一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶及其制备方法，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：甲组分90～95、乙组分10～5、催化剂0.2～0.4、介孔阻燃剂20～30、季戊四醇10～20、三聚氰胺10～20，所述的甲组分为含乙烯基端基的聚硅氧烷，所述的乙组分为含氢聚硅氧烷，所述的介孔阻燃剂为磷酸锌介孔骨架化合物。与现有技术相比，本发明专利技术有利于传统产业的提升，也可提高橡胶材料的阻燃和力学等性能。

Intumescent flame retardant silicone rubber based on mesoporous material and preparation method thereof

The invention relates to an intumescent flame retardant silicone rubber based on mesoporous material and a preparation method thereof. The intumescent flame retardant silicone rubber is prepared by using the following components and the raw materials with the weight content: component A 90-95, component B 10-5, catalyst 0.2-0.4, mesoporous flame retardant 20-30, pentaerythritol 10-20, melamine 10-20. The component A is composed of ethylene. The alkenyl terminated polysiloxane, the ether component is a hydrogenated polysiloxane, and the mesoporous flame retardant is a zinc phosphate mesoporous skeleton compound. Compared with the prior art, the invention is advantageous to the promotion of the traditional industry, and can also improve the flame retardancy and mechanical properties of the rubber material.

【技术实现步骤摘要】
一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶及其制备方法
本专利技术涉及硅橡胶领域，尤其是涉及一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶及其制备方法。
技术介绍
硅橡胶产业令人瞩目。随着硅橡胶产业消费量的增长，这用原来的高性能特种橡胶已经转变为大众合成橡胶，成为用量最大的合成橡胶品种之一。硅橡胶本身容易燃烧，这在一定程度上限制了其在电子电气、汽车和航空航天等领域的应用，因此需要对硅橡胶改性以扩大其应用范围。阻燃硅橡胶的研究已取得了一定进展。传统的卤素类阻燃剂可以达到很好的阻燃效果，但其在燃烧过程中会释放有毒的卤化氢气体，易对人体、环境造成危害；而无机阻燃填料往往需要很高的添加量才能满足阻燃要求，这会影响材料的使用性能。从阻燃效果和性价比看，今后阻燃剂的发展方向是无卤、低烟、低毒、低腐蚀和价廉。介孔材料具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点，使得它在很多微孔沸石分子筛难以完成的大分子的吸附、分离，尤其是催化反应中发挥作用。而且，这种材料的有序孔道可作为“微型反应器”，在其中组装具有纳米尺度的均匀稳定的“客体”材料后而成为“主客体材料”。但介孔材料如单独使用，阻燃效果并不显著，因此需要利用其结构上的特点，并和其它阻燃剂联合使用，才能显示其高效、无卤、低毒的优点，如何获得综合效果较好的原料配比，这是现在亟待解决的技术问题，目前现有技术中尚未有公开报道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用基于介孔材料的一种新型阻燃剂，制备阻燃硅橡胶。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：甲组分90～95、乙组分10～5、催化剂0.2～0.4、介孔阻燃剂20～30、季戊四醇10～20、三聚氰胺10～20，其中，所述的甲组分为含乙烯基端基的聚硅氧烷，所述的乙组分为含氢聚硅氧烷，所述的介孔阻燃剂为磷酸锌介孔骨架化合物。所述的催化剂为含铂催化剂，优选采用氯铂酸。所述的介孔阻燃剂采用以下方法制备得到：将五氧化二磷、氧化锌、二氨基环己烷在室温和通N2情况下搅拌30～50min，再加入水，保持2～4h，升温至190～220℃，搅拌1～2h，晶化24～48h，然后抽真空以除去剩余溶液，在真空烘箱中干燥20-40min，制备得到磷酸锌介孔骨架化合物。所述的五氧化二磷、氧化锌、二氨基环己烷、水的比例关系为10～20g：10～20g：30～60mL：1000～1500g。一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶的制备方法，采用以下步骤：a)将磷酸锌介孔骨架化合物加入甲组分，在一定的真空度和室温下搅拌使混匀；b)将季戊四醇和三聚氰胺加入上述混合物中，在一定的真空度和室温下搅拌使混匀；c)将乙组分和催化剂加入上述混合物中，在一定的真空度和室温下搅拌使混匀；d)真空排气后倒入模具中，于100～120℃进行固化反应，制备得到介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶。步骤a)中的搅拌速率2000～3000转/分钟，搅拌时间20～40分钟，真空度120～150Pa。步骤b)中的搅拌速率1000～2000转/分钟，搅拌时间30～50分钟，真空度150～180Pa。步骤c)中的搅拌速率500～1000转/分钟，搅拌时间10～30分钟，真空度130～170Pa。步骤d)中固化反应时间20～30分钟。由于磷酸锌介孔骨架化合物结构中含有磷酸根，极具活性，可与季戊四醇等反应生成许多热稳定性高、阻燃性能好的磷酸酯类结构；磷酸锌中的锌以及介孔结构能够将燃烧过程中产生的烟雾及CO等毒性气体吸收及转化；另外，骨架结构能够提高燃烧过程中形成的炭层强度，进而提高阻燃效果。该阻燃剂无卤、无烟、无毒，不迁移，阻燃性能持久。将其应用于橡胶工业和电缆行业中，既可替代或部分替代传统的价格较高、环境不友好以及损害聚合物其它性能的阻燃和补强材料，如：卤素阻燃剂、氢氧化物阻燃剂、白炭黑和炭黑等，有利于传统产业的提升，也可提高橡胶材料的阻燃和力学等性能，所以该研究成果具有可观的经济效益和一定的社会影响。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。采用《聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践》(漆宗能，尚文宇编著，化学工业出版社，2002)规定的热失重测定磷酸锌介孔骨架化合物的热稳定性能。用ASAP2460型号的全自动物理吸附仪，对磷酸锌介孔骨架化合物进行N2吸附测试。按GB/T1701-2001和热失重测试法测试硅橡胶阻燃复合材料的力学性能和热失重中心温度；按GB/T10707和GB/T16172-2007测试材料的极限氧指数和燃烧系列参数。对比例1向90克含乙烯基端基的硅橡胶中，加入5克含氢聚硅氧烷和0.2克氯铂酸，于室温下、2000转/分钟的转速下搅拌40分钟；利用150Pa的真空度真空抽气以排出混合物料中的气泡；然后将所得混合物料倒入特氟龙模具中，于100℃固化反应30分钟，得到普通硅橡胶。普通硅橡胶复合材料的力学性能和热稳定性能见表2；阻燃性能及燃烧参数见表3。对比例2向92克含乙烯基端基的硅橡胶中，加入8克含氢聚硅氧烷和0.3克氯铂酸，于室温下、2500转/分钟的转速下搅拌30分钟；利用130Pa的真空度真空抽气以排出混合物料中的气泡；然后将所得混合物料倒入特氟龙模具中，于110℃固化反应25分钟，得到普通硅橡胶。普通硅橡胶复合材料的力学性能和热稳定性能见表2；阻燃性能及燃烧参数见表3。对比例3向95克含乙烯基端基的硅橡胶中，加入10克含氢聚硅氧烷和0.4克氯铂酸，于室温下、3000转/分钟的转速下搅拌20分钟；利用110Pa的真空度真空抽气以排出混合物料中的气泡；然后将所得混合物料倒入特氟龙模具中，于120℃固化反应20分钟，得到普通硅橡胶。普通硅橡胶复合材料的力学性能和热稳定性能见表2；阻燃性能及燃烧参数见表3。实施例1在四颈瓶中加入10g五氧化二磷，10g氧化锌和30mL的二氨基环己烷溶液，在室温和通N2情况下搅拌30min，再加入1000g水溶液，保持2h，升温至190℃，搅拌1h，晶化24h,然后抽真空以除去剩余溶液，在真空烘箱中干燥20min，便可获得磷酸锌介孔骨架化合物。将磷酸锌介孔骨架化合物加入硅橡胶甲组分，在室温下搅拌混匀，真空度120Pa，搅拌速率2000转/分钟，搅拌时间20分钟；再将季戊四醇和三聚氰胺加入上述混合物中，在室温下搅拌使混匀，真空度150Pa，搅拌速率1000转/分钟，搅拌时间30分钟；将乙组分和催化剂加入上述混合物中，在室温下搅拌使混匀，搅拌速率500转/分钟，搅拌时间10分钟，排气真空度130Pa；真空排气后倒入模具中，于100℃进行固化反应30分钟。磷酸锌介孔骨架化合物的比表面积、平均孔径和热失重见表1。阻燃硅橡胶复合材料的力学性能和热稳定性能见表2；阻燃性能及燃烧参数见表3。实施例2在四颈瓶中加入15g五氧化二磷，15g氧化锌和50mL的二氨基环己烷溶液，在室温和通N2情况下搅拌40min，再加入1250g水溶液，保持3h，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶，其特征在于，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：甲组分90～95、乙组分10～5、催化剂0.2～0.4、介孔阻燃剂20～30、季戊四醇10～20、三聚氰胺10～20，其中，所述的甲组分为含乙烯基端基的聚硅氧烷，所述的乙组分为含氢聚硅氧烷，所述的介孔阻燃剂为磷酸锌介孔骨架化合物。

【技术特征摘要】
1.一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶，其特征在于，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：甲组分90～95、乙组分10～5、催化剂0.2～0.4、介孔阻燃剂20～30、季戊四醇10～20、三聚氰胺10～20，其中，所述的甲组分为含乙烯基端基的聚硅氧烷，所述的乙组分为含氢聚硅氧烷，所述的介孔阻燃剂为磷酸锌介孔骨架化合物。2.根据权利要求1所述的一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶，其特征在于，所述的催化剂为含铂催化剂。3.根据权利要求1或2所述的一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶，其特征在于，所述的催化剂优选氯铂酸。4.根据权利要求1所述的一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶，其特征在于，所述的介孔阻燃剂采用以下方法制备得到：将五氧化二磷、氧化锌、二氨基环己烷在室温和通N2情况下搅拌30～50min，再加入水，保持2～4h，升温至190～220℃，搅拌1～2h，晶化24～48h，然后抽真空以除去剩余溶液，在真空烘箱中干燥20-40min，制备得到磷酸锌介孔骨架化合物。5.根据权利要求4所述的一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶，其特征在于，所述的五氧化二磷、氧化锌、二氨基环己烷、水的比例关系为10～20g：10～20g：30～60mL：1000～1500g。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹聪毅，顾志皓，王锦成，张晨阳，柳城，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31