本发明属于高温硫化硅橡胶材料领域，具体涉及一种高阻燃无卤环保硅橡胶及其制备方法。
背景技术：
：硅橡胶是一种兼具无机和有机性质的高分子弹性体材料，其主链由硅原子和氧原子交替组成，所形成的硅氧键(-Si-O-)键能很大，比传统橡胶的碳碳键(-C-C-)键能大得多，具有很高的热稳定性和非常好的耐候性，同时硅橡胶还具有热释放速率低、成炭率高、无毒、无烟的特点，具备相对较好的阻燃性能。因此硅橡胶是航空航天等领域应用极广的耐热材料。但是，硅橡胶本身是可以燃烧的，在空气中硅橡胶会发生阴燃现象。硅橡胶的很多使用环境要求其必须要具备很好的阻燃性能，因此研究高阻燃硅橡胶材料是非常必要的。虽然，采用一些手段可以提高硅橡胶的阻燃性，如铂化合物、十溴二苯醚或者二苯乙烷作阻燃剂，申请号为CN200410077503.5、CN201310626801.4、CN201510064816.5、CN201310461092.9、CN200810196197.5、CN200910185447.X。但是这些阻燃剂在制造或者使用过程中会给环境带来很大的污染，并且硅橡胶在很多使用场合是要求无卤环保的(例如地铁、汽车、建筑、医院、航空航天等)。因此，研究既阻燃又无卤的硅橡胶是十分必要的。虽然申请号CN201410826700.6的专利公开了一种无卤阻燃热硫化硅橡胶，其极限氧指数能超过40％，垂直燃烧能达到FV-0级，但是在该专利中使用了异氰酸酯，对人的身体健康有很大的危害。虽然申请号为CN201210257988.0的专利公开了一种环保阻燃硅橡胶的垂直燃烧能达到FV-0级，但是未对氧指数进行描述，并且其中添加了三聚氰胺，而三聚氰胺在高温下能分解生成氰化物剧毒气体。其它环保阻燃硅橡胶专利(CN201110348676.6、CN201310265272.X、CN201310267082.1、CN201310267097.8)对硅橡胶的阻燃性能都未进行描述。因此研制一种既具有很高的阻燃性能，又不会对人的身体健康造成危害的阻燃无卤环保硅橡胶非常必要。技术实现要素：本发明的目的是提供一种阻燃性能优异且环保的高阻燃无卤环保硅橡胶；本发明的另一个目的是提供一种高阻燃无卤环保硅橡胶的制备方法。为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：一种高阻燃无卤环保硅橡胶，包括下述质量份的原料：硅橡胶100份；白炭黑20～60份；填料20～150份；阻燃剂10～60份；羟基硅油3～7份；硅烷偶联剂2～5份；硫化剂0.5～1.5份。进一步的技术方案是，所述的硅橡胶为分子量35万～70万的甲基乙烯基硅橡胶，其中乙烯基含量为0.07％～4％。进一步的技术方案是，所述的白炭黑选自比表面积为150～400m2/g的气相法白炭黑或比表面积为150～200m2/g的沉淀法白炭黑。进一步的技术方案是，所述的羟基硅油为α,ω-二羟基聚二甲硅氧烷，动力粘度为30～40mPa.s。进一步的技术方案是，所述的填料为氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种。进一步的技术方案是，所述的阻燃剂选自硼酸锌、云母粉、硅微粉、可膨胀石墨、聚磷酸铵中的两种或者两种以上。进一步的技术方案是，所述的硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的至少一种。进一步的技术方案是，所述的硫化剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷(简称双2,5)、过氧化二(2,4-二氯苯甲酰)(简称双2,4)中的一种。本发明还提供了所述的高阻燃无卤环保硅橡胶的制备方法，依次包括以下步骤：步骤A：将硅橡胶、羟基硅油、硅烷偶联剂在捏合机中搅拌2～5分钟；步骤B：将白炭黑分多批次加入，每次加入后充分搅拌均匀；步骤C：将填料、阻燃剂分多批次加入，每次加入后充分搅拌均匀；步骤D：升温至150～180℃，抽真空，搅拌1～2小时，出胶得到硅橡胶混炼胶；步骤E：待硅橡胶混炼胶冷却至室温，在开炼机上加入硫化剂，薄通4～6次，下胶冷却至室温，放置超过16小时；步骤F：将混炼胶进行模压成型，模压成型条件如下：温度160℃、时间10分钟、压力15～20MPa。下面对本发明作进一步的解释和说明。本发明针对硅橡胶无卤阻燃体系，根据阻燃剂之间的相互作用，能够在高温下有效地吸收和稀释热量、形成碳层等，选取合适的阻燃剂组合配比，发挥阻燃剂之间以及阻燃剂与填料之间的协同效应；同时根据白炭黑和填料的种类及用量，选取合适的硅烷偶联剂改善填料以及阻燃剂与硅橡胶的界面相容性，并通过恰当的混炼工艺实现填料与阻燃剂在硅橡胶中的均分分散，在该混炼工艺中，通过分步多次加料，可以减少填料和阻燃剂的团聚，提高其在硅橡胶中的分散性，并且通过在开炼机上的薄通剪切，可以进一步促使填料和阻燃剂在硅橡胶中的均匀分散，使其阻燃效果的最大发挥，得到的硅橡胶混炼胶具有很好的阻燃性能。在本发明中，硅橡胶为分子量为35～70万的甲基乙烯基硅橡胶，其中乙烯基含量为0.07％～4％。乙烯基含量太低，会影响硅橡胶硫化速度和交联度，乙烯基含量太高会影响硅橡胶的热稳定性。在本发明中，阻燃剂选自硼酸锌、云母粉、硅微粉、可膨胀石墨、聚磷酸铵中的两种或者两种以上进行任意复配。根据本发明一个实施例，所述的阻燃剂为硼酸锌和硅微粉的混合物，且两者的质量比为15～20：10～15，优选的，质量比为15：10。根据本发明的一个实施例，所述的阻燃剂为硅微粉、云母粉、可膨胀石墨的混合物，且三者的质量比为15～20:15～20:3～6；优选的，三者的质量比为20：20：5。根据本发明的一个实施例，所述的阻燃剂为硼酸锌和聚磷酸铵的混合物，且两者的质量比为15～20:15～20；优选的，质量比为1:1。根据本发明的一个实施例，阻燃剂为硼酸锌、云母粉、硅微粉的混合物，三者的质量比为10～15：15～20：3～5，优选的，三者的质量比为15：20：5。根据本发明的一个实施例，所述的阻燃剂为硼酸锌、聚磷酸铵、云母粉的混合物，三者的质量比为15～20：15～20：15～20；优选的是，质量比为1:1:1。在本发明中，硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷(KH570)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)的一种或几种。根据白炭黑的种类和用量不同，以及填料的用量不同，硅烷偶联剂的用量不同。一般情况下，白炭黑和填料越多，所用硅烷偶联剂的用量越多；相同用量情况下，气相法白炭黑所用硅烷偶联剂的用量比沉淀法白炭黑多。高阻燃无卤环保硅橡胶的氧指数和垂直燃烧等级测试方法采用GB/T10707-2008。本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：本发明的产品经过实际检测具有良好的阻燃性能，极限氧指数大于48％，垂直燃烧等级FV-0级，同时该产品无卤环保。具体实施方式下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。高阻燃无卤环保硅橡胶的制备方法如下：(1)将硅橡胶、羟基硅油、硅烷偶联剂在捏合机中搅拌4分钟；(2)将白炭黑分5次加入，每次加入后搅拌15分钟；(3)将填料、阻燃剂分4次加入，每次加入后搅拌30分钟；(4)升温至160℃，抽真空，搅拌2小时，出胶得到硅橡胶混炼胶；(5)待硅橡胶混炼胶冷却至室温，在开炼机上加入硫化剂，薄通5次，下胶冷却至室温，放置超过16小时；(6)将混炼胶进行模压成型，模压成型条件如下：温度160℃、时间10分钟、压力20MPa。实施例1-5按照上述的制备方法制备，其原材料的质量份如表所示：表1：实施例1-5的组分及质量份注：上述表格中实施例4中硅橡胶的分子量为“65万：35万＝9:1”表示的含义为分子量为65万的硅橡胶与分子量为35万的硅橡胶的摩尔比为9:1。上述表格中实施例1和2中硅橡胶的乙烯基含量为“0.16％:0.07％＝9:1”表示的含义为乙烯基含量为0.16％的硅橡胶与乙烯基含量为0.07％的硅橡胶的摩尔比为9:1。上述表格中实施例5中硅橡胶乙烯基含量为“0.15％:4％＝9.5:0.5”表示的含义为乙烯基含量为0.15％的硅橡胶与乙烯基含量为4％的硅橡胶的摩尔比为9:1。采用GB/T10707-2008对实施例1-5硅橡胶的氧指数和垂直燃烧等级进行测试，其结果如表2所示。表2：实施例1-5的阻燃性能测试结果项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5氧指数％4747＞484845垂直燃烧等级FV-0FV-0FV-0FV-0FV-0拉伸强度MPa6.15.55.26.36.1断裂伸长率％235205217220223尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。当前第1页1 2 3