[發明專利]一種膨脹可瓷硅橡膠復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710614579.4
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107201044A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 張勝;黃雨薇;李建華;谷曉昱;楊玉瑩
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/04;C08K3/36;C08K3/26;C08K3/40
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技術領域

本發明涉及一種膨脹可瓷硅橡膠復合材料及其制備方法，屬于橡膠材料技術領域。

技術背景

硅橡膠是以Si-O為主鏈的一類特殊的聚合物兼具無機性質和有機性質，因為其具有無機硅氧鍵和側鏈有機基團(R)的結構，是一種應用范圍特別廣的彈性高分子材料，既作為特種材料應用在軍事、航空等領域，也用在國民經濟的各行各業，比如化工、機械制造、紡織造紙等。可瓷化復合材料的性能和普通高分子材料性能一樣，但與普通材料遇高溫分解成無強度的粉末或氣體不同，這種材料在高溫環境下可以陶瓷化，形成的陶瓷結構能夠自支撐甚至可以抵御一定的外力侵蝕。硅橡膠在高溫降解產生大量SiO₂，可以作為陶瓷化材料的基礎物質，覆蓋在物體表面，但是產生的SiO₂呈粉末狀，強度太低，沒有固定形狀，微弱的外力即可使之瓦解，因此需添加成瓷填料，來形成具有一定強度的瓷化物。

火災容易造成原有結構的完整性防火性等性能的破壞，火災發生后火和煙氣，毒性氣體往往通過電纜、電線和各類管道等穿越的孔洞向鄰近空間擴散，使火災事故擴大，造成嚴重后果。因此采用膨脹防火密封材料封堵各種開口，可形成被動防火系統，以阻止火災蔓延和防止有毒氣體擴散，將火災控制在一定的范圍內。傳統的防火密封材料防火效率低、膨脹性小、密封效果差。

硅橡膠具有熱穩定性高、熱釋放速率低、成炭率高、無毒、耐高低溫和耐老化等優點，適合做電線電纜等貫穿用阻燃密封材料；但硅橡膠本身具有一定可燃性且基本上沒有密封膨脹性，這在一定程度上限制了其在阻燃領域的應用，現有技術的陶瓷硅橡膠不能滿足此領域的膨脹密封要求，因此探索膨脹成瓷硅橡膠復合材料逐漸成為人們研究的重點。

發明內容

針對上述提到的現有技術的問題，本發明提供一種膨脹可瓷硅橡膠復合材料及其制備方法，所述的硅橡膠復合材料在常溫下和硅橡膠性能一樣，但在高溫環境下可以膨脹成瓷化，外部形一層致密的陶瓷結構能夠自支撐甚至可抵御一定的外力侵蝕，內部形成蓬松有孔的堅硬炭層，在某些領域可封閉開口，從而保護其內部，并且其加工工藝與普通的高分子材料一致。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種一種膨脹可瓷硅橡膠復合材料，其包括具有下述份數為：

甲基乙烯基硅橡膠生膠100份

補強填料20-30份

成瓷填料10-20份

甲基硅油0-8份

助熔填料0-40份

硫化劑2-4份。

上述的膨脹可瓷硅橡膠復合材料，其特征在于所述的甲基乙烯基硅橡膠的分子量大于50萬；所述的補強填料為碳酸鈣、白炭黑、氧化鋅、二氧化鈦中的一種或者其組合，所述的成瓷填料為云母、高嶺土、次磷酸鋁、三聚磷酸鋁、氧化鋁中的至少一種；所述的助熔劑為熔點為500攝氏度和400攝氏度的玻璃粉比例為1:1的混合物。上述所說的硫化劑為2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷(俗稱雙2,5)、2,4- 二氯化氧化苯甲酰(俗稱雙2,4)、或者過氧化二異丙苯(俗稱DCP)中的一種或其組合。

所述的膨脹可瓷硅橡膠復合材料，其中特征在于通過以下方法制備得到：

1)將0-20份成瓷填料在烘箱中80℃下干燥7h，以備后續使用；

2)將上述的100份硅橡膠、補強填料20-30份、成瓷填料10-20份、助熔填料0-40份在雙棍中混煉均勻；

3)將0-8份甲基硅油加入在雙棍中混煉均勻；

4)將2-4份硫化劑加入到混煉均勻的橡膠中，出片；

5)將混煉好的硅橡膠在160℃，15Mpa壓力下，硫化12分鐘制成試片及圓柱體，分別測試其力學性能，膨脹成瓷性能。

本發明的優點與效果是：

本發明具有一定的阻燃性能，同時再添加填料后，硅橡膠的力學性能也沒有顯著影響，本發明膨脹可瓷硅橡膠使用的白炭黑及碳酸鈣是制備硅橡膠中普遍使用的填料，其除了能對硅橡膠起補強作用外，也可以通過稀釋可燃物濃度、提高硅橡膠分子間的相互作用力來提高硅橡膠的熱穩定性，對硅橡膠的成瓷具有重要作用。助熔劑為兩種溫度玻璃粉的混合物其加入可有效降低瓷化溫度，使其在較低溫度下發生共晶反應，在外部形成一層致密堅硬的陶瓷化物包覆在聚合物表面，內部由于碳酸鈣及硅橡膠的分解，形成蓬松有孔的封閉結構炭層，從而堵塞開口，以減弱聚合物和熱源間的熱量傳遞。本發明可有效降低成本且能夠提高制備反應速度，提高生產效率，并且在較低溫度下實現硅橡膠的膨脹成瓷。

具體實施例