一种阻燃硅橡胶材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种阻燃硅橡胶材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的阻燃硅橡胶材料，包括如下重量份的组分：硅橡胶80～120份；结构控制剂2～20份；阻燃剂20～90份；硅烷改性氢氧化铝10～40份；抑烟剂2～10份；硫化剂1～8份；所述阻燃剂由间甲苯胺与四羟甲基硫酸磷反应得到。四羟甲基硫酸磷中四个短支链上的羟甲基反应活性较高，与间甲苯胺反应生成磷氮一体化THMT阻燃剂，此类阻燃剂不含羧基、酚羟基等酸性基团，因此参与硅橡胶硫化时，不会因为材料自身的表面性质延长胶料的硫化速度，可从整体提高生产效率，降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃硅橡胶材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种阻燃硅橡胶材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]作为电力行业电网输配电环节的重要节点装置，环网柜在生活中随处可见，已经被广泛应用于居民生活住宅区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中。随着电力系统逐步向可靠、绿色、智能、高质量、高效等方面的发展，各类用户也对电能质量、用电安全和供电可靠性提出了更高的要求。现在的10KV环网柜内部输出电缆一般由绝缘套管和肘型插头等电缆附件连接而成，随着柜体技术的不断提高，空间越来越小的同时，内部的环境也更为封闭，在高温、潮湿的环境下，因接触电阻过大、接触不良等原因，绝缘套管极易引发火灾等爆炸事故的发生。因此，如何进一步提高绝缘套管阻燃性仍是目前需要解决的问题之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种阻燃硅橡胶材料，能够有效改善阻燃性能的同时保持良好的物理机械性能。
[0004]本专利技术还提出上述阻燃硅橡胶材料的制备方法和应用。
[0005]本专利技术的第一方面，提出一种阻燃硅橡胶材料，包括如下重量份的组分：
[0006]硅橡胶80～120份；
[0007]结构控制剂2～20份；
[0008]阻燃剂20～90份；
[0009]硅烷改性氢氧化铝10～40份；
[0010]抑烟剂2～10份；
[0011]硫化剂1～8份；
[0012]所述阻燃剂由间甲苯胺与四羟甲基硫酸磷反应得到。
[0013]根据本专利技术的第一方面，具有如下的有益效果：
[0014]四羟甲基硫酸磷中四个短支链上的羟甲基自身反应活性较高，与间甲苯胺在一定条件下反应之后生成磷氮一体化THMT阻燃剂，此类阻燃剂自身不含羧基、酚羟基等酸性基团，因此参与硅橡胶硫化时，不会因为材料自身的表面性质延长胶料的硫化速度，可从整体提高生产效率，降低生产成本。
[0015]受热之后THMT阻燃剂会吸热分解带走大部分热量，产生的PO
·
可与活性自由基结合，中断燃烧链式反应的发生，生成磷酸、聚磷酸等无机酸覆盖在可燃物的表面。伴随着氨气、氮气等不燃性气体的释放，燃烧系统中的氧气浓度急剧下降，大部分磷氧化物与芳香氮化合物以P
‑
C
‑
N、P
‑
O
‑
P键合方式形成焦化碳结构糊状物，此类物质的产生会进一步抑制可燃物的燃烧。配合其他组分，使得硅橡胶材料具有优良阻燃性能、热稳定性的同时，保持良
好的物理机械性能。
[0016]优选地，所述间甲苯胺与四羟甲基硫酸磷的质量比为1.5～5：1，更优选1.5～2.5：1，包括但不限于1.5：1，1.8：1，2.1：1，2.3：1，2.5：1等。
[0017]优选地，所述间甲苯胺的纯度≥95％，更优选纯度≥98％；所述间甲苯胺中的对甲苯胺≤1％，更优选对苯甲胺≤0.8％；所述间甲苯胺中邻甲苯胺≤0.5％，更优选邻甲苯胺≤0.2％；所述间甲苯胺中水份≤0.5％，更优选水份≤0.1％。
[0018]优选地，所述四羟甲基硫酸磷的酸度≤6，更优选酸度≤5；所述四羟甲基硫酸磷的pH值为2～6，更优选pH值为3～6；所述四羟甲基硫酸磷的粘度为10～70CP，更优选20～60CP。
[0019]优选地，所述阻燃硅橡胶材料包括如下重量份的组分：
[0020]硅橡胶100～110份；
[0021]结构控制剂5～10份；
[0022]阻燃剂30～80份；
[0023]硅烷改性氢氧化铝10～40份；
[0024]抑烟剂2～8份；
[0025]硫化剂3～6份；
[0026]填料25～45份。
[0027]优选地，所述阻燃硅橡胶材料包括如下重量份的组分：
[0028]硅橡胶100～110份；
[0029]结构控制剂8～10份；
[0030]阻燃剂35～80份；
[0031]硅烷改性氢氧化铝15～35份；
[0032]抑烟剂3～8份；
[0033]硫化剂4～5份；
[0034]填料30～40份。
[0035]优选地，所述硅烷改性氢氧化铝包括3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷改性氢氧化铝、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性氢氧化铝、γ
‑
巯丙基三乙氧基硅烷改性氢氧化铝中的至少一种。
[0036]在本专利技术中，硅烷改性处理可以改善氢氧化铝与硅橡胶之间的相容性，使得硅橡胶材料具有稳定的力学性能。除此之外，其自身分解1mol时需要吸收298千焦的热量，因此在燃烧过程中，伴随着化学结合水的蒸发，水从常温态变成水蒸气会吸收大量的热，可以有效降低燃烧系统的温度，受热分解生成的金属氧化物覆盖在可燃物的表面，可将可燃物与空气中的氧气进行隔绝，还可进一步降低火焰热量反馈强度，并阻止烟气和可燃性气体的挥发。
[0037]优选地，所述硅烷改性氢氧化铝的平均粒径D50≤5μm，更优选D50≤2μm；所述硅烷改性氢氧化铝的白度≥97％，更优选白度≥99％；所述硅烷改性氢氧化铝的吸油值为30～70mL/100g，更优选35～60mL/100g；所述硅烷改性氢氧化铝的堆积密度为0.1～0.7g/cm3，更优选0.2～0.5g/cm3。
[0038]优选地，所述抑烟剂包括锡酸锌、羟基锡酸锌中的至少一种。锡酸锌和羟基锡酸锌
受热分解形成的氧化锡能够在可燃物表面形成致密的保护层，隔绝空气中的氧气和燃烧系统中的热量，并且在燃烧过程中能够捕捉活性羟基自由基，阻止燃烧链式反应的发生，提高阻燃效率、降低烟密度。
[0039]优选地，所述抑烟剂选用锡酸锌和羟基锡酸锌的组合时，所述锡酸锌和羟基锡酸锌的质量比为1～2：1，更优选1.3～1.5：1。
[0040]优选地，所述结构控制剂包括二苯基二甲氧基硅烷、二羟基聚二甲基硅氧烷、聚二甲基二苯基硅氧烷中的至少一种。
[0041]优选地，所述硅橡胶包括甲基乙烯基硅橡胶。
[0042]优选地，所述硅橡胶的乙烯基含量为0.1～0.5％，更优选0.1～0.2％，进一步优选0.12～0.18％。适量的乙烯基可以保证硅橡胶在硫化后具有良好的热稳定性和物理机械性能。此处的乙烯基含量为乙烯基的质量含量。
[0043]优选地，所述硅橡胶的数均分子量为45～80万，更优选50～75万，如56万、62万、70万等。
[0044]优选地，所述硅橡胶的挥发分≤3.0％，更优选挥发分≤2.0％。
[0045]优选地，所述填料包括沉淀法白炭黑、气相法白炭黑、碳酸钙、氧化钙中的至少一种。
[0046]优选地，所述填料选用沉淀法白炭黑与气相法白炭黑的组合时，所述沉淀法白炭黑与气相法白炭黑的质量比为1～2：1，更优选1.5～2：1。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃硅橡胶材料，其特征在于，所述阻燃硅橡胶材料包括如下重量份的组分：硅橡胶80～120份；结构控制剂2～20份；阻燃剂20～90份；硅烷改性氢氧化铝10～40份；抑烟剂2～10份；硫化剂1～8份；所述阻燃剂由间甲苯胺与四羟甲基硫酸磷反应得到。2.根据权利要求1所述的阻燃硅橡胶材料，其特征在于，所述间甲苯胺与四羟甲基硫酸磷的质量比为1.5～5：1。3.根据权利要求1所述的阻燃硅橡胶材料，其特征在于，所述间甲苯胺与四羟甲基硫酸磷的反应温度为50～70℃。4.根据权利要求1所述的阻燃硅橡胶材料，其特征在于，所述硅烷改性氢氧化铝包括3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷改性氢氧化铝、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性氢氧化铝、γ
‑
巯丙基三乙氧基硅烷改性氢氧化铝中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛帅伟，周侃，胡红霞，刘华夏，谢思正，
申请(专利权)人：清远市普塞呋磷化学有限公司，
类型：发明
国别省市：