[發(fā)明專利]一種核殼結(jié)構(gòu)的無鹵硅膠材料、制備方法及應用

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• 申請日: 2023-02-17
• 公開（公告）號: CN116355276A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 陳濤;谷金翠;肖鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: C08J9/36
• 分類號: C08J9/36;C08J9/40;C08L83/04;C08K3/32;C08K5/3492
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明公開了一種核殼結(jié)構(gòu)的無鹵硅膠材料、制備方法及應用，屬于硅膠材料技術(shù)領(lǐng)域，制備方法包括：(1)以預聚液、固化劑、發(fā)泡劑和羥基磷灰石納米線為原料制備混合液；(2)將混合液轉(zhuǎn)移到模具中，熱壓成型后得到內(nèi)核發(fā)泡硅膠材料；(3)對內(nèi)核發(fā)泡硅膠材料進行等離子體改性；(4)將聚磷酸銨、多面體低聚倍半硅氧烷、三聚氰胺焦磷酸鹽溶于多元醇型表面活性劑中混合均勻，并利用混合均勻后的溶液對步驟(3)等離子體改性后的內(nèi)核發(fā)泡硅膠材料進行處理形成外殼，得到所述的核殼結(jié)構(gòu)的無鹵硅膠材料。該核殼結(jié)構(gòu)的無鹵硅膠材料兼具有優(yōu)異的力學和阻燃性能，環(huán)境友好，解決了當前阻燃硅膠力學性能和阻燃性能不能同時兼顧的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硅膠材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核殼結(jié)構(gòu)的無鹵硅膠材料、制備方法及應用。

背景技術(shù)

硅橡膠主要組成是高摩爾質(zhì)量的線型聚硅氧烷，Si-O-Si鍵是其構(gòu)成的基本鍵型，可被簡稱為硅膠，由于硅氧元素之間鍵能較大，硅橡膠材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；多孔硅膠是一種柔性、多孔、功能性的高分子彈性體，不但保留了硅橡膠的優(yōu)良性能，而且具有質(zhì)輕、隔聲、隔熱、絕緣、比強度高、密封、減震等泡沫材料性能，廣泛應用于國防、航天航空、交通運輸、電子工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。由于硅橡膠分子中存在大量有機基團，如羥基、乙烯基、甲基、苯基等，該類基團在燃燒時形成可燃小分子，促進硅橡膠的燃燒，并且，由于其孔狀結(jié)構(gòu)，燃燒時會形成虹吸作用，加快空氣流通，促進硅橡膠的燃燒，此外，硅橡膠以硅氧鍵為主鏈，碳氫有機基團不能形成有效的碳層保護，燃燒中加速了硅橡膠結(jié)構(gòu)的破壞。

為了改善硅橡膠泡沫材料的阻燃性能，目前主要有以下幾種策略：

(1)在硅橡膠基體中物理共混添加無機或有機阻燃劑；例如：公開號為CN105778151A的中國專利文獻公開了一種無鹵硅膠用阻燃劑及其應用、阻燃硅膠制品，在硅橡膠泡沫基體中加入次磷酸鋁、超細氫氧化鎂和超細氫氧化鋁。公開號為CN108034255A的中國專利文獻公開了高阻燃導熱硅膠片及其制造方法，該發(fā)明中通過在基體中添加溴系阻燃劑和及三氧化二銻，復配粗細兩種粒徑的氫氧化鋁，大大增強阻燃效果，但高含量填充會造成密度增加、力學性能大幅下降，限制了其應用領(lǐng)域。

(2)利用化學的方法實現(xiàn)材料的本征阻燃；例如：公開號為CN107141806A的中國專利文獻公開了一種本征阻燃硅橡膠泡沫材料的制備方法，該方法通過對硅油進行溴化改性，利用化學的方法實現(xiàn)材料的本征阻燃，此發(fā)明雖可有效提高硅橡膠泡沫材料的阻燃效果，但鹵素的存在對環(huán)境存在一種潛在的危害，同時其燃燒時會產(chǎn)生大量有毒氣體，對人體和環(huán)境具有較強的危害性，尤其是在電子電器行業(yè)，無鹵化已成為全球發(fā)展的趨勢。王玉忠等人通過逐層自組裝技術(shù)在硅橡膠泡沫上組裝制造了多層殼聚糖/聚磷酸銨和殼聚糖/蒙脫土納米涂層，制備了阻燃的硅橡膠泡沫材料(Shi-Bi,Deng,Wang,et?al.Flame-Retardant?and?Smoke-Suppressed?Silicone?Foams?with?Chitosan-BasedNanocoatings[J].IndustrialEngineering?Chemistry?Research,2016.)，但存在多層涂層間及其與基材間界面作用可靠性差等缺點。

從上述現(xiàn)有技術(shù)可知，現(xiàn)有的硅橡膠泡沫材料大多添加大量無機或有機阻燃劑，破壞了泡孔結(jié)構(gòu)，影響材料力學性能，或使用鹵素等對環(huán)境不友好的化學改性元素來實現(xiàn)有效阻燃，或通過弱作用力涂層方式實現(xiàn)阻燃。但是，如何通過超低添加量的阻燃劑來制備一種具備優(yōu)異阻燃性能且力學性能優(yōu)異的無鹵硅橡膠泡沫材料仍是一個重要的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中阻燃硅膠力學性能和阻燃性能不能同時兼顧以及傳統(tǒng)鹵素阻燃劑帶來的環(huán)境污染等問題，本發(fā)明提供了一種兼具有優(yōu)異的力學和阻燃性能的核殼結(jié)構(gòu)的無鹵硅膠材料，該方法步驟簡單，制得的核殼結(jié)構(gòu)的無鹵硅膠材料拉伸強度不低于3.2Mpa，斷裂伸長率不低于179％，阻燃等級達到UL94-V0級，且環(huán)境友好。

具體采用的技術(shù)方案如下：

一種核殼結(jié)構(gòu)的無鹵硅膠材料的制備方法，包括以下步驟：