[發(fā)明專利]一種阻燃硅橡膠材料以及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011424869.0
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112662184B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛帥偉;劉華夏;周侃
• 申請（專利權(quán)）人: 清遠(yuǎn)市普塞呋磷化學(xué)有限公司
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L85/02;C08K13/04;C08K7/26;C08K3/36;C08K5/09;C08K5/14;C08K3/34;C08G79/02;B29C35/02
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發(fā)明公布了一種阻燃硅橡膠材料以及制備方法。本發(fā)明阻燃硅橡膠材料包括如下重量份的制作原料：硅橡膠100份，補(bǔ)強(qiáng)劑40?65份，結(jié)構(gòu)控制劑8?15份，膨脹型磷氮阻燃劑15?40份，潤滑劑0.2?0.8份，過氧化物硫化劑1?5份。本發(fā)明使用膨脹型磷氮阻燃劑與阻燃協(xié)效劑進(jìn)行合理搭配，進(jìn)一步提高了炭層的隔熱隔氧效果，延緩或抑制燃燒體系中可燃物的分解，并且不會對力學(xué)性能造成負(fù)面影響。本發(fā)明阻燃硅橡膠的制備方法步驟(2)中將混煉膠經(jīng)過高溫靜置熱處理，既可使硅橡膠獲得更高的補(bǔ)強(qiáng)作用，又可將水分子和低分子化合物完全抽出；而且二段硫化可除去產(chǎn)品中的易揮發(fā)物，也使所述硅橡膠的力學(xué)性能和阻燃性能再次提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于阻燃技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃硅橡膠材料以及制備方法。

背景技術(shù)

硅橡膠自身的Si-O鍵能為370KJ/mol，遠(yuǎn)高于C-C鍵能，因此其自身具有較高的耐高低溫性。硅橡膠主鏈結(jié)構(gòu)為-Si-O-無機(jī)結(jié)構(gòu)，側(cè)基為羥基或其他元素，飽和度較高，具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性、耐輻射性、低吸濕性及生理惰性等，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、化工、航空、電子電氣、船舶等領(lǐng)域。但是，硅橡膠分子側(cè)鏈中含有大量的C元素和H元素，遇到高溫時其側(cè)鏈會產(chǎn)生氧化分解，端羥基會引發(fā)主鏈解扣式降解，并且硅-碳鍵開始斷裂，所以其本身仍具有一定的可燃性。目前，添加阻燃劑是改善硅橡膠阻燃性能的有效而簡單的方法。

從阻燃技術(shù)和阻燃機(jī)理角度考慮，目前市面上應(yīng)用最多的阻燃劑是鹵族類阻燃劑和鋁-鎂系阻燃劑。鹵族類阻燃劑由于阻燃效率高，價格低，用量少等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，但其在燃燒過程中會釋放大量的煙霧及有毒有害氣體，隨著社會的進(jìn)步和環(huán)保意識的增強(qiáng)，人類也對阻燃材料的無毒無鹵性提出一定的要求。氫氧化鋁和氫氧化鎂是較為常用的無機(jī)填料型阻燃劑，其大量使用可以適當(dāng)提高硅橡膠的氧指數(shù)等阻燃性能，但是由于其自身與硅橡膠的相容性較差，容易對力學(xué)性能造成不良影響。

膨脹型阻燃劑的阻燃機(jī)理主要是固相阻燃機(jī)理，由于其具有無鹵環(huán)保、阻燃效率高、易形成膨脹炭層等特點(diǎn)。其膨脹炭層既可以隔絕燃燒系統(tǒng)中的氧氣，又可以降低燃燒系統(tǒng)的溫度，還可以抑制或延緩可燃物的分解。目前市場采用的膨脹型阻燃劑大多是化學(xué)膨脹型阻燃劑，一般由酸源、氣源、炭源三種主要成分組成。此類阻燃劑的分子量較小，與基體間的相容性差，容易在硅橡膠基體中聚集成團(tuán)，并且各組分之間的配比混合理論沒有明確的研究進(jìn)展，從而直接降低了材料的機(jī)械性能，自身的易吸濕性也對其儲存帶來一定影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種阻燃硅橡膠材料以及制備方法，本發(fā)明所述阻燃硅橡膠材料具有優(yōu)異阻燃性能，還兼具環(huán)保性及良好力學(xué)性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種阻燃硅橡膠材料包括如下重量份的制作原料：硅橡膠100份，補(bǔ)強(qiáng)劑40-65份，結(jié)構(gòu)控制劑8-15份，膨脹型磷氮阻燃劑15-40份，潤滑劑0.2-0.8份，過氧化物硫化劑1-5份，所述膨脹型磷氮阻燃劑為聚雙三羥甲基丙烷硫代磷酰脲和聚雙三羥甲基丙烷磷酰脲中的至少一種。

膨脹型阻燃劑的阻燃機(jī)理主要是固相阻燃機(jī)理，具有無鹵環(huán)保、阻燃效率高、易形成膨脹炭層等特點(diǎn)。其膨脹炭層既可以隔絕燃燒系統(tǒng)中的氧氣，又可以降低燃燒系統(tǒng)的溫度，還可以抑制或延緩可燃物的分解。從阻燃機(jī)理來看，雙三羥甲基丙烷硫代磷酰脲和聚雙三羥甲基丙烷磷酰脲會在乙烯基硅橡膠接近分解時，酸源催化炭源脫水成炭，氣源釋放氣體形成膨脹炭層覆蓋在聚合物表面使得聚合物分解受阻。二者溫度的匹配使得此類阻燃劑可以起到良好的阻燃效果。將雙三羥甲基丙烷硫代磷酰脲和聚雙三羥甲基丙烷磷酰脲添加入本發(fā)明體系中，不會降低材料的機(jī)械性能，在易吸濕性方面，不會對阻燃材料帶來負(fù)面影響。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，所述聚雙三羥甲基丙烷硫代磷酰脲的熱分解溫度為270℃，在520℃下成炭率為50.92％；所述聚雙三羥甲基丙烷磷酰脲的熱分解溫度為280℃，在520℃下成炭率為39.33％。