CN104327511A - 一种硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物及其应用。该硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物包含三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化铝、聚磷酸铵和季戊四醇，添加该阻燃剂组合物的硅橡胶制品不仅具有优异的阻燃性能，而且还具有良好的物理机械性能和加工性能。该阻燃剂组合物为低烟无卤阻燃剂，无毒无味，绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于硅橡胶用阻燃剂领域，具体涉及一种硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物及其应用。
技术背景
硅橡胶是一种特种合成橡胶，与大多数橡胶的C-C键主链不同，硅橡胶的主链是Si-O键结构，硅橡胶结构的特殊性使得硅橡胶具有优异的耐高温、耐低温、耐高压、耐老化、电气绝缘性和耐漏电性能。目前，硅橡胶已在国防军工、工农业生产、医疗卫生及人们日常生活中得到广泛应用，成为新材料中发展最快的品种之一。随着橡胶工业的发展和工业化水平的提高，人们对于硅橡胶性能的要求也越来越高，尤其是阻燃性能。
目前，用于硅橡胶的无卤阻燃剂主要有金属氢氧化物(氢氧化镁、氢氧化铝)、硼酸锌、三聚氰胺和含铂化合物等。金属氢氧化物无机阻燃剂虽然具有良好的阻燃和环保性能，但是需要大量填充才能达到阻燃要求，对硅橡胶的加工性能和物理性能损害较大。含铂化合物虽然阻燃效果优异，但是其价格昂贵且有一定的毒性，使用过程中易受污染导致阻燃性能不稳定。三聚氰胺对硅橡胶具有较好的阻燃效果，但是耐温性较差，影响硅橡胶的耐热性能。溴系阻燃剂虽然阻燃效果好、添加量低，但是在高温及燃烧条件下会产生毒性物质。因此，亟待研究出一种环境友好，低烟无毒，价格低廉，并且对硅橡胶的加工性能和物理性能没有损害的阻燃剂。
发明内容
本发明旨在提供一种硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物及其应用，该低烟无卤阻燃剂组合物绿色环保，阻燃性能优异且低烟无毒，添加到硅橡胶基材中，制备的硅橡胶制品在保持优异的阻燃性能的同时，能具有良好的力学性能，加工性能和耐热性能。
本发明所采用的技术方案为：
一种硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，其特征在于，由以下组分组成：改性三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化铝、聚磷酸铵和季戊四醇，
其中，三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化铝、聚磷酸铵和季戊四醇的重量比为1～15：5～20：15～30：1～10。
优选的，所述三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化铝、聚磷酸铵和季戊四醇的重量比为5～10：10～15：15～20：1～3。
优选的，所述三聚氰胺氰尿酸盐为改性三聚氰胺氰尿酸盐。
优选的，所述改性三聚氰胺氰尿酸盐的改性剂为硅烷偶联剂，将三聚氰胺氰尿酸盐与改性剂混合搅拌得到；其中改性剂所占重量配比为三聚氰胺氰尿酸盐的1％～3％。
所述改性三聚氰胺氰尿酸盐还可以选自济南泰星精细化工有限公司的市售产品。
优选的，所述氢氧化铝粒径范围为0.8～2μm；
所述聚磷酸铵为结晶Ⅱ型聚磷酸铵，其聚合度大于1000。
本发明还公开了一种添加有上述硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物的低烟无卤阻燃硅橡胶，所述低烟无卤阻燃硅橡胶中添加硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，所述硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物的添加量为：以100份硅橡胶生胶为基准，不超过35份；
所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶生胶，其分子量为50～70万，乙烯基摩尔含量为0.08％～0.16％。
优选的，所述低烟无卤阻燃硅橡胶中还添加有补强剂，所述补强剂为气相白炭黑，
所述补强剂的添加量为：以100份硅橡胶生胶为基准，补强剂用量为20～40份。
优选的，所述低烟无卤阻燃硅橡胶中还添加有结构化处理剂，所述结构化处理剂为羟基硅油，
所述结构化处理剂的添加量为：以100份硅橡胶生胶为基准，结构化处理剂的用量为0.5～4份。
优选的，所述低烟无卤阻燃硅橡胶中还添加有硫化剂，所述硫化剂为双二五硫化剂；
所述硫化剂的添加量为：以100份硅橡胶生胶为基准，硫化剂的用量为1.5份。
本发明还提供了一种低烟无卤阻燃硅橡胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
①按照上述的重量份称取原料；
②将硅橡胶硅橡胶加入到捏合机中，依次分多次加入气相白炭黑、羟基硅油，然后加入硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，室温下混合均一，升温至120℃，抽真空，热处理45min，取出，加入硫化剂在双辊开炼机上混炼均匀，在平板硫化机上进行硫化，即得低烟无卤阻燃硅橡胶；所述硫化温度170℃，硫化时间10min。
本发明的有益效果：
1、本发明的低烟无卤阻燃硅橡胶，添加了硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，阻燃性能优异，抑烟效果好，阻燃等级FV-0级，氧指数大于35％，烟密度小于100。
2、本发明的低烟无卤阻燃硅橡胶机械性能优异，拉伸强度能达到6.5MPa，伸长率达到330％。
3、本发明涉及产品(硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物和低烟无卤阻燃硅橡胶)不含卤族元素，对环境友好，低烟无毒，绿色环保。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种低烟无卤阻燃硅橡胶，由以下重量份的原料组分组成：
硅橡胶：甲基乙烯基硅橡胶100份；
硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物：三聚氰胺氰尿酸盐8份、氢氧化铝(选自济南泰星精细化工有限公司的市售产品，粒径范围为0.8～2μm)10份、聚磷酸铵(结晶Ⅱ型聚磷酸铵，其聚合度大于1000)15份、季戊四醇3份、硅烷偶联剂0.2份；
硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物的制备：将三聚氰胺氰尿酸盐用硅烷偶联剂改性，然后将以上几个组分混合，得到硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物。
补强剂：气相白炭黑20份；
结构化处理剂：羟基硅油1份；
硫化剂：双二五硫化剂1.5份。
上述硅橡胶制备方法：硅橡胶100份，加入到捏合机中，依次分多次加入气相白炭黑、羟基硅油，加入硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，室温下混合均匀，升温至120℃，抽真空，热处理45min，取出，加入双二五硫化剂1.5份在双辊开炼机上混炼均匀，在平板硫化机上进行硫化，硫化温度170℃，硫化时间10min。
实施例2
一种低烟无卤阻燃硅橡胶，由以下重量份的原料组分组成：
硅橡胶：甲基乙烯基硅橡胶100份；
硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物：三聚氰胺氰尿酸盐10份、氢氧化铝(选自济南泰星精细化工有限公司的市售产品，粒径范围为0.8～2μm)12份、聚磷酸铵(结晶Ⅱ型聚磷酸铵，其聚合度大于1000)16份、季戊四醇2份、硅烷偶联剂0.1份；
硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物的制备：将三聚氰胺氰尿酸盐用硅烷偶联剂改性，然后将以上几个组分混合，得到硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物。
补强剂：气相白炭黑30份；
结构化处理剂：羟基硅油2份；
硫化剂：双二五硫化剂1.5份。
上述硅橡胶制备方法：硅橡胶100份，加入到捏合机中，依次分多次加入气相白炭黑、羟基硅油，加入硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，室温下混合均匀，升温至120℃，抽真空，热处理45min，取出，加入双二五硫化剂1.5份在双辊开炼机上混炼均匀，在平板硫化机上进行硫化，硫化温度170℃，硫化时间10min。
实施例3
一种低烟无卤阻燃硅橡胶，由以下重量份的原料组分组成：
硅橡胶：甲基乙烯基硅橡胶100份；
硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物：三聚氰胺氰尿酸盐10份、氢氧化铝(选自济南泰星精细化工有限公司的市售产品，粒径范围为0.8～2μm)12份、聚磷酸铵(结晶Ⅱ型聚磷酸铵，其聚合度大于1000)18份、季戊四醇3份、硅烷偶联剂0.3份；
硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物的制备：将三聚氰胺氰尿酸盐用硅烷偶联剂改性，然后将以上几个组分混合，得到硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物。
补强剂：气相白炭黑40份；
结构化处理剂：羟基硅油4份；
硫化剂：双二五硫化剂1.5份。
上述硅橡胶制备方法：硅橡胶100份，加入到捏合机中，依次分多次加入气相白炭黑、羟基硅油，加入硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，室温下混合均一，升温至120℃，抽真空，热处理45min，取出，加入双二五硫化剂1.5份在双辊开炼机上混炼均匀，在平板硫化机上进行硫化，硫化温度170℃，硫化时间10min。
将上述实施例中的低烟无卤阻燃硅橡胶进行阻燃性能和机械性能测试，测试结果如下表1所示：
表1低烟无卤阻燃硅橡胶的性能数据
| 检测项目 | 检测标准 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 阻燃级别 | GB/T10707-2008 | FV-0 | FV-0 | FV-0 |
| 氧指数(％) | GB/T10707-2008 | 35 | 37 | 36 |
| 烟密度 | GB/T8323-2008 | 82.53 | 80.26 | 81.56 |
| 拉伸强度(MPa) | GB/T528-2009 | 6.9 | 6.6 | 6.4 |
| 扯断伸长率(％) | GB/T528-2009 | 330 | 350 | 320 |
由上述实施例的性能测试结果可知，本发明涉及低烟无卤阻燃硅橡胶阻燃性能优异，达到阻燃级别FV-0级，阻燃性能良好，且机械性能优异，拉伸强度大于6.4MPa，扯断伸长率大于320％。
Claims (10)
1.一种硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，其特征在于，由以下组分组成：三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化铝、聚磷酸铵和季戊四醇，
其中，三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化铝、聚磷酸铵和季戊四醇的重量比为1～15：5～20：15～30：1～10。
2.根据权利要求1所述的硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述三聚氰胺氰尿酸盐、氢氧化铝、聚磷酸铵和季戊四醇的重量比为5～10：10～15：15～20：1～3。
3.根据权利要求1所述的硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述三聚氰胺氰尿酸盐为改性三聚氰胺氰尿酸盐。
4.根据权利要求3所述的硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，其特征在于，所述改性三聚氰胺氰尿酸盐的改性剂为硅烷偶联剂，其中改性剂所占重量配比为三聚氰胺氰尿酸盐的1％～3％。
5.根据权利要求1所述的硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，其特征在于，
所述氢氧化铝粒径范围为0.8～2μm；
所述聚磷酸铵为结晶Ⅱ型聚磷酸铵，其聚合度大于1000。
6.一种低烟无卤阻燃硅橡胶，其特征在于，
所述低烟无卤阻燃硅橡胶中添加硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，所述硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物的添加量为：以100份硅橡胶生胶为基准，不超过35份；
所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶生胶，其分子量为50～70万，乙烯基摩尔含量为0.08％～0.16％。
7.根据权利要求6所述的低烟无卤阻燃硅橡胶，其特征在于，所述低烟无卤阻燃硅橡胶中还添加有补强剂，所述补强剂为气相白炭黑，
所述补强剂的添加量为：以100份硅橡胶生胶为基准，补强剂用量为20～40份。
8.根据权利要求6所述的低烟无卤阻燃硅橡胶，其特征在于，所述低烟无卤阻燃硅橡胶中还添加有结构化处理剂，所述结构化处理剂为羟基硅油，
所述结构化处理剂的添加量为：以100份硅橡胶生胶为基准，结构化处理剂的用量为0.5～4份。
9.根据权利要求6所述的低烟无卤阻燃硅橡胶，其特征在于，所述低烟无卤阻燃硅橡胶中还添加有硫化剂，所述硫化剂为双二五硫化剂；
所述硫化剂的添加量为：以100份硅橡胶生胶为基准，硫化剂的用量为1.5份。
10.一种权利要求6-9任一所述的低烟无卤阻燃硅橡胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
①按照权利要求6-9所述的重量份称取原料；
②将硅橡胶硅橡胶加入到捏合机中，依次分多次加入气相白炭黑、羟基硅油，然后加入硅橡胶用低烟无卤阻燃剂组合物，室温下混合均一，升温至120℃，抽真空，热处理45min，取出，加入硫化剂在双辊开炼机上混炼均匀，在平板硫化机上进行硫化，即得低烟无卤阻燃硅橡胶；所述硫化温度170℃，硫化时间10min。
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2014
- 2014-10-30 CN CN201410598587.0A patent/CN104327511A/zh active Pending
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