一种无卤阻燃硅橡胶及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于硅橡胶技术领域，具体涉及一种无卤阻燃硅橡胶及其制备方法与应 用。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的发展，电线电缆的用量迅速增长，电气火灾事故也频频发生，因此 对阻燃电线电缆的研制非常必要。传统的耐火电缆是采用云母带作为耐火层，但由于小截 面导体绕包云母带相当困难，并且耐火试验合格率低，这种耐火材料逐渐失去了市场。目前 我国用量最大的阻燃电缆是含氯阻燃电缆。含氯的卤系阻燃材料在燃烧过程中产生大量的 浓烟及卤化氢等有毒气体，在某些场合已经禁止使用。因此研制无卤低烟、耐火的新型电缆 以代替传统的耐火电缆已成了市场的迫切需求。
[0003] 硅橡胶兼有无机和有机性质的高分子弹性体绝缘材料，具有很高的热稳定性。硅 橡胶比以碳为主链的橡胶燃烧时热释放速率低，火焰传播速度慢，无熔滴且纯硅橡胶燃烧 时几乎不生成有毒气体，燃后会在表面形成陶瓷化的碳硅层，能阻止热、氧交换和内部可燃 物向外扩散以接触热、氧。由于其阻燃和耐高低温方面的特殊性能，硅橡胶作为新型的电缆 材料进入了市场。但是硅橡胶可以阴燃，存在一定的安全隐患。特别是在高温、发热、高电 压条件下工作，电缆对硅橡胶的阻燃性能提了更高的要求，因此研宄及制备具有良好阻燃 性能的硅橡胶在理论和应用方面都具有重要意义。
[0004] 目前添加阻燃剂是制备阻燃硅橡胶的主要方法。其中氢氧化铝是常用的无机阻 燃剂，广泛应用于电线电缆、运输、电子电器和建筑等行业。但是氢氧化铝阻燃剂达到一 定的添加量才能起到好的阻燃效果，这会降低基材的力学性能，而且增加成本。因此，寻 找氢氧化铝的协同阻燃剂成为研宄热点。另外，如何提高阻燃材料与硅橡胶的相容性，充 分发挥阻燃材料的性能也是本领域需要解决的难点。如在专利CN201210352368. 5即通 过六甲基二硅氮烷对氢氧化铝表面进行改性来提高其与硅橡胶的相容性。另外在专利 CN200710046127. 7中公开了一种无卤阻燃硅橡胶的制备方法，但该方法硫化组分复杂且制 备方法复杂。
【发明内容】
[0005] 为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种无卤 阻燃硅橡胶的制备方法。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的无卤阻燃硅橡胶。
[0007] 本发明的再一目的在于提供上述无卤阻燃硅橡胶在电线电缆料中的应用。
[0008] 本发明目的通过以下技术方案实现：
[0009] 一种无卤阻燃硅橡胶的制备方法，包括以下制备步骤：
[0010] (1)将100质量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100质量份白炭黑在双辊开炼机上混炼 2~5分钟，保持开炼机辊轴温度为22~26 °C，得到基础胶；
[0011] (2)往步骤（1)的基础胶中添加20~60质量份氢氧化铝和20~60质量份硼酸 锌，混炼20~40分钟，制得混炼胶；
[0012] (3)往步骤⑵的混炼胶中加入3~6质量份硫化剂2, 4-二氯过氧化苯甲酰，于 120~135°C温度硫化1~5分钟后出片，得到无卤阻燃硅橡胶。
[0013] 所述的白炭黑为气相法白炭黑或沉淀法白炭黑。
[0014] 所述氢氧化铝与硼酸锌的质量比优选为2 :1。
[0015] 一种无卤阻燃硅橡胶，通过以上方法制备得到。
[0016] 上述无卤阻燃硅橡胶在电线电缆料中的应用。
[0017] 本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
[0018] (1)本发明的硅橡胶阻燃性能优异，在阻燃剂氢氧化铝和硼酸锌并用的基础上，产 生协同阻燃效应，阻燃性能达到FV-I级；
[0019] (2)本发明的硅橡胶所用的阻燃剂主要是不含卤素的氢氧化铝和硼酸锌，燃烧时 不会放出有毒气体，不会带环境带来污染，属于环保阻燃材料；
[0020] (3)本发明制备过程先通过冷炼得到基础胶，再加入阻燃材料进行混炼得到混炼 胶，最后通过高温硫化得到无卤阻燃硅橡胶。该制备方法简单，而且通过先加入阻燃材料再 硫化的工艺，阻燃材料粒径均在10~13 μ m之间，其与硅橡胶的相容性好，能够充分发挥阻 燃材料的性能。
[0021] (4)本发明的硫化过程是通过过氧化物2, 4-二氯过氧化苯甲酰的交联反应而实 现，硫化工艺简单，时间短，成本低。
[0022] (5)本发明使用的基础胶是由质量比为1:1的聚甲基乙烯基硅氧烷和白炭黑混炼 而成，硫化后拉伸性能优异，添加阻燃剂后，其拉伸性能可满足工业上对电线电缆的要求。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 [0024] 实施例1
[0025] 将100质量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100质量份气相法白炭黑在开炼机上混炼3 分钟，保持辊轴温度在22~26°C之间，然后依次加入20质量份氢氧化铝、40质量份硼酸 锌，混炼40分钟，使得硅橡胶混炼均匀，再加入4质量份的2, 4-二氯过氧化苯甲酰硫化剂， 混炼均匀后薄通3次，经过120°C高温硫化1分钟，冷却得到无卤阻燃硅橡胶。
[0026] 实施例2
[0027] 将由100质量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100质量份沉淀法白炭黑在开炼机上混炼 2分钟，保持辊轴温度在22~26°C之间，然后依次加入30质量份氢氧化铝、30质量份硼酸 锌，混炼30分钟，使得硅橡胶混炼均匀，再加入4质量份的2, 4-二氯过氧化苯甲酰硫化剂， 混炼均匀后薄通4次，经过120°C高温硫化2分钟，冷却得到无卤阻燃硅橡胶。
[0028] 实施例3
[0029] 将由100质量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100质量份沉淀法白炭黑在开炼机上混炼 5分钟，保持辊轴温度在22~26°C之间，然后依次加入60质量份氢氧化铝、60质量份硼酸 锌，混炼20分钟，使得硅橡胶混炼均匀，再加入6质量份的2, 4-二氯过氧化苯甲酰硫化剂， 混炼均匀后薄通4次，经过135°C高温硫化5分钟，冷却得到无卤阻燃硅橡胶。
[0030] 实施例4
[0031] 将由100质量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100质量份沉淀法白炭黑在开炼机上混炼 4分钟，保持辊轴温度在22~26°C之间，然后依次加入40质量份氢氧化铝、20质量份硼酸 锌，混炼40分钟，使得硅橡胶混炼均匀，再加入4质量份的2, 4-二氯过氧化苯甲酰硫化剂， 混炼均匀后薄通5次，经过120°C高温硫化3分钟，冷却得到无卤阻燃硅橡胶。
[0032] 本实施例制备而得的无卤阻燃硅橡胶进行力学性能和阻燃性能测试，其中，拉伸 强度和断裂伸长率按GB/T 528-1998测试，撕裂强度按GB/T 529-1999测试，硬度按GB/ T 531-1999测试，极限氧指数按GB 10707-1989测试，垂直燃烧性能（阻燃等级）按GB/T 13488-1992测定。测定结果如表1所示：
[0033] 表1产物性能测试结果
【主权项】
1. 一种无卤阻燃硅橡胶的制备方法，其特征在于包括以下制备步骤： (1) 将100质量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100质量份白炭黑在双辊开炼机上混炼2~ 5分钟，保持开炼机辊轴温度为22~26 °C，得到基础胶； (2) 往步骤（1)的基础胶中添加20~60质量份氢氧化铝和20~60质量份硼酸锌，混 炼20~40分钟，制得混炼胶； (3) 往步骤⑵的混炼胶中加入3~6质量份硫化剂2, 4-二氯过氧化苯甲酰，于120~ 135°C温度硫化1~5分钟后出片，得到无卤阻燃硅橡胶。
2. 根据权利要求1所述的一种无卤阻燃硅橡胶的制备方法，其特征在于：所述的白炭 黑为气相法白炭黑或沉淀法白炭黑。
3. 根据权利要求1所述的一种无卤阻燃硅橡胶的制备方法，其特征在于：所述的氢氧 化铝与硼酸锌的质量比为2:1。
4. 一种无卤阻燃硅橡胶，通过权利要求1~3任一项所述的方法制备得到。
5. 权利要求4所述的一种无卤阻燃硅橡胶在电线电缆料中的应用。
【专利摘要】本发明属于硅橡胶技术领域，公开了一种无卤阻燃硅橡胶及其制备方法与应用。所述的制备方法为：将100质量份聚甲基乙烯基硅氧烷和100质量份白炭黑在双辊开炼机上混炼3～5分钟，保持开炼机辊轴温度为22～26℃，得到基础胶；然后加入20～60质量份氢氧化铝和20～60质量份硼酸锌，混炼20～40分钟，制得混炼胶；最后加入3～6质量份硫化剂2,4-二氯过氧化苯甲酰，于120～135℃温度硫化1～5分钟后出片，得到无卤阻燃硅橡胶。本发明制得的硅橡胶具有良好的机械性能和阻燃性能，阻燃剂级别达到FV-1级，可以用于电线电缆料的制备。
【IPC分类】C08K3-36, C08K3-22, C08K5-14, C08K13-02, C08K3-38, H01B3-28, C08L83-07
【公开号】CN104877350
【申请号】CN201510278770
【发明人】薛锋, 龙湘菊, 贾志欣
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月27日