[发明专利]一种陶瓷化阻燃硅橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种陶瓷化阻燃硅橡胶材料及其制备方法，该陶瓷化阻燃硅橡胶材料中，三聚氰胺氰尿酸盐、氮化硼@铁酸铋、低熔点玻璃粉与偶联剂的共同作用，使得阻燃硅橡胶在常温下具有良好的弹性和力学性能，而明火或高温状态下，硅橡胶材料会快速变成一种自支撑性的陶瓷体，物理膨胀炭层的致密度和石墨化程度进一步加强，燃烧系统中气相热解产物释放量不断降低的同时，保证了硅橡胶材料良好自熄性、氧指数、弯曲强度和质量损失率。

技术领域

本发明属于阻燃材料技术领域，尤其涉及一种陶瓷化阻燃硅橡胶材料及其制备方法。

背景技术

多数天然橡胶、合成橡胶的主链结构由C-C键组成，而硅橡胶的分子主链主要由Si-O结构组成，此结构是一种无机结构，侧基为烃基或其他元素，属于一种半无机、主链饱和、非晶、非极性的弹性体。伴随着独特的化学稳定性、耐高低温性、耐候性、绝缘性和物理惰性等性能，硅橡胶已经被广泛应用在电子电器、电线电缆、绝缘子、汽车配件及其他领域。

在人类目前的生产生活当中，阻燃和耐火性能几乎是所有材料必须要考虑的性能之一，硅橡胶也不例外，虽然其自身的氧指数可以达到26％左右，但当遇到高温时，伴随着侧链的甲基、乙烯基等有机基团的分解氧化，主链的硅氧键与侧链的羟基发生再次聚合，使得硅橡胶逐步被氧化分解成环状聚合物，最终在高温的不断侵蚀下生成SiO₂陶瓷层，此种陶瓷层具有一定的隔热隔氧作用，可以隔绝氧气与可燃物的接触，降低燃烧系统中氧气的浓度，但其自身强度较低，在燃烧过程中容易发生坍塌变形，导致其阻燃效率大大降低。

陶瓷化硅橡胶主要通过耐火填料和烧结助剂来提高硅橡胶的热稳定性，如硅橡胶材料中没有耐火填料，只含有低熔点玻璃粉等烧结助剂时，在高温状态下，硅橡胶燃烧生成的二氧化硅粉末自身含有大量孔洞，属于易碎物质，无法达到有效粘接，因此单纯依靠硅橡胶自身和烧结助剂无法形成致密的陶瓷层。陶瓷化硅橡胶中常用的耐火填料有：白炭黑、云母、硅灰石、高岭土和六方氮化硼。作为阻燃剂使用时，层状氮化硼可以在可燃物的表面起到物理屏障作用，可降低燃烧系统的温度和氧气含量，然而层状氮化硼自身的堆叠容易造成团聚现象的发生，对硅橡胶材料常温状态下的物理机械性能和高温状态下的炭层强度都造成很大影响。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种陶瓷化阻燃硅橡胶材料，该材料具有物料分散均匀、相容性高、阻燃性能优异等特点，可在常温状态下具有良好的弹性和力学性能，并且处于明火或高温状态时，会快速转变成一种自支撑的陶瓷体。

本发明的第二个方面提出了一种上述陶瓷化阻燃硅橡胶材料的制备方法。

根据本发明的第一个方面，提出了一种陶瓷化阻燃硅橡胶材料，包括如下重量份的原料：硅橡胶100份、补强填充剂15～60份、结构化控制剂3～12份、三聚氰胺氰尿酸盐5～30份、氮化硼@铁酸铋10～60份、助熔剂10～50份、过氧化物硫化剂2～8份、金属氧化物0.5～8份、硬脂酸0.5～5份，偶联剂0.5～3份。

在本发明的一些实施方式中，所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶；进一步优选的，所述甲基乙烯基硅橡胶的分子量为45～85万、挥发分≤2.0％、链节为10～60、乙烯基含量为0.12～0.25。该特性的甲基乙烯基硅橡胶能自身携带的少量乙烯基，可极大提高硅橡胶的硫化活性，改善硫化胶的物理机械性能，提高胶料的弹性，降低压缩永久变形，并且伴随着端乙烯基的交联，可减少更多不稳定的“悬挂链”，增大交联密度的同时还可以提高阻燃性。