一种阻燃室温硫化硅橡胶及其制备方法转让专利
申请号 : CN202110612401.2
文献号 : CN113278289B
文献日 : 2022-04-22
发明人 : 曾幸荣 , 鲍文亮 , 赖学军 , 李红强 , 吴向荣 , 邱浩孟 , 梁光岳
申请人 : 华南理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种阻燃室温硫化硅橡胶,其特征在于,其组成包括以下质量份的组分:α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷:100份;
空心玻璃微珠:10份~20份;
甲基硅油:10份~30份;
甲基三甲氧基硅烷:3份~8份;
双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯:2份~4份;
硅烷偶联剂:1份~3份;
气相白炭黑:15份~25份;
甲基MQ树脂:5份~15份;
三聚氰胺氰尿酸盐:25份~35份;
聚四氟乙烯粉末:1份~5份;
所述空心玻璃微珠由平均粒径45µm~60µm的空心玻璃微珠和平均粒径60µm~85µm的空心玻璃微珠复配而成;
所述硅烷偶联剂为N‑(β‑氨乙基)‑γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、γ‑(2,3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的阻燃室温硫化硅橡胶,其特征在于:所述空心玻璃微珠由平均粒径45µm~60µm的空心玻璃微珠和平均粒径60µm~85µm的空心玻璃微珠按照质量比1:1~
1:4复配而成。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃室温硫化硅橡胶,其特征在于:所述α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷由黏度1000mPa·s~2000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和黏度
15000mPa·s~25000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷复配而成。
4.根据权利要求1或2所述的阻燃室温硫化硅橡胶,其特征在于:所述甲基硅油的黏度为30mPa·s~100mPa·s。
5.根据权利要求1或2所述的阻燃室温硫化硅橡胶,其特征在于:所述气相白炭黑的比
2 2
表面积为200m/g~300m/g。
6.根据权利要求1或2所述的阻燃室温硫化硅橡胶,其特征在于:所述甲基MQ树脂的M/Q比值为0.8~1.2。
7.根据权利要求1或2所述的阻燃室温硫化硅橡胶,其特征在于:所述聚四氟乙烯粉末的粒径为2µm~20µm。
8.权利要求1~7中任意一项所述的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和气相白炭黑混合,进行混炼,得到硅橡胶基料;
2)将甲基MQ树脂分散在甲基硅油中,得到MQ树脂溶液;
3)将硅橡胶基料和MQ树脂溶液混合,进行混炼,再加入空心玻璃微珠、硅烷偶联剂、三聚氰胺氰尿酸盐和聚四氟乙烯粉末,继续混炼,再加入甲基三甲氧基硅烷和双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,继续混炼,再进行硫化,即得阻燃室温硫化硅橡胶。
9.根据权利要求8所述的阻燃室温硫化硅橡胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和气相白炭黑混合,在110℃~150℃下抽真空混炼
3h~5h,得到硅橡胶基料;
2)将甲基MQ树脂分散在甲基硅油中,得到MQ树脂溶液;
3)将硅橡胶基料和MQ树脂溶液混合,混炼2min~5min,再加入空心玻璃微珠、硅烷偶联剂、三聚氰胺氰尿酸盐和聚四氟乙烯粉末,混炼10min~20min,再加入甲基三甲氧基硅烷和双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,混炼2min~5min,再20℃~35℃硫化3天~10天,即得阻燃室温硫化硅橡胶。
说明书 :
一种阻燃室温硫化硅橡胶及其制备方法
技术领域
背景技术
温硫化硅橡胶主要采用白炭黑、碳酸钙等作为补强填料,存在密度较高、缺乏阻燃性能等缺
陷,难以完全满足实际应用需求,例如:临近居民区、树木植被和交叉跨越(河流、池塘、高架
桥等)的高压架空裸导线及其部件绝缘包覆用硅橡胶应当具有较低的密度,且由于需要在
高压和放电环境下使用,还应当具有良好的阻燃性能。
密度依然偏大,且由于氢氧化铝、氢氧化镁等阻燃剂的阻燃效率较低,往往需要较高的添加
量才能达到良好的阻燃性能,这会损害硅橡胶的力学性能以及明显增加硅橡胶的密度。例
如:CN 108003628A公开了一种阻燃室温硫化硅橡胶及其制备方法,采用三聚氰胺与亲油性
氢氧化镁、亲油性氢氧化铝中的一种或两种复配作为阻燃剂,阻燃剂的添加量较高,需要达
到60质量份~100质量份,制备的硅橡胶才可以通过UL94 V‑0级测试,这会导致硅橡胶的力
学性能较差、密度较高。
发明内容
氧烷复配而成。
基硅氧烷按照质量比3:7~1:9复配而成。
乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,继续混炼,再进行硫化,即得阻燃室温硫化硅橡胶。
烷和双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,混炼2min~5min,再20℃~35℃硫化3天~10天,即
得阻燃室温硫化硅橡胶。
在不明显损害室温硫化硅橡胶力学性能和加工性能的同时,有效降低室温硫化硅橡胶的密
度;
燃性气体,在气相发挥阻燃作用,聚四氟乙烯粉末受热燃烧时会产生氟自由基捕捉硅橡胶
燃烧过程中产生的HO·自由基,并促进硅橡胶产生致密的残余物,在凝聚相发挥阻燃作用,
两者具有良好的协同阻燃作用,较低的用量便可以赋予室温硫化硅橡胶优异的阻燃性能,
且不会损害室温硫化硅橡胶的力学性能;
附图说明
具体实施方式
20000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和200g比表面积为250m /g气相白炭黑加入动
力混合机中,在120℃下抽真空混炼4h,得到硅橡胶基料;
乙基)‑γ‑氨丙基三乙氧基硅、1g的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、30g的三聚氰胺氰尿酸盐和3g
平均粒径为5μm的聚四氟乙烯粉末,混炼15min,再加入6g的甲基三甲氧基硅烷和3g的双(乙
酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,混炼3min,出料,再浇铸在聚四氟乙烯模具中,25℃硫化7天,即
得阻燃室温硫化硅橡胶。
25000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和250g比表面积为200m /g气相白炭黑加入动
力混合机中,在150℃下抽真空混炼3h,得到硅橡胶基料;
氨乙基)‑γ‑氨丙基三乙氧基硅、0.5g的γ‑(2,3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、25g的三聚
氰胺氰尿酸盐和5g平均粒径为20μm的聚四氟乙烯粉末,混炼10min,再加入8g的甲基三甲氧
基硅烷和4g的双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,混炼2min,出料,再浇铸在聚四氟乙烯模具
中,35℃硫化3天,即得阻燃室温硫化硅橡胶。
15000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和150g比表面积为300m /g气相白炭黑加入动
力混合机中,在110℃下抽真空混炼5h,得到硅橡胶基料;
乙基)‑γ‑氨丙基三乙氧基硅、2g的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、35g的三聚氰胺氰尿酸盐和1g
平均粒径为2μm的聚四氟乙烯粉末,混炼20min,再加入3g的甲基三甲氧基硅烷和2g的双(乙
酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,混炼5min,出料,再浇铸在聚四氟乙烯模具中,20℃硫化10天,
即得阻燃室温硫化硅橡胶。
20000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和200g比表面积为250m /g气相白炭黑加入动
力混合机中,在120℃下抽真空混炼4h,得到硅橡胶基料;
乙基)‑γ‑氨丙基三乙氧基硅、30g的三聚氰胺氰尿酸盐和2g平均粒径为10μm的聚四氟乙烯
粉末,混炼10min,再加入6g的甲基三甲氧基硅烷和2g的双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,
混炼3min,出料,再浇铸在聚四氟乙烯模具中,25℃硫化7天,即得阻燃室温硫化硅橡胶。
20000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和200g比表面积为250m /g气相白炭黑加入动
力混合机中,在120℃下抽真空混炼4h,得到硅橡胶基料;
三乙氧基硅烷、25g的三聚氰胺氰尿酸盐和4g平均粒径为20μm的聚四氟乙烯粉末,混炼
15min,再加入6g的甲基三甲氧基硅烷和3g的双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,混炼3min,
出料,再浇铸在聚四氟乙烯模具中,25℃硫化7天,即得阻燃室温硫化硅橡胶。
20000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和200g比表面积为250m /g气相白炭黑加入动
力混合机中,在120℃下抽真空混炼4h,得到硅橡胶基料;
在聚四氟乙烯模具中,25℃硫化7天,即得室温硫化硅橡胶。
20000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和200g比表面积为250m /g气相白炭黑加入动
力混合机中,在120℃下抽真空混炼4h,得到硅橡胶基料;
乙基)‑γ‑氨丙基三乙氧基硅和1g的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷,混炼15min,再加入6g的甲基
三甲氧基硅烷和3g的双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,混炼3min,出料,再浇铸在聚四氟乙
烯模具中,25℃硫化7天,即得室温硫化硅橡胶。
20000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和200g比表面积为250m /g气相白炭黑加入动
力混合机中,在120℃下抽真空混炼4h,得到硅橡胶基料;
乙基)‑γ‑氨丙基三乙氧基硅、1g的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷和3g平均粒径为5μm的聚四氟
乙烯粉末,混炼15min,再加入6g的甲基三甲氧基硅烷和3g的双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙
酯,混炼3min,出料,再浇铸在聚四氟乙烯模具中,25℃硫化7天,即得室温硫化硅橡胶。
20000mPa·s的α,ω‑二羟基聚二甲基硅氧烷和200g比表面积为250m /g气相白炭黑加入动
力混合机中,在120℃下抽真空混炼4h,得到硅橡胶基料;
乙基)‑γ‑氨丙基三乙氧基硅、1g的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷和30g的三聚氰胺氰尿酸盐,混
炼15min,再加入6g的甲基三甲氧基硅烷和3g的双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯,混炼
3min,出料,再浇铸在聚四氟乙烯模具中,25℃硫化7天,即得室温硫化硅橡胶。
化硅橡胶的燃烧残余物的扫描电镜(SEM)图如图2所示,对比例2的室温硫化硅橡胶垂直燃
烧过程的数码照片如图3所示,对比例2的室温硫化硅橡胶的拉伸断面的SEM图如图4所示,
对比例4的室温硫化硅橡胶的燃烧残余物的SEM图如图5所示,对比例4的室温硫化硅橡胶热
重‑红外联用的气相产物的红外光谱图如图6所示:
间与无焰燃烧时间之和。
酸盐能够改善室温硫化硅橡胶(对比例4)的阻燃性能,其LOI增加到27%,垂直燃烧等级达
到UL94 V‑1级,原因在于三聚氰胺氰尿酸盐受热分解,吸收了大量热量的同时,产生大量
CO2、NH3等难燃性气体(见图6),稀释了可燃性挥发气体及氧气浓度,在气相起到阻燃作用;
同时加入三聚氰胺氰尿酸盐和聚四氟乙烯粉末的室温硫化硅橡胶(实施例1~5)的阻燃性
能显著提升,LOI达到27%以上,垂直燃烧等级均达到UL94 V‑0级,密度也比较低(<1.0g/
3
cm),实施例1的室温硫化硅橡胶在第一次施加火焰后7s内自熄,表现出更优异的阻燃性能
(见图1和图3),原因在于聚四氟乙烯粉末在燃烧受热时会产生氟自由基捕捉硅橡胶燃烧过
程中产生的HO·自由基,并形成比较致密的残余物(见图2和图5),在凝聚相起到阻燃作用,
可见聚四氟乙烯粉末和三聚氰胺氰尿酸盐对室温硫化硅橡胶产生了良好的协同阻燃作用。
微珠在硅橡胶中分散性好,与硅橡胶的结合力强(见图4)。
均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。