本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种耐火硅橡胶及其制备方法。
背景技术：
硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。硅橡胶的透气性好，氧气透过率在合成聚合物中是最高的。硅橡胶主要分为高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶。室温硫化硅橡胶通常以羟基封端的聚二甲基硅氧烷，特殊用途可选用含有烷氧基或其他活性基团的聚甲基硅氧烷，其在建筑行业、电子行业、模具、汽车、船舶及航空领域均有广泛的应用。
现有技术中有很多对橡胶材料添加各种阻燃剂进行阻燃的方法，如添加较多的含卤阻燃剂会使橡胶获得良好的阻燃性，但这会使橡胶燃烧时会释放有毒烟雾，给人们的生命安全带来极大的隐患，因此在很多场合已被禁止使用。硅橡胶是一种特种橡胶，具有耐热、耐低温、高绝缘等性能，应用广泛。使用硅橡胶的环境各种各样，有超低温领域、超高压领域，甚至还有易爆易燃领域，因此提高硅橡胶的阻燃耐火性能有很大的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种耐火硅橡胶及其制备方法，该硅橡胶制备方法简单，具有良好的耐温性、阻燃性、电绝缘性、耐氧抗老化性，且表现出优良的弹性和机械强度，适合在易燃易爆领域广泛应用。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种耐火硅橡胶，包括如下重量份的原料：聚甲基乙烯基硅氧烷30～40份、有机硅树脂40～50份、石英砂10～18份、二乙基二硫代氨基甲酸锌1～5份、填料5～10份、金属催化剂0.2～0.8份、硅烷偶联剂0.5～2份、无卤阻燃剂1～6份、阻燃协效剂1～3份、双二五硫化剂1～3份、炭黑粉1～5份。
进一步的，所述耐火硅橡胶包括如下重量份的原料：聚甲基乙烯基硅氧烷35份、有机硅树脂46份、石英砂12份、二乙基二硫代氨基甲酸锌3份、填料6份、金属催化剂0.5份、硅烷偶联剂0.8份、无卤阻燃剂5份、阻燃协效剂1份、双二五硫化剂3份、炭黑粉3份。
进一步的，所述石英砂为300～500目的二氧化硅微粉。
进一步的，所述填料为气相二氧化硅、空心玻璃微珠、纳米碳酸钙、硅灰石粉中的一种或多种的混合物。
进一步的，所述金属催化剂为铂、铑、钯、钌或锇催化剂中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、n-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种的混合物。
进一步的，所述无卤阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、三氧化二锑、聚磷酸铵中的一种或多种的混合物。
进一步的，所述阻燃协效剂为硼酸锌、三氧化二锑、膨胀石墨、石墨烯中的一种或多种的混合物。
上述耐火硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述聚甲基乙烯基硅氧烷、有机硅树脂放入反应釜中混合，在50～60℃、真空度0.2～0.5mpa的条件下搅拌反应20～30min，再加入石英砂、填料、金属催化剂、炭黑粉，使用高速乳化剂高速搅拌50～60min，混合物常温静置备用；
(2)将步骤(1)制备的混合物放入混炼机形成包辊后，依次加入硅烷偶联剂、无卤阻燃剂、阻燃协效剂，充分混炼30～40min，再加入二乙基二硫代氨基甲酸锌混炼40～50min；
(3)将步骤(2)混炼后的混合物静置3～4小时后，加入双二五硫化剂，返炼1～2小时，送入平板硫化机中，于20～40℃固化成型，得到该硅橡胶。
进一步的，所述步骤(3)检验合格后的硅橡胶放置通风干燥处存放。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明的硅橡胶制备方法简单，具有良好的耐温性、阻燃性、电绝缘性、耐氧抗老化性，且表现出优良的弹性和机械强度，适合在易燃易爆领域广泛应用。
2.本发明的硅橡胶以聚甲基乙烯基硅氧烷、有机硅树脂为基材，添加有与之匹配的阻燃剂和阻燃协效剂，辅助有石英砂、金属催化剂、硅烷偶联剂，在燃烧时，阻燃剂会受热膨胀，并且会有部分迁移到橡胶表面带走一部分热量，与橡胶发生相互作用生成凝聚相炭层；当温度进一步升高时，阻燃协效剂开始与橡胶基材作用，释放气体降低凝聚相炭层的温度，起到覆盖隔绝氧气或者稀释氧气的作用，阻燃剂与协效剂这种协同作用，使之能在橡胶表面形成高稳定性结构的阻燃碳层，显示极佳的耐火阻燃性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1
一种耐火硅橡胶，包括如下重量份的原料：聚甲基乙烯基硅氧烷35kg、有机硅树脂4kg、石英砂12kg、二乙基二硫代氨基甲酸锌3kg、空心玻璃微珠6kg、金属催化剂铂0.5kg、乙烯基三乙氧基硅烷0.8kg、氢氧化钙5kg、石墨烯1kg、双二五硫化剂3kg、炭黑粉3kg。其中，石英砂为300～500目的二氧化硅微粉。
上述耐火硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述聚甲基乙烯基硅氧烷、有机硅树脂放入反应釜中混合，在50～60℃、真空度0.2～0.5mpa的条件下搅拌反应20～30min，再加入石英砂、空心玻璃微珠、金属催化剂铂、炭黑粉，使用高速乳化剂高速搅拌50～60min，混合物常温静置备用；
(2)将步骤(1)制备的混合物放入混炼机形成包辊后，依次加入乙烯基三乙氧基硅烷、氢氧化钙、石墨烯，充分混炼30～40min，再加入二乙基二硫代氨基甲酸锌混炼40～50min；
(3)将步骤(2)混炼后的混合物静置3～4小时后，加入双二五硫化剂，返炼1～2小时，送入平板硫化机中，于20～40℃固化成型，得到该硅橡胶，检验合格后放置通风干燥处存放。
实施例2
一种耐火硅橡胶，包括如下重量份的原料：聚甲基乙烯基硅氧烷32kg份、有机硅树脂46kg份、石英砂15kg份、二乙基二硫代氨基甲酸锌3kg、纳米碳酸钙8kg、金属催化剂钌0.5kg、n-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷1.2kg、三氧化二锑3kg、硼酸锌1kg、双二五硫化剂2kg、炭黑粉3kg。其中，石英砂为300～500目的二氧化硅微粉。
上述耐火硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述聚甲基乙烯基硅氧烷、有机硅树脂放入反应釜中混合，在50～60℃、真空度0.2～0.5mpa的条件下搅拌反应20～30min，再加入石英砂、纳米碳酸钙、金属催化剂钌、炭黑粉，使用高速乳化剂高速搅拌50～60min，混合物常温静置备用；
(2)将步骤(1)制备的混合物放入混炼机形成包辊后，依次加入n-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、三氧化二锑、硼酸锌，充分混炼30～40min，再加入二乙基二硫代氨基甲酸锌混炼40～50min；
(3)将步骤(2)混炼后的混合物静置3～4小时后，加入双二五硫化剂，返炼1～2小时，送入平板硫化机中，于20～40℃固化成型，得到该硅橡胶，检验合格后放置通风干燥处存放。
实施例3
一种耐火硅橡胶，包括如下重量份的原料：聚甲基乙烯基硅氧烷37kg、有机硅树脂42kg、石英砂16kg、二乙基二硫代氨基甲酸锌2kg、硅灰石粉10kg、金属催化剂钯0.7kg、乙烯基三甲氧基硅烷1.6kg、氢氧化铝5kg、膨胀石墨2kg、双二五硫化剂1kg、炭黑粉3kg。
上述耐火硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述聚甲基乙烯基硅氧烷、有机硅树脂放入反应釜中混合，在50～60℃、真空度0.2～0.5mpa的条件下搅拌反应20～30min，再加入石英砂、硅灰石粉、金属催化剂钯、炭黑粉，使用高速乳化剂高速搅拌50～60min，混合物常温静置备用；
(2)将步骤(1)制备的混合物放入混炼机形成包辊后，依次加入乙烯基三甲氧基硅烷、氢氧化铝、膨胀石墨，充分混炼30～40min，再加入二乙基二硫代氨基甲酸锌混炼40～50min；
(3)将步骤(2)混炼后的混合物静置3～4小时后，加入双二五硫化剂，返炼1～2小时，送入平板硫化机中，于20～40℃固化成型，得到该硅橡胶，检验合格后放置通风干燥处存放。
实施例4
一种耐火硅橡胶，包括如下重量份的原料：聚甲基乙烯基硅氧烷38kg、有机硅树脂46kg、石英砂18kg、二乙基二硫代氨基甲酸锌5kg、气相二氧化硅6kg、金属催化剂锇0.8kg、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷1.6kg、聚磷酸铵5kg、硼酸锌3kg、双二五硫化剂3kg、炭黑粉5kg。
上述耐火硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述聚甲基乙烯基硅氧烷、有机硅树脂放入反应釜中混合，在50～60℃、真空度0.2～0.5mpa的条件下搅拌反应20～30min，再加入石英砂、气相二氧化硅、金属催化剂锇、炭黑粉，使用高速乳化剂高速搅拌50～60min，混合物常温静置备用；
(2)将步骤(1)制备的混合物放入混炼机形成包辊后，依次加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚磷酸铵、硼酸锌，充分混炼30～40min，再加入二乙基二硫代氨基甲酸锌混炼40～50min；
(3)将步骤(2)混炼后的混合物静置3～4小时后，加入双二五硫化剂，返炼1～2小时，送入平板硫化机中，于20～40℃固化成型，得到该硅橡胶，检验合格后放置通风干燥处存放。
实施例5
一种耐火硅橡胶，包括如下重量份的原料：聚甲基乙烯基硅氧烷40kg、有机硅树脂50kg、石英砂14kg、二乙基二硫代氨基甲酸锌5kg、空心玻璃微珠8kg、金属催化剂铑0.5kg、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1.8kg、氢氧化镁3kg、石墨烯2kg、双二五硫化剂3kg、炭黑粉2kg。
上述耐火硅橡胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述聚甲基乙烯基硅氧烷、有机硅树脂放入反应釜中混合，在50～60℃、真空度0.2～0.5mpa的条件下搅拌反应20～30min，再加入石英砂、空心玻璃微珠、金属催化剂铑、炭黑粉，使用高速乳化剂高速搅拌50～60min，混合物常温静置备用；
(2)将步骤(1)制备的混合物放入混炼机形成包辊后，依次加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氢氧化镁、石墨烯，充分混炼30～40min，再加入二乙基二硫代氨基甲酸锌混炼40～50min；
(3)将步骤(2)混炼后的混合物静置3～4小时后，加入双二五硫化剂，返炼1～2小时，送入平板硫化机中，于20～40℃固化成型，得到该硅橡胶，检验合格后放置通风干燥处存放。
实施例6
性能测试及测试标准：对实施例1-5制备的硅橡胶进行热导率、绝缘强度、拉伸强度、断裂伸长率、阻燃等级进行了测试，测试标准分别参照gb/t11205-2009、gb/t1659-2005、gb/t528-2009、gb/t528-2009、gb/t2408-1996。
表1.性能测试结果
本发明的硅橡胶制备方法简单，具有良好的耐温性、阻燃性、电绝缘性、耐氧抗老化性，且表现出优良的弹性和机械强度，适合在易燃易爆领域广泛应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。