[發明專利]高熱穩定性阻燃硅橡膠復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310200490.5
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103275495A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 杜有成;王錦成;孫一博;潘晨;趙雯
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08K13/02;C08K3/34;C08K5/14;C08K5/544;C08K5/5435;C08K5/09
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術領域

本發明涉及一種阻燃硅橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

甲基乙烯基硅橡膠是無色、無臭、無毒、無機械雜質的膠狀物，生膠按需要加入適當的補強劑、結構控制劑、硫化劑等助劑一起混煉，然后升溫模壓成型或擠出成型做成各種制品。其制品具有優良的電絕緣性，抗電弧、電暈、電火花能力強，防水、防潮、抗沖擊力、抗震性好，具有生理惰性，透氣性等性能。主要用于航空、儀表、電子電器、航海、冶金、機械、汽車、醫療衛生等部門。

但硅橡膠本身易燃，這在一定程度上限制了其在電子電氣、汽車和航空航天等領域的應用，因此需要對硅橡膠改性以擴大其應用范圍。阻燃硅橡膠的研究已取得了一定進展。傳統的鹵素類阻燃劑可以達到很好的阻燃效果，但其在燃燒過程中會釋放有毒的鹵化氫氣體，易對人體、環境造成危害；而無機阻燃填料往往需要很高的添加量才能滿足阻燃要求，這會影響材料的使用性能。從阻燃效果和性價比看，今后阻燃劑的發展方向是無鹵、低煙、低毒、低腐蝕和價廉。

近年來聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料的研究發展相當迅速，不論是從學術角度考慮，還是從工業化生產出發，都已引起人們的廣泛關注。納米復合材料不但能加強材料自身的一些性能，例如：熱穩定性、阻隔性能、力學性能和降解性能等，而且能賦予材料一些新的功能，如阻燃、抗菌、耐輻射、磁性等。

蒙脫土又稱微晶高嶺土，是膨潤土的主要成份。在電子顯微鏡下觀察，晶體屬單斜晶系，一般呈不規則片狀。顏色為白色帶淺灰，有時帶淺藍或淺紅色，光澤暗淡，具有很強的吸附能力和離子交換能力，同時還具有高度的膠體性、可塑性和粘結力。目前，蒙脫土中常用的有機插層劑為季銨鹽類表面活性劑，但經其改性后蒙脫土的層間距和熱穩定性能增大程度有限，因此，對聚合物的力學、熱穩定和阻燃性能的提高效果不顯著。

發明內容

本發明的目的是提供一種高熱穩定性阻燃硅橡膠復合材料及其制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。

本發明的高熱穩定性阻燃硅橡膠復合材料，組分和重量份為：

甲組份為甲基乙烯基硅橡膠生膠，可采用商業化的產品，如藍星有機硅（上海）有限公司生產的高溫硫化型硅橡膠PV系列產品。

乙組份為過氧化物，優選2，4-二特丁基過氧己烷，可采用商業化的產品，如藍星有機硅（上海）有限公司生產的高溫硫化型硅橡膠PV系列產品。

所述的柱撐蒙脫土為一類經改性的非金屬多孔硅酸鹽礦物，主要的礦物成分為含90～95%蒙脫土的層狀硅酸鹽，該層狀硅酸鹽層間為水合二氧化硅支撐骨架脫水形成的穩定的二氧化硅支撐骨架。可采用文獻（周春暉,李慶偉,葛忠華.層間模板劑導向合成新型多孔蒙脫石材料的研究，無機材料學報,2003,18(6):1299-1306）所報道的方法進行制備。

所述硅烷偶聯劑為KH540（3-氨基丙基三甲氧基硅烷）、KH550（3-氨基丙基三乙氧基硅烷）、KH560（γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷）或KH570（γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷）中的一種以上。

本發明的硅橡膠復合材料的制備方法包括如下步驟：

（1）將甲基乙烯基硅橡膠生膠和柱撐蒙脫土在開煉機上混煉20～30分鐘；

（2）加硅烷偶聯劑和硬脂酸，混煉15～20分鐘；

（3）加入2，4-二特丁基過氧己烷，混煉20～40分鐘后出片；

（4）將上述膠片在平板硫化機上硫化，硫化條件為170～180℃×20～30分鐘，可制得本發明的高熱穩定性能阻燃硅橡膠復合材料。

本發明所采用的蒙脫土，由于經過柱撐改性及硅烷等偶聯劑的包覆，大大增加了其化學反應的接觸面及活性，提高了蒙脫土的熱穩定性及與聚合物基體的相容性。將其應用于硅橡膠中，可均勻分散在基體中，產品的拉伸強度、斷裂伸長率、耐熱及阻燃性能等都得到顯著提高，因此其應用前景十分廣闊。

具體實施方式

按GB/T1701-2001、UL-94-2006及《聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料理論與實踐》（漆宗能，尚文宇編著，化學工業出版社，2002）規定的熱失重法，測試硅橡膠及其復合材料的力學性能、熱失重中心溫度及阻燃性能。

對比例1

在100克甲基乙烯基硅橡膠生膠中加入0.5克2，4-二特丁基過氧己烷，混煉20分鐘，出片，在平板硫化機上硫化，硫化條件為170℃×20分鐘，可制得普通硅橡膠材料。

硅橡膠材料的拉伸強度、斷裂伸長率、熱失重中心溫度、UL-94測試結果見表1。

對比例2