燃三元乙丙橡膠/聚丙烯熱塑性硫化膠的性能.合成橡膠工業，2006，29(6)：466-471]研究了由聚磷酸銨(APP)和季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)組成的膨脹阻燃體系對EPDM/PP彈性體性能的影響，發現當APP、PER、MEL三者的用量之比為30∶10∶10時，EPDM/PP彈性體的阻燃性能良好。但是加入APP或PER會導致EPDM/PP彈性體不能硫化，使彈性體的力學性能降低明顯，拉伸強度低于5.5MPa，扯斷伸長率低于250％。此外，該研究僅通過熱釋放速率和燃燒時間表征彈性體的阻燃性能，而未說明該阻燃體系是否達到高分子材料阻燃的一個關鍵指標即UL?94?V-0級。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術存在無機阻燃劑添加量大，高分子阻燃體系的力學性能不佳，且垂直燃燒等級不易達到UL?94?V-0級的缺點，提供一種阻燃劑用量較少，阻燃性能達到UL?94?V-0級，且力學性能優良的膨脹型阻燃硅橡膠。本專利技術的另一目的在于提供所述膨脹型阻燃硅橡膠的制備方法。一種膨脹型阻燃硅橡膠的制備方法，包括如下步驟：(1)將甲基乙烯基硅橡膠投入橡膠開煉機中，包輥，分2-4批交替添加氣相白炭-->黑和羥基硅油，混煉10-30分鐘，薄通，出片，將硅橡膠薄片在180-200℃中熱處理2-4個小時，冷卻；(2)將熱處理后的混煉膠重新投入開煉機中，加入炭化劑、炭化促進劑和膨脹劑，混煉均勻，最后加入硫化劑2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷，在開煉機中薄通3-5次，調大輥距至2-4mm，打卷出料；(3)混煉膠在平板硫化機上150-180℃下硫化8-30分鐘后出片，再在熱鼓風干燥箱中180-200℃下二段硫化2-6個小時，制得膨脹型阻燃硅橡膠；以質量百分比計，各原料的用量情況如下：甲基乙烯基硅橡膠??????????????????????47-67％；氣相白炭黑????????????????????????????11-28％；羥基硅油??????????????????????????????0.9-3.3％；2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷???0.9-2.6％；炭化劑????????????????????????????????2.4-6.5％；炭化促進劑????????????????????????????7.7-20.7％膨脹劑????????????????????????????????2.4-6.5％。為進一步實現本專利技術目的，所述炭化劑優選為季戊四醇、季戊四醇二聚體和/或季戊四醇三聚體。所述炭化促進劑為第一類炭化促進劑與第二類炭化促進劑中的一種或多種；所述第一類炭化促進劑聚磷酸銨和磷酸；所述第二類炭化促進劑為磷酸銨鹽。所述膨脹劑為三聚氰胺、雙氰胺和/或密胺。一種膨脹型阻燃硅橡膠，由上述方法制備。相對于現有技術，本專利技術具有如下優點和有益效果：膨脹型阻燃劑克服了氫氧化鎂或氫氧化鋁等阻燃劑用量大的缺點，具有阻燃劑添加量少，阻燃性能高(UL?94?V-0級)，硅橡膠的力學性能優于添加氫氧化鎂或氫氧化鋁的硅橡膠，硫化不受阻燃劑干擾等優點。而且膨脹型阻燃硅橡膠無毒環保，發煙量低，用途廣泛。本專利技術的膨脹型阻燃硅橡膠的加工性能良好，可廣泛用于電子電氣、汽車、機械、化工、航空、航天、船舶等領域。具體實施方式為更好地理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術作進一步的說明，但是本專利技術的實施方式不限如此。實施例1在本實施例中，膨脹型阻燃硅橡膠的制備方法包括以下步驟：將甲基乙烯基硅橡膠投入橡膠開煉機中，包輥，分2批交替添加氣相白炭黑和羥基硅油，混煉15分鐘，薄通，出片，將硅橡膠薄片在180℃熱鼓風干燥箱中熱處理4個小時，冷卻；將熱處理后的混煉膠重新投入開煉機中，加入季戊四醇、聚磷酸銨和三聚氰胺，混煉均勻，最后加入硫化劑2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷，在開煉機中薄通5次，調大輥距至2mm，打卷出料，混煉膠在平板硫化機上150℃下硫化30分鐘后出片，再在熱鼓風干燥箱中180℃下二段硫化6個小時。-->在本實施例中，膨脹型阻燃硅橡膠，以質量百分比計，各原料的用量情況如下：甲基乙烯基硅橡膠??????????????????????67.0％氣相白炭黑????????????????????????????11.0％；羥基硅油??????????????????????????????1.2％；2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷???1.2％；季戊四醇??????????????????????????????3.6％；聚磷酸銨??????????????????????????????12.4％；三聚氰胺??????????????????????????????3.6％。上述阻燃硅橡膠的力學性能和阻燃性能測試結果如表1所示：表1??300％定伸應力/MPa??2.8??參照GB/T?528-2009??拉伸強度/MPa??6.5??參照GB/T?528-2009??扯斷伸長率/％??520??參照GB/T?528-2009??撕裂強度/(kN/m)??17.5??參照GB/T?529-2008??硬度(邵A)/度??51??參照GB/T?531.1-2008??氧指數/％??28.9??參照GB/T?10707-2008??垂直燃燒等級(UL?94)??V-1??參照UL?94標準實例1中，膨脹型阻燃劑(季戊四醇、聚磷酸銨、三聚氰胺)總量為19.6％且氣相白炭黑用量為11％時，硅橡膠的阻燃等級達到UL?94?V-本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種膨脹型阻燃硅橡膠的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（１）將甲基乙烯基硅橡膠投入橡膠開煉機中，包輥，分２－４批交替添加氣相白炭黑和羥基硅油，混煉１０－３０分鐘，薄通，出片，將硅橡膠薄片在１８０－２００℃中熱處理２－４個小時，冷卻；（２）將熱處理后的混煉膠重新投入開煉機中，加入炭化劑、炭化促進劑和膨脹劑，混煉均勻，最后加入硫化劑２，５－二甲基－２，５－二叔丁基過氧化己烷，在開煉機中薄通３－５次，調大輥距至２－４ｍｍ，打卷出料；（３）混煉膠在平板硫化機上１５０－１８０℃下硫化８－３０分鐘后出片，再在熱鼓風干燥箱中１８０－２００℃下二段硫化２－６個小時，制得膨脹型阻燃硅橡膠；以質量百分比計，各原料的用量情況如下：甲基乙烯基硅橡膠　４７－６７％；氣相白炭黑　１１－２８％；羥基硅油　０．９－３．３％；２，５－二甲基－２，５－二叔丁基過氧化己烷　０．９－２．６％；炭化劑　２．４－６．５％；炭化促進劑　７．７－２０．７％；膨脹劑　２．４－６．５％。

【技術特征摘要】
1.一種膨脹型阻燃硅橡膠的制備方法，其特征在于包括如下步驟：(1)將甲基乙烯基硅橡膠投入橡膠開煉機中，包輥，分2-4批交替添加氣相白炭黑和羥基硅油，混煉10-30分鐘，薄通，出片，將硅橡膠薄片在180-200℃中熱處理2-4個小時，冷卻；(2)將熱處理后的混煉膠重新投入開煉機中，加入炭化劑、炭化促進劑和膨脹劑，混煉均勻，最后加入硫化劑2，5-二甲基-2，5-二叔丁基過氧化己烷，在開煉機中薄通3-5次，調大輥距至2-4mm，打卷出料；(3)混煉膠在平板硫化機上150-180℃下硫化8-30分鐘后出片，再在熱鼓風干燥箱中180-200℃下二段硫化2-6個小時，制得膨脹型阻燃硅橡膠；以質量百分比計，各原料的用量情況如下：甲基乙烯基硅橡膠??????????????????????47-67％；氣相白炭黑????????????????????????????11-28％；羥基硅油?????????????????????????????...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭建華，曾幸榮，許傳臻，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：81