一種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠及其制備方法，將甲基乙烯基硅膠加入捏合機中進行攪拌；逐步添加硅氮烷處理氣相法白炭黑；加入偶聯劑、硅油、羥基硅油進行攪拌；加熱至150℃加熱20?40min并抽真空150?180min；出料冷卻；加入捏合機中，并添加硅氮烷、阻燃劑、硼酸鋅及耐熱添加劑攪勻，出料冷卻；開煉機添加硫化劑。相比一般的耐高溫硅膠，本專利涉及到的硅膠除了具有耐高溫性能，還具有阻燃性能。阻燃方面：在消防安全方面具有明顯的優勢，即煙密度低，煙霧毒性較弱以及腐蝕性較弱，與含有鹵素/銻阻燃體系的化合物相比，具有良好的經濟性和機械性能，較弱的腐蝕性在處理階段以及在發生火災時都有明顯的優勢。
【專利說明】
一種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及硅橡膠相關技術領域，具體的說是一種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 硅橡膠是一種兼具無機和有機性質的高分子材料，主鏈由Si-0-Si鍵交替而成，側 鏈則是以Si-c鏈連接的各種有機取代基。硅橡膠由于其自身特殊的主鏈結構，具有一定的 優良特性。
[0003] 硅橡膠作為一種合成橡膠具有優異的耐熱性、耐寒性、電氣特性、絕緣性和生理惰 性等特點，在國民經濟的各個領域得到廣泛應用。硅橡膠雖可以在200°C高溫下可連續使用 10000小時，但在更高的溫度要求情況下就不能應用了，限制了其在一些需要高溫工況作業 的交通工具、家用電器、電子電氣和航空航天器等領域的應用。因此，硅膠的耐高溫性能需 要進一步提升，以擴大其應用領域。目前有些加入金屬氧化物的耐高溫硅膠，可以在300°C 以內使用。但是阻燃性能不佳。
[0004]在目前現有的阻燃硅膠技術中，很多阻燃硅橡膠中使用含有鹵素的阻燃材料，阻 燃效果很好，但是在明火點燃的同時會有刺鼻氣味或者有毒有害氣體產生。而另一類添加 金屬氫氧化物類阻燃劑的硅橡膠則存在密度偏大，強度較低等缺陷，導致應用范圍受局限。 因此，開發可以在300°C甚至以上溫度條件下使用，并且在明火點燃的情況下不燃燒的耐高 溫阻燃性硅橡膠已成為必然趨勢。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是為了彌補現有技術的不足，提供了一種新型耐高溫阻燃環保硅橡 膠及其制備方法。
[0006] 為了達到本發明的目的，技術方案如下：
[0007] -種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠，其特征在于，按重量份數計，包括組分：
[0008] 甲基乙烯基硅膠100份
[0009] 硅氮烷處理氣相法白炭黑30-50份 [0010]硅烷偶聯劑1-3份
[0011]硅油 5-15 份 [0012] 羥基硅油5-10份 [0013] 硅氮烷1-5份
[0014] 耐熱助劑1-5份
[0015] 阻燃劑10-60份
[0016] 硼酸鋅5-30份。
[0017] 優選地，所述硅氮烷為環硅氮烷。
[0018] 優選地，所述環硅氮烷為芳烴基硅氮烷。
[0019] 優選地，所述硅氧烷為八甲基環四硅氧烷、環戊硅氧烷、環三硅氧烷、環四硅氧烷、 六甲基環三硅氮烷、八甲基環四硅氮烷、N甲基環硅氮烷、六甲基環三硅氮烷或六苯基環三 硅氮烷中的任意一種或幾種。
[0020] 優選地，所述硅氧烷為四甲基二乙烯基硅氮烷、七甲基二硅氮烷中的任意一種或 幾種。
[0021] -種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠的制備方法，其特征在于，包括步驟：
[0022] 將甲基乙烯基硅膠生膠100份加入捏合機，啟動攪拌，混煉8-15分鐘；
[0023] 停機添加硅氮烷處理氣相法白炭黑15--20份，同時加入偶聯劑1-3份、硅油5-15 份、羥基硅油1 一3份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪拌；
[0024] 成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑10-20份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟 動攪拌；
[0025] 成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑5-10份，同時添加羥基硅油4 一 12份， 合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪拌；
[0026]加熱升溫至160°C后關閉加熱裝置，繼續混煉90分鐘；
[0027]出料冷卻待用；
[0028]膠料冷卻至室溫后再次加入捏合機中，添加阻燃劑10-60份混煉20分鐘；
[0029] 添加硅氮烷1 一5份、硼酸鋅5-30份混煉20分鐘；
[0030]添加耐熱添加劑1 一5份混煉約10分鐘至攪拌均勻后出料冷卻；
[0031 ]開煉機打卷混煉至表面光滑后過濾機過濾包裝。
[0032] 添加芳烴類環硅氮烷，環硅氮烷參與反應交聯在硅氧烷長鏈里面，側鏈引入少量 體積較大的基團，位阻增大使主鏈不易遇熱成環分解。環硅氮烷是可以阻止硅膠長鏈發生 開鏈反應的，相當于交聯在硅氧烷長鏈里面，硅氮烷是消除活性羥基基團，防止發生解鏈反 應的。
[0033]本發明具有的有益效果：
[0034]相對比一般的耐高溫硅膠，本專利涉及到的硅膠除了具有耐高溫性能，還具有阻 燃性能。在阻燃方面，本發明研制的硅膠在消防安全方面具有明顯的優勢，即煙密度低，煙 霧毒性較弱以及腐蝕性較弱，與含有鹵素/銻阻燃體系的化合物相比，具有良好的經濟性和 機械性能，較弱的腐蝕性在處理階段以及在發生火災時都有明顯的優勢。
[0035]本發明得到的硅橡膠拉伸強度在5.5-7. IMPa，伸長率在200~300%之間，撕裂強 度在15~25KN/M之間，可長期高溫環境下使用，在300°C72小時熱處理后，硬度變化率20% ~40%，強度變化率-30%~-20%，撕裂變化率-20%~-60%在明火點燃下，5mm寬2mm厚硅 膠條離火熄滅。具有較好的可應用性。
【具體實施方式】
[0036]下面結合實施例對本發明作進一步描述，但本發明的保護范圍不僅僅局限于實施 例。
[0037] 實施例1
[0038] -種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠的制備方法，包括步驟：
[0039]將甲基乙烯基硅膠生膠100份加入捏合機，啟動攪拌，混煉8-15分鐘；
[0040] 停機添加硅氮烷處理氣相法白炭黑15份，同時加入偶聯劑1份、硅油5份、羥基硅油 1份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪拌；
[0041] 成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑10份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪 拌；
[0042] 成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑5份，同時添加羥基硅油4份，合上缸蓋 通氮氣5分鐘后啟動攪拌；
[0043]加熱升溫至160°C后關閉加熱裝置，繼續混煉90分鐘；
[0044] 出料冷卻待用；
[0045] 膠料冷卻至室溫后再次加入捏合機中，添加阻燃劑10份混煉20分鐘；添加八甲基 環四硅氮烷2份、硼酸鋅5份混煉20分鐘；
[0046] 添加耐熱添加劑1份混煉約10分鐘至攪拌均勻后出料冷卻；
[0047] 開煉機打卷混煉至表面光滑后過濾機過濾包裝。
[0048] 實施例2
[0049] -種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠的制備方法，包括步驟：
[0050] 將甲基乙烯基硅膠生膠100份加入捏合機，啟動攪拌，混煉8-15分鐘；
[0051] 停機添加硅氮烷處理氣相法白炭黑25份，同時加入偶聯劑3份、硅油15份、羥基硅 油2份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪拌；
[0052]成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑15份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪 拌；
[0053] 成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑10份，同時添加羥基硅油8份，合上缸蓋 通氮氣5分鐘后啟動攪拌；
[0054]加熱升溫至160°C后關閉加熱裝置，繼續混煉90分鐘；
[0055]出料冷卻待用；
[0056] 膠料冷卻至室溫后再次加入捏合機中，添加阻燃劑55份混煉20分鐘；添加2份N甲 基環硅氮烷、3份六甲基環三硅氮烷、硼酸鋅28份混煉20分鐘；
[0057] 添加耐熱添加劑4.5份混煉約10分鐘至攪拌均勻后出料冷卻；
[0058] 開煉機打卷混煉至表面光滑后過濾機過濾包裝。
[0059] 實施例3
[0060] 一種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠的制備方法，包括步驟：
[0061 ]將甲基乙烯基硅膠生膠100份加入捏合機，啟動攪拌，混煉8-15分鐘；
[0062] 停機添加硅氮烷處理氣相法白炭黑20份，同時加入偶聯劑2份、硅油10份、羥基硅 油3份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪拌；
[0063]成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑12份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪 拌；
[0064] 成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑8份，同時添加羥基硅油5份，合上缸蓋 通氮氣5分鐘后啟動攪拌；
[0065]加熱升溫至160°C后關閉加熱裝置，繼續混煉90分鐘；
[0066]出料冷卻待用；
[0067]膠料冷卻至室溫后再次加入捏合機中，添加三聚氰胺類阻燃劑40份混煉20分鐘； 添加2份四甲基二乙烯基硅氮烷、1份環戊硅氧烷、1份六苯基環三硅氮烷、硼酸鋅15份混煉 20分鐘；
[0068] 添加耐熱添加劑3份混煉約10分鐘至攪拌均勻后出料冷卻；
[0069] 開煉機打卷混煉至表面光滑后過濾機過濾包裝。
[0070] 實施例4
[0071] -種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠的制備方法，包括步驟：
[0072]將甲基乙烯基硅膠生膠100份加入捏合機，啟動攪拌，混煉8-15分鐘；
[0073] 停機添加硅氮烷處理氣相法白炭黑20份，同時加入偶聯劑2.5份、硅油8份、羥基硅 油3份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪拌；
[0074]成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑10份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪 拌；
[0075] 成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑5份，同時添加羥基硅油3份，合上缸蓋 通氮氣5分鐘后啟動攪拌；
[0076]加熱升溫至160°C后關閉加熱裝置，繼續混煉90分鐘；
[0077]出料冷卻待用；
[0078]膠料冷卻至室溫后再次加入捏合機中，添加三聚氰胺類阻燃劑25份混煉20分鐘； 添加2份六甲基環三硅氮烷、硼酸鋅15份混煉20分鐘；
[0079]添加稀土類耐熱添加劑2份混煉約10分鐘至攪拌均勻后出料冷卻；
[0080]開煉機打卷混煉至表面光滑后過濾機過濾包裝。
[0081 ] 根據GB/T531-1999、GB/T3690-2009等測試標準對本發明的硅橡膠以及現有市場 上的硅橡膠產品進行對比測試，測試結果如下：
[0082]
[0083]測試條件:試片一次硫化條件：175°C X 5min [0084] 硫化劑:活性含量80%的〃雙-2，5"，加入量0 · 65%
[0085] 注：一為不可測·
[0086]由測試結果可以看出，本發明制得的硅橡膠與市場產品相比，在拉伸強度、伸長率 和直角撕裂性能上面明顯更優異，并且達到了阻燃的標準。拉伸強度在5.5-7. IMPa，伸長率 在200~300%之間，撕裂強度在15~25KN/M之間，可長期高溫環境下使用。在300°C下72小 時熱處理后，硬度變化率20 %~40 %，強度變化率-30 %~-20 %，撕裂變化率-20 %~-60 %。在明火點燃下，5_寬2_厚硅膠條離火熄滅。具有較好的可應用性。
[0087]最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明而并非限制本發明所描述的技術 方案，因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發明已進行了詳細的說明，但是，本 領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換，而一切不脫離本 發明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍中。
【主權項】
1. 一種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠，其特征在于，按重量份數計，包括組分： 甲基乙烯基硅膠100份 硅氮烷處理氣相法白炭黑30-50份 硅烷偶聯劑1-3份 硅油5-15份 羥基硅油5-10份 硅氮烷1-5份 耐熱助劑1-5份 阻燃劑10-60份 硼酸鋅5-30份。2. 根據權利要求1所述的新型耐高溫阻燃環保硅橡膠，其特征在于，所述硅氮烷為環硅 氮烷。3. 根據權利要求2所述的新型耐高溫阻燃環保硅橡膠，其特征在于，所述環硅氮烷為芳 烴基硅氮烷。4. 根據權利要求2所述的新型耐高溫阻燃環保硅橡膠，其特征在于，所述硅氧烷為八甲 基環四硅氧烷、環戊硅氧烷、環三硅氧烷、環四硅氧烷、六甲基環三硅氮烷、八甲基環四硅氮 烷、N甲基環硅氮烷、六甲基環三硅氮烷或六苯基環三硅氮烷中的任意一種或幾種。5. 根據權利要求1所述的新型耐高溫阻燃環保硅橡膠，其特征在于，所述硅氧烷為四甲 基^乙烯基娃氣燒、七甲基^娃氣燒中的任意一種或幾種。6. -種新型耐高溫阻燃環保硅橡膠的制備方法，其特征在于，包括步驟： 將甲基乙烯基硅膠生膠100份加入捏合機，啟動攪拌，混煉8-15分鐘； 停機添加硅氮烷處理氣相法白炭黑15-20份，同時加入偶聯劑1-3份、硅油5--15份、羥 基硅油1 一3份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪拌； 成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑10-20份，合上缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪 拌； 成團后繼續添加硅氮烷處理氣相法白炭黑5-10份，同時添加羥基硅油4 一 12份，合上 缸蓋通氮氣5分鐘后啟動攪拌； 加熱升溫至160 °C后關閉加熱裝置，繼續混煉90分鐘； 出料冷卻待用； 膠料冷卻至室溫后再次加入捏合機中，添加阻燃劑10-60份混煉20分鐘； 添加硅氮烷1 一5份、硼酸鋅5-30份混煉20分鐘； 添加耐熱添加劑1 一5份混煉約10分鐘至攪拌均勻后出料冷卻； 開煉機打卷混煉至表面光滑后過濾機過濾包裝。
【文檔編號】C08L83/06GK105949790SQ201610532261
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月7日
【發明人】富宇, 劉承華
【申請人】五誼環保科技（上海）有限公司