一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料及其制备方法。该材料由以下重量百分比的组分组成：硅橡胶68.0%‑82.0%，纳米阻燃剂0.5%‑5.0%，氮磷系膨胀阻燃剂18.0%‑25.0%，硫化剂0.5%‑2.5%。本发明专利技术的橡胶材料不含卤素以及其他有害物质，燃烧过程中不会产生有毒害气体造成二次污染，纳米阻燃剂在硅橡胶基体中分散均匀，只需少量就能显著降低硅橡胶的燃烧性能，而且还能使硅橡胶的机械性能提高，氮磷系阻燃剂能赋予硅橡胶优异的阻燃性能，且两者的阻燃机理均为凝聚相阻燃，协同效果显著，当二者复配使用时，既能改善硅橡胶的阻燃性能，又能使硅橡胶的机械性能最大程度的保持。

Nano flame retardant synergistic flame retardant silicone rubber material with nitrogen phosphorus series intumescent flame retardant and preparation method thereof

The invention discloses a synergistic flame retardant silicone rubber material with a nano flame retardant and an intumescent flame retardant of nitrogen and phosphorus series and a preparation method thereof. The material comprises the following components in weight percentage: 68% 82% nano silicon rubber, flame retardant 0.5% 5%, nitrogen phosphorus series flame retardant 18% 25%, 0.5% 2.5% vulcanizing agent. The rubber material of the invention does not contain halogen and other harmful substances, no toxic gases produced in the combustion process cause two pollution, nano flame retardant in the silicone rubber matrix uniformly dispersed, only a small amount can significantly reduce the combustion properties of silicone rubber, and the mechanical properties of silicone rubber increased, nitrogen phosphorus flame retardant agent can give excellent flame retardant properties of silicone rubber, flame retardant mechanism and both are condensed phase flame retardant, synergistic effect, when the two mixed use, can improve the performance of flame retardant silicone rubber, and can keep the maximum degree of mechanical properties of silicone rubber.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子复合材料共混、材料阻燃领域，具体涉及一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料及其制备方法。
技术介绍
自从上世纪40年代硅橡胶商业化以来，各种硅橡胶产品层出不穷，硅橡胶具有优异的生物相容性、耐化学腐蚀、电绝缘性等，广泛应用于医疗卫生、交通运输、电子电器等领域。但是硅橡胶极易燃烧，而且一经点燃便会放出大量的热，严重限制了硅橡胶的应用范围。因此对硅橡胶的阻燃改性显得尤为重要。目前，卤素阻燃剂因其阻燃效率高，对材料的机械性能影响小等优点，占据了市场的半壁江山，但是经卤素阻燃剂处理的材料在燃烧的时候会释放有毒，有腐蚀性气体和大量的烟雾而造成二次污染，因此，国内外对限制，禁止使用卤素阻燃剂的呼声越来越高。而膨胀阻燃剂由于其无卤、低烟、低毒、无腐蚀性气体的特点，近年来受到人们普遍的关注。添加了膨胀型阻燃剂的聚合物燃烧时会在表面形成一层蓬松有孔封闭结构的炭质泡沫层。一旦形成，其本身不燃，但可削弱聚合物与热源间的热传导,并阻止气体扩散。一旦燃烧得不到足够的燃料和氧气，燃烧的聚合物便会自熄。这种多孔的炭层具有隔热、隔氧、无滴落并使火焰自熄的作用。因此,膨胀阻燃技术已成为非常活跃的阻燃研究领域之一，但是膨胀阻燃剂与基体相容性差，对材料机械性能影响较大，导致工程上难以应用。随着纳米技术的发展，纳米阻燃技术已成为阻燃领域的一个重要研究热点。只需要添加极少量(小于5％)的纳米阻燃剂，即可显著降低材料的燃烧性能，而且纳米阻燃剂的加入还会使材料的机械性能提高。将纳米阻燃剂引入环保的氮磷膨胀阻燃体系，构成纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶，可以兼顾纳米阻燃剂和氮磷膨胀阻燃剂两者的特点；既能改善硅橡胶的阻燃性能，又能使硅橡胶的机械性能最大程度的保持。因此，本专利技术公开了一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料及其制备方法。按照这种方法制备的硅橡胶材料即具有很好的阻燃性能又能保持较高的机械性能。目前，硅橡胶阻燃领域还没有该种硅橡胶材料的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服膨胀阻燃剂恶化基体机械性能的缺点，提供一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料及其制备方法，本专利技术的材料兼具好的阻燃性能和机械性能。本专利技术的目的通过以下技术方案实现的。一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料，该材料由以下重量百分比的组分组成：硅橡胶68.0％-82.0％，纳米阻燃剂0.5％-5.0％，氮磷系膨胀阻燃剂18.0％-25.0％，硫化剂0.5％-2.5％。优选的，所述的硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶、腈硅橡胶和二乙基硅橡胶中的一种或几种。优选的，所述的纳米阻燃剂为埃洛石、水滑石、蒙脱土、层状双氢氧化物、磷酸锆、氧化石墨和碳纳米管中的一种或几种。优选的，所述的氮磷系膨胀阻燃剂为2，4，8，10-四氧-3，9二磷螺环[5，5]十一烷-3.9二氧-3，9-二三聚氰胺盐，三(新戊二醇磷酸酯-磷-亚甲基)胺、新戊二醇磷酸酯三聚氰铵盐和聚磷酸胺中的至少一种。优选的，所述的硫化剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化苯甲酰和过氧化二异苯丙中的一种或几种。以上所述的一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料的制备方法，该方法包括以下步骤：将硅橡胶、纳米阻燃剂、氮磷系膨胀阻燃剂和硫化剂在15-40℃下于开炼机或密炼机中混炼15-20min，然后用平板硫化仪于100-140℃下进行平板硫化10-20min得到纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点与技术效果：(1)本专利技术的纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料不含卤素以及其他有害物质，燃烧过程中不会产生有毒害气体造成二次污染；(2)本专利技术的纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料中纳米阻燃剂在硅橡胶基体分散均匀，只需少量就能显著降低硅橡胶的燃烧性能，而且还能使硅橡胶的机械性能提高；(3)纳米阻燃剂和氮磷系膨胀阻燃剂的阻燃机理均为同位凝聚相阻燃，两者具有很好的协同效用，纳米阻燃剂的运用不仅拓宽了硅橡胶无卤阻燃的范围，也为氮磷系膨胀阻燃剂提供了一种很好的阻燃协效剂。附图说明图1是实施例1中蒙脱土在硅橡胶基体中分散的SEM谱图。图2是实施例2中磷酸锆在硅橡胶基体中分散的SEM谱图。图3是实施例3中硅灰石在硅橡胶基体中分散的SEM谱图。图4是实施例4中埃洛石在硅橡胶基体中分散的SEM谱图。具体实施方式为了更好地叙述和理解本专利技术,下面结合实施例和附图对本专利技术的具体实施作进一步说明，但是本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例1将68g甲基苯基乙烯基硅橡胶、5g蒙脱土、18g三(新戊二醇磷酸酯-磷-亚甲基)胺、0.5g2,4-二氯过氧化苯甲酰在15℃下于开炼机中混炼15min，然后用平板硫化仪于100℃下进行平板硫化10min得到纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料。图1是蒙脱土在硅橡胶基体中分散的SEM谱图。从图1可以发现蒙脱土在硅橡胶基体中分散得很好。本实施例制备的纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料的力学性能和阻燃性能见表1。实施例2将82g甲基乙烯基硅橡胶、0.5g磷酸锆、25g聚磷酸胺、2.5g2,4-二氯过氧化苯甲酰在25℃下于开炼机中混炼20min，然后用平板硫化仪于110℃下进行平板硫化14min得到纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料。图2是磷酸锆在硅橡胶基体中分散的SEM谱图。从图2可以发现磷酸锆在硅橡胶基体中均匀分散。本实施例制备的纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料的力学性能和阻燃性能见表1。实施例3将75g二甲基硅橡胶、2.5g硅灰石、22g新戊二醇磷酸酯三聚氰铵盐、2g2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)在35℃下于开炼机中混炼18min，然后用平板硫化仪于125℃下进行平板硫化17min得到纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料。图3是硅灰石在硅橡胶基体中分散的SEM谱图。从图3可以发现硅灰石在硅橡胶基体中分散很好。本实施例制备的纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料的力学性能和阻燃性能见表1。实施例4将78.5g二甲基硅橡胶、3g埃洛石、19g聚磷酸胺、1g2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)在40℃下于开炼机中混炼18min，然后用平板硫化仪于140℃下进行平板硫化20min得到纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料。图4是埃洛石在硅橡胶基体中分散的SEM谱图。从图4可以发现埃洛石在硅橡胶基体中分散得很好，无团聚。本实施例制备的纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料的力学性能和阻燃性能见表1。表1由表1可知，本专利技术的纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料具有很好的阻燃性能又能保持较高的机械性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料，其特征在于，该材料由以下重量百分比的组分组成：硅橡胶68.0%‑82.0%，纳米阻燃剂0.5%‑5.0%，氮磷系膨胀阻燃剂18.0%‑25.0%，硫化剂0.5%‑2.5%。

【技术特征摘要】
1.一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料，其特征在于，该材料由以下重量百分比的组分组成：硅橡胶68.0%-82.0%，纳米阻燃剂0.5%-5.0%，氮磷系膨胀阻燃剂18.0%-25.0%，硫化剂0.5%-2.5%。2.根据权利要求1所述的一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料，其特征在于，所述的硅橡胶为二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶、腈硅橡胶和二乙基硅橡胶中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料，其特征在于，所述的纳米阻燃剂为埃洛石、水滑石、蒙脱土、层状双氢氧化物、磷酸锆、氧化石墨和碳纳米管中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种纳米阻燃剂与氮磷系膨胀阻燃剂协同阻燃硅橡胶材料，其特征在于，所述的氮磷系膨胀阻燃剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾志欣，丁勇，薛锋，罗远芳，贾德民，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44