本发明涉及一种橡胶材料，特别是涉及一种膨胀阻燃硅橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术：
硅橡胶是以si-o为主链的一类特殊的聚合物，兼具无机性质和有机性质，因其具有无机硅氧键和侧链有机基团(r)的结构，是一种应用范围特别广的弹性高分子材料，由于其具有特定的化学稳定性、耐高低温性、耐候性、绝缘性，同时在燃烧时少烟无毒、燃烧值低，所以可以作为特种材料应用在军事、航空等领域，也应用在国民经济的各行各业，比如化工、机械制造、纺织造纸等。由于其分子主链是si-o结构，因此与其它主链为碳链的有机橡胶相比，硅橡胶燃烧的极限氧指数(loi)较高，但是尽管如此，硅橡胶遇明火仍会持续燃烧，所以对硅橡胶进行阻燃研究、改善其性能十分必要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种膨胀阻燃的硅橡胶复合材料及其制备方法，以解决上述现有的问题，使膨胀阻燃硅橡胶复合材料在阻燃过程中增强炭层强度，应用范围更广。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的膨胀阻燃硅橡胶复合材料，包括甲基乙烯基硅橡胶生胶100份，补强填料20-30份，可膨胀石墨0-20份，磷酸盐类阻燃剂0-20份，硫化剂2-4份，硅油4-6份，所述材料为重量比。
本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的膨胀阻燃硅橡胶复合材料，其中所述补强填料为碳酸钙、白炭黑、氧化锌、二氧化钛中的至少一种。
前述的膨胀阻燃硅橡胶复合材料，其中所述的磷酸盐类阻燃剂为聚磷酸铵、红磷、三聚磷酸铝、二乙基次磷酸铝、磷酸铵盐中的至少一种。
前述的膨胀阻燃硅橡胶复合材料，其中所述硅油为甲基乙烯基硅油、高活性乙烯基硅油、甲基硅油中的至少一种。
前述的膨胀阻燃硅橡胶复合材料，其中所述硫化剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,4-二氯化氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯中的至少一种。
前述的膨胀阻燃硅橡胶复合材料，其中所述可膨胀石墨为10-20份，所述磷酸盐类阻燃剂为10-20份。
本发明膨胀阻燃硅橡胶复合材料的制备方法，包括下述步骤：(一)将100份甲基乙烯基硅橡胶生胶、20-30份补强材料、0-20份可膨胀石墨、0-20份磷酸盐类填料混炼均匀；(二)将4-6份甲基硅油加入步骤(一)得到的混合物中混炼均匀；(三)将2-4份硫化剂加入步骤(二)得到的混合物中混合均匀，出片得到混炼橡胶；(四)将上述混炼橡胶充分硫化，制成所需试片。
前述的膨胀阻燃硅橡胶复合材料的制备方法，其中所述硫化过程在140-170℃、10-15mpa压力下进行，硫化时间10-15分钟。
前述的膨胀阻燃硅橡胶复合材料的制备方法，其中所述磷酸盐类阻燃剂经干燥。
前述的膨胀阻燃硅橡胶复合材料的制备方法，其中所述步骤(一)和步骤(二)在双辊混炼机或密炼机中进行。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：
(1)由于本发明膨胀阻燃硅橡胶复合材料包括甲基乙烯基硅橡胶生胶，补强填料，可膨胀石墨，磷酸盐类阻燃剂，硫化剂，硅油，因此具有很好的阻燃性能，其中的补强填料除了能对硅橡胶起补强作用外，也可以通过稀释可燃物浓度、提高硅橡胶分子间的相互作用力来提高硅橡胶的热稳定性，对硅橡胶的阻燃具有重要作用，同时本发明添加了可膨胀石墨，可膨胀石墨资源丰富，制造简单，价格低廉，无毒，低烟,当其被迅速加热至220℃以上时，可沿着结晶结构的轴方向膨胀数百倍，在高温下膨胀后,既形成了膨胀体系中的炭源，又形成了绝热层，能有效地起到隔热阻燃效果，添加磷酸盐类阻燃剂以后也明显的提高了橡胶燃烧后的炭层强度，使硅橡胶的阻燃性进一步增强，也改善了硅橡胶复合材料的力学性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,详细说明如下。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对本发明的具体实施方式、特征及其效果，详细说明如后。
实施例一
本发明一种膨胀阻燃硅橡胶复合材料的制备方法，包括下述步骤：
将100份甲基乙烯基硅橡胶生胶和30份的补强填料碳酸钙在双辊混炼机共混10分钟，混合均匀，其中的甲基乙烯基硅橡胶的分子量大于50万；
将4份的硅油加入到双辊混炼机中继续进行共混，硅油选用甲基乙烯基硅油；
将2份的硫化剂加入到上述混合物中混合均匀，出片，得到混炼橡胶，硫化剂采用2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(俗称双2,5)；
将上述混炼橡胶在160℃、15mpa压力下，硫化12分钟，得到硅橡胶，对其进行性能测试，测试时，将硅橡胶切成20×20×3mm3的长方体样品，在马弗炉中400℃焙烧半个小时后取出，对其施加不同重量的砝码，承受500g砝码的强度定义为a，承受200-500g砝码的强度为b，承受小于200g砝码的强度定义为c。其性能如下表所示。
实施例二
将100份甲基乙烯基硅橡胶生胶和25份的补强填料在密炼机中共混10分钟，其中的甲基乙烯基硅橡胶的分子量大于50万，补强填料选用氧化锌；
将5份的硅油加入到上述密炼机中继续进行共混，硅油选用高活性乙烯基硅油；
将3份硫化剂加入到上述混合物中混合直至混合均匀，出片得到混炼橡胶，上述硫化剂采用2,4-二氯化氧化苯甲酰(俗称双2,4)；
将上述混炼橡胶在140℃、12mpa压力下，硫化10分钟，制成所需样品，对其进行性能测试，性能测试方法与实施例一相同，其性能如下表所示。
实施例三
首先将100份甲基乙烯基硅橡胶生胶和20份的补强填料在双辊混炼机中共混10分钟，再加入20份可膨胀石墨继续混合至均匀，其中的甲基乙烯基硅橡胶的分子量大于50万，补强填料选用氧化锌，可膨胀石墨是天然鳞片石墨经浓硫酸等化学试剂处理得到的层间化合物，为黑色片状物，当其被迅速加热至220℃以上时，可沿着结晶结构的轴方向膨胀数百倍。由于石墨层间结合力弱，外层结构很容易从其他相连的结构中外移，所以吸留在层间的化合物会分解；当石墨受热时，其体积会迅速膨胀使火焰窒息，从而达到阻燃目的，在火灾中的热释放率很低,失重率很小,基本无烟生成。此外,它还具有无毒、无污染、价廉等特点,适应于现在无卤剂的要求；
将6份硅油加入到双辊混炼机中继续进行共混，硅油选用甲基硅油；
将4份硫化剂加入到上述混合物中共混至混合均匀，出片得到混炼橡胶，上述硫化剂采用过氧化二异丙苯(俗称dcp)；
将上述混炼橡胶在170℃、10mpa压力下，硫化13分钟，制成所需样品，对其进行性能测试，性能测试方法与实施例一相同，其性能如下表所示。
实施例四
将100份甲基乙烯基硅橡胶生胶和28份的补强填料氧化锌在密炼机中共混10分钟，加入10份可膨胀石墨混合均匀，再加入10份三聚磷酸铝，其中的甲基乙烯基硅橡胶的分子量大于50万，三聚磷酸铝因吸水性强需在烘箱中80℃下干燥7h保证其干燥性；
将4份的硅油加入到密炼机中继续进行共混，硅油选用甲基乙烯基硅油和高活性乙烯基硅油的混合物；
将2份的硫化剂加入到上述混合物中混合均匀，出片得到混炼橡胶，硫化剂采用2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(俗称双2,5)与2,4-二氯化氧化苯甲酰(俗称双2,4)的混合物；
将上述混炼橡胶在160℃、13mpa压力下，硫化15分钟，制成所需样品，对其进行性能测试，性能测试方法与实施例一相同，其性能如下表所示。
实施例五
将100份甲基乙烯基硅橡胶生胶和30份的补强填料在双辊混炼机中共混10分钟，然后加入20份磷酸盐，其中的甲基乙烯基硅橡胶的分子量大于50万，补强填料选用碳酸钙、白炭黑、氧化锌、二氧化钛的混合物，磷酸盐选用二乙基次磷酸铝、磷酸铵盐的混合物，上述磷酸盐因吸水性强需在烘箱中80℃下干燥7h保证其干燥性；
将4份硅油加入到双辊混炼机中继续进行共混，硅油选用甲基乙烯基硅油、高活性乙烯基硅油、甲基硅油的混合物；
将2份硫化剂加入到上述混合物中继续混合均匀，出片得到混炼橡胶，硫化剂采用2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(俗称双2,5)与过氧化二异丙苯(俗称dcp)的混合物；
将上述混炼橡胶在150℃、15mpa压力下，硫化14分钟，制成所需样品，对其进行性能测试，性能测试方法与实施例一相同，其性能如下表所示。
在上述实施例中，补强填料还可选用碳酸钙、白炭黑、氧化锌、二氧化钛中的任意一种或任意几种的组合，磷酸盐填料可选用聚磷酸铵、红磷、三聚磷酸铝、二乙基次磷酸铝、磷酸铵盐中的任意一种或任意几种的组合，硅油采用甲基乙烯基硅油、高活性乙烯基硅油、甲基硅油中的任意一种或任意几种的组合，硫化剂采用2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(俗称双2,5)、2,4-二氯化氧化苯甲酰(俗称双2,4)、过氧化二异丙苯(俗称dcp)中的任意一种或任意几种的组合。
由上表可见，应用于本发明技术方案的实施例样条的测试性能炭层强度以及膨胀倍数均比纯硅橡胶有了很大改善，且材料的力学性能也满足一般要求的力学性能。也就是说，本发明所述的硅橡胶复合材料在膨胀的同时也保持其炭层强度要求，力学性能也在硅油的的加入后有很大改善，且满足平常应用的正常值，具有极高的创新价值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。