晶须/硅橡胶复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于硅橡胶材料技术领域，具体地讲，涉及一种晶须/硅橡胶复合材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 硅橡胶具有独特的化学稳定性、耐候性、耐高低温性、绝缘性及生理惰性等，其在 国民经济的各个领域均得到广泛的应用。但硅橡胶的分子链中含有大量的碳和氢，遇明火 就会持续燃烧，从而在一定程度上限制了其在电线电缆、电子电气、汽车、航空航天等领域 的应用。因此需要对硅橡胶进行阻燃改性，以扩大其使用范围。
[0003] 硅橡胶常用的阻燃剂可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂是指与 硅橡胶不发生化学反应，只是以物理方式分散于其中的阻燃剂；反应型阻燃剂是指其本身 是硅橡胶的单体，或其作为辅助试剂参与合成硅橡胶的化学反应，成为硅橡胶结构的一部 分的阻燃剂。添加型阻燃剂包括有机阻燃剂和无机阻燃剂。有机阻燃剂如十溴二苯醚、三 (2, 3-二溴丙基）磷酸酯、六溴环十二烷、聚2, 6-二溴苯醚、氯化石蜡、多磷酸酯及红磷等。 有机阻燃剂虽能起到阻燃作用，但制备得到的硅橡胶在燃烧时所释放出的有毒气体对人体 危害较大。无机阻燃剂包括铜及铜化合物、铂及铂化合物、氢氧化镁等。铜及铜化合物与硅 橡胶配合使用时，胶料呈黑色，很难再进行配色，所以在实际应用中受到较大限制。铂及铂 化合物价格昂贵，且容易被某些微量杂质，如含N、P、S等的化合物污染而失去效应。氢氧化 镁作为阻燃剂时，需要大量添加才能起到阻燃作用，但大量添加会严重影响硅橡胶的力学 性能和加工性能。
【发明内容】
[0004] 为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种晶须/硅橡胶复合材料及其 制备方法，该晶须/硅橡胶复合材料通过采用晶须作为阻燃剂，使得制备得到的产品具有 无卤、阻燃的特点。
[0005] 为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
[0006] -种晶须/硅橡胶复合材料的制备方法，包括步骤:A、将100份乙烯基聚硅氧烷混 合生胶与20份~30份白炭黑、3份第一聚硅氧烷在30°C~80°C下捏合至少4h，获得基胶； 其中，所述第一聚硅氧烷为羟基封端的聚硅氧烷，所述第一聚硅氧烷的平均相对分子质量 为610~1110 ;B、将所述基胶与24份~60份晶须在30°C~80°C下捏合至少3h，获得混炼 胶；其中，所述晶须选自碱式硫酸镁晶须或硼酸镁晶须中的任意一种；C、将所述混炼胶与2 份~5份硫化剂于双辊机上混炼，得到第一混合物；再将所述第一混合物置于平板硫化机 中在9MPa~llMPa、165°C~175°C下加压硫化20min~30min、保压至少lh并冷却，获得晶 须/硅橡胶复合材料；其中，所述份数均为质量份数。
[0007] 进一步地，在所述步骤B中，还包括：将不超过12份的第二聚硅氧烷与所述步骤一 得到的基胶及所述晶须进行混合；所述份数均为质量份数；其中，所述第二聚硅氧烷为羟 基封端的聚硅氧烷，所述第二聚硅氧烷的平均相对分子质量为610~1110。
[0008] 进一步地，所述乙烯基聚硅氧烷混合生胶包括质量百分数为20%~80%的第一 生胶和质量百分数为80%~20%的第二生胶；其中，所述第一生胶中乙烯基的质量百分数 为0. 23 %，所述第二生胶中乙烯基的质量百分数为0. 04 %。
[0009] 进一步地，在所述步骤C中，所述硫化剂选自2, 5-二甲基-2, 5-二（叔丁基过氧） 己烧、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯中的任意一种。
[0010] 进一步地，在所述白炭黑与所述乙烯基聚硅氧烷混合生胶捏合之前，利用硅烷偶 联剂对所述白炭黑的表面的羟基进行去除；在所述晶须与所述基胶捏合之前，利用硅烷偶 联剂对所述晶须的表面的羟基进行去除。
[0011] 本发明的另一目的还在于提供一种晶须/硅橡胶复合材料，由如下按质量份数计 的组分经混炼、硫化得到：1〇〇份乙烯基聚硅氧烷混合生胶、20份~30份白炭黑、3份第一 聚硅氧烷、24份~80份晶须以及2份~5份硫化剂；其中，所述第一聚硅氧烷为羟基封端 的聚硅氧烷，所述第一聚硅氧烷的平均相对分子质量为610~1110 ;所述晶须选自碱式硫 酸镁晶须或硼酸镁晶须中的任意一种。
[0012] 进一步地，所述热硫化硅橡胶还包括不超过12份的第二聚硅氧烷；其中，所述 第二聚硅氧烷为羟基封端的聚硅氧烷，所述第二聚硅氧烷的平均相对分子质量为610~ 1110〇
[0013] 进一步地，所述乙烯基聚硅氧烷混合生胶包括质量百分数为20%~80%的第一 生胶和质量百分数为80%~20%的第二生胶；其中，所述第一生胶中乙烯基的质量百分数 为0. 23 %，所述第二生胶中乙烯基的质量百分数为0. 04 %。
[0014] 进一步地，所述硫化剂选自2, 5-二甲基-2, 5-二（叔丁基过氧）己烷、过氧化二 叔丁基、过氧化二异丙苯中的任意一种。
[0015] 本发明以碱式硫酸镁晶须和/或硼酸镁晶须作为阻燃剂，使得制备得到的晶须/ 硅橡胶复合材料具有低毒、稳定、消烟等优点；与此同时，一定添加量的上述晶须对晶须/ 硅橡胶复合材料的力学性能具有补强作用。本发明的晶须/硅橡胶复合材料在高温燃烧过 程中，其中的上述晶须熔融后覆盖在硅橡胶的表面，形成玻璃体覆盖层，从而起隔绝作用； 而当以碱式硫酸镁晶须作为阻燃剂时，其在高温下分解释放出的水蒸汽还有冷却吸热作 用，可改变硅橡胶的热分解途径，抑制可燃性气体的生成。
【附图说明】
[0016] 通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点 将变得更加清楚，附图中：
[0017]图1是根据本发明的实施例1的晶须/硅橡胶复合材料在拉伸断裂后截面的SEM 图片；
[0018]图2是根据本发明的实施例4的晶须/硅橡胶复合材料在拉伸断裂后截面的SEM 图片。
【具体实施方式】
[0019] 以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实 施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施 例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明 的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件 的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。
[0020] 将理解的是，尽管在这里可使用术语"第一"、"第二"等来描述各种元件，但是这些 元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。
[0021] 本发明提供了一种无卤、阻燃的晶须/硅橡胶复合材料，其包括100份的乙烯基聚 硅氧烷混合生胶、20份~30份的白炭黑、3份的第一聚硅氧烷、24份~80份的晶须、2份~ 5份硫化剂以及不超过12份的第二聚硅氧烷，以上均为质量份数；其中，所述第一聚硅氧烷 和第二聚硅氧烷均为羟基封端的聚硅氧烷，二者的平均相对分子质量均为610~1110 ;且 所述晶须指碱式硫酸镁晶须或硼酸镁晶须中的任意一种。
[0022] 具体地，硫化剂可以选自2, 5-二甲基-2, 5-二（叔丁基过氧）己烷、过氧化二叔 丁基、过氧化二异丙苯中的任意一种。
[0023]值得说明的是，在高温燃烧过程中，上述晶须/硅橡胶复合材料中的晶须熔融后 覆盖在硅橡胶的表面，形成玻璃体覆盖层，起到隔绝作用；与此同时，当以碱式硫酸镁晶须 作为阻燃剂时，其在高温分解时释放出的水蒸汽有冷却吸热作用，还可改变硅橡胶的热分 解途径，抑制可燃性气体的生成。
[0024]以下将对所述晶须/硅橡胶复合材料的制备方法进行详细的描述。
[0025]步骤一：将100份乙烯基聚硅氧烷混合生胶与20份~30份白炭黑、3份第一聚硅 氧烷在30°C~80°C下捏合至少4h，获得基胶。
[0026]在本实施例中，所述乙烯基聚硅氧烷混合生胶包括质量百分数为20%~80%的 第一生胶和质量百分数为80%~20%的第二生胶；其中，所述第一生胶中乙烯基的质量百 分数为0. 23%，所述第二生胶中乙烯基的质量百分数为0. 04%。也就是说，在本实施例中， 所述100份乙烯基聚硅氧烷混合生胶其实质为20份~80份乙烯基的质量百分数为0. 23% 的第一生胶和80份~20份乙烯基的质量百分数为0. 04%的第二生胶的混合物。
[0027]与此同时，所述第一聚硅氧烷是指羟基封端的聚硅氧烷，且其平均相对分子质量 为610~1110 ;也就是说，在所述第一聚硅氧烷中，其端部均为羟基；如若所述第一聚硅氧 烷呈直链，则其两端的基团均为羟基；如若所述第一聚硅氧烷带有支链，则其主链两端的基 团以及其支链末端的基团均为羟基；且在所述第一聚硅氧烷中，羟基所占的质量百分比为 6%~8%〇
[0028]优选地，所述白炭黑在使用前，需要经过硅烷偶联剂对其表面进行去羟基处理。具 体处理方法为：将100份气相白炭黑在120°C~150°C干燥2h，然后将其置于带有回流冷凝 装置的三口烧瓶中，搅拌并逐滴加入15份六甲基二硅氮烷作为硅烷偶联剂和1滴~2滴二 月桂酸二丁基锡作为催化剂，缓慢升温至200°C，回流冷凝反应2h，最后缓慢降温，得到步 骤一中所述白炭