晶須/硅橡膠復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于硅橡膠材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種晶須/硅橡膠復(fù)合材料及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅橡膠具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性、耐高低溫性、絕緣性及生理惰性等，其在 國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域均得到廣泛的應(yīng)用。但硅橡膠的分子鏈中含有大量的碳和氫，遇明火 就會(huì)持續(xù)燃燒，從而在一定程度上限制了其在電線電纜、電子電氣、汽車、航空航天等領(lǐng)域 的應(yīng)用。因此需要對(duì)硅橡膠進(jìn)行阻燃改性，以擴(kuò)大其使用范圍。
[0003] 硅橡膠常用的阻燃劑可分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。添加型阻燃劑是指與 硅橡膠不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是以物理方式分散于其中的阻燃劑；反應(yīng)型阻燃劑是指其本身 是硅橡膠的單體，或其作為輔助試劑參與合成硅橡膠的化學(xué)反應(yīng)，成為硅橡膠結(jié)構(gòu)的一部 分的阻燃劑。添加型阻燃劑包括有機(jī)阻燃劑和無(wú)機(jī)阻燃劑。有機(jī)阻燃劑如十溴二苯醚、三 (2, 3-二溴丙基）磷酸酯、六溴環(huán)十二烷、聚2, 6-二溴苯醚、氯化石蠟、多磷酸酯及紅磷等。 有機(jī)阻燃劑雖能起到阻燃作用，但制備得到的硅橡膠在燃燒時(shí)所釋放出的有毒氣體對(duì)人體 危害較大。無(wú)機(jī)阻燃劑包括銅及銅化合物、鉑及鉑化合物、氫氧化鎂等。銅及銅化合物與硅 橡膠配合使用時(shí)，膠料呈黑色，很難再進(jìn)行配色，所以在實(shí)際應(yīng)用中受到較大限制。鉑及鉑 化合物價(jià)格昂貴，且容易被某些微量雜質(zhì)，如含N、P、S等的化合物污染而失去效應(yīng)。氫氧化 鎂作為阻燃劑時(shí)，需要大量添加才能起到阻燃作用，但大量添加會(huì)嚴(yán)重影響硅橡膠的力學(xué) 性能和加工性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種晶須/硅橡膠復(fù)合材料及其 制備方法，該晶須/硅橡膠復(fù)合材料通過(guò)采用晶須作為阻燃劑，使得制備得到的產(chǎn)品具有 無(wú)鹵、阻燃的特點(diǎn)。
[0005] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：
[0006] -種晶須/硅橡膠復(fù)合材料的制備方法，包括步驟:A、將100份乙烯基聚硅氧烷混 合生膠與20份~30份白炭黑、3份第一聚硅氧烷在30°C~80°C下捏合至少4h，獲得基膠； 其中，所述第一聚硅氧烷為羥基封端的聚硅氧烷，所述第一聚硅氧烷的平均相對(duì)分子質(zhì)量 為610~1110 ;B、將所述基膠與24份~60份晶須在30°C~80°C下捏合至少3h，獲得混煉 膠；其中，所述晶須選自堿式硫酸鎂晶須或硼酸鎂晶須中的任意一種；C、將所述混煉膠與2 份~5份硫化劑于雙輥機(jī)上混煉，得到第一混合物；再將所述第一混合物置于平板硫化機(jī) 中在9MPa~llMPa、165°C~175°C下加壓硫化20min~30min、保壓至少lh并冷卻，獲得晶 須/硅橡膠復(fù)合材料；其中，所述份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。
[0007] 進(jìn)一步地，在所述步驟B中，還包括：將不超過(guò)12份的第二聚硅氧烷與所述步驟一 得到的基膠及所述晶須進(jìn)行混合；所述份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)；其中，所述第二聚硅氧烷為羥 基封端的聚硅氧烷，所述第二聚硅氧烷的平均相對(duì)分子質(zhì)量為610~1110。
[0008] 進(jìn)一步地，所述乙烯基聚硅氧烷混合生膠包括質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%~80%的第一 生膠和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80%~20%的第二生膠；其中，所述第一生膠中乙烯基的質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 為0. 23 %，所述第二生膠中乙烯基的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0. 04 %。
[0009] 進(jìn)一步地，在所述步驟C中，所述硫化劑選自2, 5-二甲基-2, 5-二（叔丁基過(guò)氧） 己燒、過(guò)氧化二叔丁基、過(guò)氧化二異丙苯中的任意一種。
[0010] 進(jìn)一步地，在所述白炭黑與所述乙烯基聚硅氧烷混合生膠捏合之前，利用硅烷偶 聯(lián)劑對(duì)所述白炭黑的表面的羥基進(jìn)行去除；在所述晶須與所述基膠捏合之前，利用硅烷偶 聯(lián)劑對(duì)所述晶須的表面的羥基進(jìn)行去除。
[0011] 本發(fā)明的另一目的還在于提供一種晶須/硅橡膠復(fù)合材料，由如下按質(zhì)量份數(shù)計(jì) 的組分經(jīng)混煉、硫化得到：1〇〇份乙烯基聚硅氧烷混合生膠、20份~30份白炭黑、3份第一 聚硅氧烷、24份~80份晶須以及2份~5份硫化劑；其中，所述第一聚硅氧烷為羥基封端 的聚硅氧烷，所述第一聚硅氧烷的平均相對(duì)分子質(zhì)量為610~1110 ;所述晶須選自堿式硫 酸鎂晶須或硼酸鎂晶須中的任意一種。
[0012] 進(jìn)一步地，所述熱硫化硅橡膠還包括不超過(guò)12份的第二聚硅氧烷；其中，所述 第二聚硅氧烷為羥基封端的聚硅氧烷，所述第二聚硅氧烷的平均相對(duì)分子質(zhì)量為610~ 1110〇
[0013] 進(jìn)一步地，所述乙烯基聚硅氧烷混合生膠包括質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%~80%的第一 生膠和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80%~20%的第二生膠；其中，所述第一生膠中乙烯基的質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 為0. 23 %，所述第二生膠中乙烯基的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0. 04 %。
[0014] 進(jìn)一步地，所述硫化劑選自2, 5-二甲基-2, 5-二（叔丁基過(guò)氧）己烷、過(guò)氧化二 叔丁基、過(guò)氧化二異丙苯中的任意一種。
[0015] 本發(fā)明以堿式硫酸鎂晶須和/或硼酸鎂晶須作為阻燃劑，使得制備得到的晶須/ 硅橡膠復(fù)合材料具有低毒、穩(wěn)定、消煙等優(yōu)點(diǎn)；與此同時(shí)，一定添加量的上述晶須對(duì)晶須/ 硅橡膠復(fù)合材料的力學(xué)性能具有補(bǔ)強(qiáng)作用。本發(fā)明的晶須/硅橡膠復(fù)合材料在高溫燃燒過(guò) 程中，其中的上述晶須熔融后覆蓋在硅橡膠的表面，形成玻璃體覆蓋層，從而起隔絕作用； 而當(dāng)以堿式硫酸鎂晶須作為阻燃劑時(shí)，其在高溫下分解釋放出的水蒸汽還有冷卻吸熱作 用，可改變硅橡膠的熱分解途徑，抑制可燃性氣體的生成。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 通過(guò)結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，本發(fā)明的實(shí)施例的上述和其它方面、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 將變得更加清楚，附圖中：
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的晶須/硅橡膠復(fù)合材料在拉伸斷裂后截面的SEM 圖片；
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的晶須/硅橡膠復(fù)合材料在拉伸斷裂后截面的SEM 圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下，將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，可以以許多不同的形式來(lái)實(shí) 施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施 例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明 的各種實(shí)施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。在附圖中，為了清楚起見(jiàn)，可以夸大元件 的形狀和尺寸，并且相同的標(biāo)號(hào)將始終被用于表示相同或相似的元件。
[0020] 將理解的是，盡管在這里可使用術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"等來(lái)描述各種元件，但是這些 元件不應(yīng)受這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將一個(gè)元件與另一個(gè)元件區(qū)分開(kāi)來(lái)。
[0021] 本發(fā)明提供了一種無(wú)鹵、阻燃的晶須/硅橡膠復(fù)合材料，其包括100份的乙烯基聚 硅氧烷混合生膠、20份~30份的白炭黑、3份的第一聚硅氧烷、24份~80份的晶須、2份~ 5份硫化劑以及不超過(guò)12份的第二聚硅氧烷，以上均為質(zhì)量份數(shù)；其中，所述第一聚硅氧烷 和第二聚硅氧烷均為羥基封端的聚硅氧烷，二者的平均相對(duì)分子質(zhì)量均為610~1110 ;且 所述晶須指堿式硫酸鎂晶須或硼酸鎂晶須中的任意一種。
[0022] 具體地，硫化劑可以選自2, 5-二甲基-2, 5-二（叔丁基過(guò)氧）己烷、過(guò)氧化二叔 丁基、過(guò)氧化二異丙苯中的任意一種。
[0023]值得說(shuō)明的是，在高溫燃燒過(guò)程中，上述晶須/硅橡膠復(fù)合材料中的晶須熔融后 覆蓋在硅橡膠的表面，形成玻璃體覆蓋層，起到隔絕作用；與此同時(shí)，當(dāng)以堿式硫酸鎂晶須 作為阻燃劑時(shí)，其在高溫分解時(shí)釋放出的水蒸汽有冷卻吸熱作用，還可改變硅橡膠的熱分 解途徑，抑制可燃性氣體的生成。
[0024]以下將對(duì)所述晶須/硅橡膠復(fù)合材料的制備方法進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0025]步驟一：將100份乙烯基聚硅氧烷混合生膠與20份~30份白炭黑、3份第一聚硅 氧烷在30°C~80°C下捏合至少4h，獲得基膠。
[0026]在本實(shí)施例中，所述乙烯基聚硅氧烷混合生膠包括質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%~80%的 第一生膠和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為80%~20%的第二生膠；其中，所述第一生膠中乙烯基的質(zhì)量百 分?jǐn)?shù)為0. 23%，所述第二生膠中乙烯基的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0. 04%。也就是說(shuō)，在本實(shí)施例中， 所述100份乙烯基聚硅氧烷混合生膠其實(shí)質(zhì)為20份~80份乙烯基的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0. 23% 的第一生膠和80份~20份乙烯基的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0. 04%的第二生膠的混合物。
[0027]與此同時(shí)，所述第一聚硅氧烷是指羥基封端的聚硅氧烷，且其平均相對(duì)分子質(zhì)量 為610~1110 ;也就是說(shuō)，在所述第一聚硅氧烷中，其端部均為羥基；如若所述第一聚硅氧 烷呈直鏈，則其兩端的基團(tuán)均為羥基；如若所述第一聚硅氧烷帶有支鏈，則其主鏈兩端的基 團(tuán)以及其支鏈末端的基團(tuán)均為羥基；且在所述第一聚硅氧烷中，羥基所占的質(zhì)量百分比為 6%~8%〇
[0028]優(yōu)選地，所述白炭黑在使用前，需要經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)其表面進(jìn)行去羥基處理。具 體處理方法為：將100份氣相白炭黑在120°C~150°C干燥2h，然后將其置于帶有回流冷凝 裝置的三口燒瓶中，攪拌并逐滴加入15份六甲基二硅氮烷作為硅烷偶聯(lián)劑和1滴~2滴二 月桂酸二丁基錫作為催化劑，緩慢升溫至200°C，回流冷凝反應(yīng)2h，最后緩慢降溫，得到步 驟一中所述白炭