本发明涉及硅橡胶领域，更具体地说，它涉及一种阻燃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。硅橡胶耐低温性能良好，一般在-55℃下仍能工作。同时，硅橡胶的耐热性能也很突出，在180℃下可长期工作，稍高于200℃也能承受数周或更长时间仍有弹性，瞬时可耐300℃以上的高温。再者，硅橡胶的透气性好，氧气透过率在合成聚合物中是最高的。因此，生活中很多东西都是通过硅橡胶制作而成的。
在公开号为cn109438989a的中国发明专利中公开了一种有机硅橡胶，是通过以下步骤制备得到的：(1)低苯基硅橡胶、蔗糖聚酯改性的氟硅橡胶与结构控制剂、有机改性硅微粉利用捏合机混合，得到混合物；(2)向混合物中加入硫化剂和2,4-戊二烯酸锌盐，混合均匀后140～180℃处理2～3小时，接着在真空状态下加热25～40分钟，冷却至室温出料，得到混炼胶；(3)混炼胶切割、压模后，利用热压机在200～220℃、15～20mpa条件下热压10～15分钟，得到定型硫化产物；(4)将定型硫化产物置于烘箱内，250～300℃条件下放置10～12小时，即得有机硅橡胶。
上述有机硅橡胶虽然能够提高硅橡胶的机械性能、耐老化、耐磨和耐油性能，但是经本人试验可得，上述有机硅橡胶(对照样品1)与常规的硅橡胶(对照样品2)均在点燃后完全燃烧，因此上述硅橡胶的阻燃性能并没有得到提升。
然而，由于生活中存在大量的硅橡胶制品，一旦火灾发生，硅橡胶制品则成为助燃的制品，因此，需要提出一种新的方案来解决硅橡胶阻燃性能差的问题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种阻燃硅橡胶，其具有阻燃性能高、草木灰废物利用、降低草木灰污染问题的优点。
本发明的目的二在于提供一种阻燃硅橡胶的制备方法，其具有阻燃性能高、草木灰废物利用、降低草木灰污染问题的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种阻燃硅橡胶，硅橡胶的原料包括如下重量份数的组分：
甲基乙烯基生胶90～110份；
改性草木灰5～8份；
硫化剂2～3份；
内脱模剂0.7～0.9份；
其中，所述改性草木灰包括了颗粒状的草木灰以及嵌设于草木灰内部的阻燃纤维，所述阻燃纤维的一端穿出草木灰。
通过采用上述技术方案，草木灰是植物(例如秸秆、纸张)燃烧后的残余物，草木灰遇到明火后无法继续进行燃烧。因此将其作为填充物分散在硅橡胶内后能够嵌设在硅橡胶内部，在硅橡胶被点燃后起到较好的阻燃效果。
同时，由于相邻草木灰颗粒之间的阻燃纤维能够相互搭接，而且草木灰颗粒起到支撑点的作用，因此整个硅橡胶内部的阻燃纤维会形成立体的阻燃网，形成阻燃层结构，进而极大地提高硅橡胶的阻燃效果，使得硅橡胶不会成为助燃的制品。
再者，使用草木灰作为填充物还能够解决草木灰被燃烧后无法集中处理而污染环境的问题，不仅降低污染问题，而且提高草木灰的利用价值，起到废物利用的作用。
进一步优选为，所述硅橡胶中还加入有重量份数为1～2份的玻璃微珠。
通过采用上述技术方案，玻璃微珠具有良好的隔热效果，能够降低点燃部分与未燃部分的传热效果，进而提高阻燃效果。
进一步优选为，所述硅橡胶的原料中还加入有重量份数为0.8～1.1份的碳酸钙。
通过采用上述技术方案，碳酸钙会嵌设在阻燃纤维与草木灰颗粒形成的立体阻燃网内，由于碳酸钙受热会分解并产生二氧化碳，同时硅橡胶的透气性良好，因此在硅橡胶被点燃后，碳酸钙受热产生的二氧化碳会从立体阻燃网的网孔以及硅橡胶的透气孔内排出，不仅能够熄灭燃烧的火源，而且能够在硅橡胶表面形成二氧化碳层，进一步提高硅橡胶的阻燃性能。
进一步优选为，所述硅橡胶的原料中还加入有重量份数为1～2份的钨铜粉。
通过采用上述技术方案，钨铜粉会嵌设在阻燃纤维与草木灰颗粒形成的立体阻燃网内，由于钨铜粉属于“金属发汗材料”，在明火的燃烧下，钨铜内的铜会被蒸发，大量吸收热量，降低材料表面温度，使得明火不容易继续点燃硅橡胶；同时，铜蒸汽会在明火处形成铜蒸汽层，起到灭火效果，进一步提高硅橡胶的阻燃性能。
进一步优选为，所述钨铜粉的粒径为0.6～1mm。
通过采用上述技术方案，钨铜粉粒径较小，分散性好，保证钨铜粉分散均匀。
进一步优选为，所述硅橡胶中的原料还加入有重量份数为0.6～1.2份的偶联剂。
通过采用上述技术方案，偶联剂使得阻燃纤维与草木灰以及硅橡胶之间的连接更加稳定，阻燃纤维与草木灰形成的立体阻燃网不容易崩塌，提高阻燃稳定性。
进一步优选为，所述草木灰的粒径为1～3mm。
通过采用上述技术方案，草木灰粒径较小，不容易被外力碾碎，提高草木灰与阻燃纤维之间的连接稳定性；同时，草木灰的质量较低，同等份数下能够在硅橡胶内更加分散，提高草木灰的分散性能。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种阻燃硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将草木灰以及阻燃纤维放入搅拌桶内，向搅拌桶内加水搅拌，得到润湿的改性草木灰；取润湿的改性草木灰搓成若干颗粒状的改性草木灰湿润颗粒，并使得阻燃纤维的一端凸出于改性草木灰湿润颗粒表面，将改性草木灰湿润颗粒放入烘箱内烘干，得到改性草木灰；步骤二，将相应重量份数的甲基乙烯基生胶、改性草木灰、硫化剂、内脱模剂经过混炼后一同加入一号模具的模腔中，在温度200～220℃、压力18～22mpa的条件下成型15～20min；冷却，脱模，得到第一阻燃硅橡胶。
通过采用上述技术方案，少量的水使得草木灰具有黏性，能够通过手动或者机器将干燥的草木灰搓成颗粒状；同时阻燃纤维能够在草木灰湿润时嵌设在改性草木灰湿润颗粒内，随后将具有阻燃纤维的改性草木灰湿润颗粒烘干后即可固化成型，形成颗粒状的改性草木灰。
随后，将原料一同加入一号模具的模腔中成型后即可得到阻燃性能好的第一阻燃硅橡胶。
进一步优选为，得到所述第一阻燃硅橡胶后进行如下步骤：
步骤1：在所述第一阻燃硅橡胶表面包覆有厚度为1～3mm的甲基乙烯基生胶，得到包裹硅橡胶；
步骤2：将所述步骤1中的包裹硅橡胶加入二号模具中，并向二号模具内加入如下重量份数的组分：
硫化剂2～3份；
内脱模剂0.7～0.9份；
其中，步骤2中加入的组分以步骤1中的甲基乙烯基生胶的重量份数为100份进行计算；
在冷却的二号模具中加入步骤1以及步骤2中相应重量份数的包裹硅橡胶、硫化剂、内脱模剂，在温度230～250℃、压力20～22mpa的条件下成型3～5min；冷却，脱模，得到第二阻燃硅橡胶。
通过采用上述技术方案，因为包裹硅橡胶外壁的甲基乙烯基生胶在步骤二中会与二号模具的上模、下模直接接触，因此包裹硅橡胶外壁的甲基乙烯基生胶会在其放入二号模具后优先熔融。
又由于步骤2中的温度较高且成型时间短，因此在此过程中，包裹硅橡胶外壁的甲基乙烯基生胶会完全熔融，而第一阻燃硅橡胶仅表面被溶解，使得第一阻燃硅橡胶表面与包裹在硅橡胶外壁的甲基乙烯基生胶融合，冷却脱模后，得到的第二阻燃硅橡胶表面光滑，改性草木灰不会凸出于表面，不影响第二阻燃硅橡胶的表面性能。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过在硅橡胶的原料中加入改性草木灰，改性草木灰会在硅橡胶内形成立体的阻燃网，极大地提高硅橡胶的阻燃效果；同时改性草木灰以草木灰为原料，不仅能够降低污染问题，而且还能够将草木灰废物利用，提高草木灰的利用价值；
(2)通过在硅橡胶的原料中加入碳酸钙以及钨铜粉，碳酸钙受热分解产生二氧化碳，在燃区形成二氧化碳层，隔绝氧气，进一步提升硅橡胶的阻燃效果；钨铜粉在明火燃烧后，其内的铜会被蒸发，吸收大量的热，降低明火温度，并且在燃区形成铜蒸汽层，使得明火不容易继续燃烧，提高硅橡胶的阻燃效果；
(3)通过在硅橡胶的原料中加入玻璃微珠，玻璃微珠的隔热效果好，明火不容易继续点燃未燃烧的区域，提高硅橡胶的阻燃性能；
(4)通过二次热压成型，使得第二阻燃硅橡胶表面光滑，既不影响硅橡胶的表面性能，也不影响硅橡胶的阻燃性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种阻燃硅橡胶，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，将秸秆燃烧后的草木灰以及阻燃纤维按照1：4的重量比加入搅拌桶内。其中，阻燃纤维的长度在8～10mm之间。向搅拌桶内加入水，水与草木灰的重量比为1：6，在20r/min的搅拌速度下搅拌15min，得到润湿的改性草木灰。
从搅拌桶内取润湿的改性草木灰搓成若干颗粒状，得到改性草木灰湿润颗粒，其中，草木灰湿润颗粒的粒径控制在0.2～4mm之间。在搓润湿的改性草木灰时，保证润湿的改性草木灰表面分布有阻燃纤维，并使得阻燃纤维的一端嵌入润湿的改性草木灰内，另一端凸出于改性草木灰湿润颗粒表面。将改性草木灰湿润颗粒放入烘箱内，于35℃的温度下烘干，得到改性草木灰；
步骤二，将相应重量份数的甲基乙烯基生胶、改性草木灰、硫化剂、内脱模剂依次加入开炼机与混炼机混炼，随后将混炼后的物料一同加入一号模具的模腔中，在温度为210℃、压力20mpa的条件下成型18min；冷却至室温，脱模，得到第一阻燃硅橡胶。
其中，步骤二中的硫化剂为过氧化二异丙苯；内脱模剂为硬脂酸锌。
实施例2～4：一种阻燃硅橡胶，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1～4中各组分及其重量份数
实施例5：一种阻燃硅橡胶，与实施例1的不同之处在于，硅橡胶的原料中还加入有重量份数为1份的玻璃微珠，玻璃微珠与甲基乙烯基生胶一同加入一号模具中。
实施例6：一种阻燃硅橡胶，与实施例5的不同之处在于，玻璃微珠的重量份数为2份。
实施例7：一种阻燃硅橡胶，与实施例1的不同之处在于，硅橡胶的原料中还加入有重量份数为0.8份的碳酸钙，控制碳酸钙的粒径为0.8～0.9mm，碳酸钙与甲基乙烯基生胶一同加入一号模具中。
实施例8：一种阻燃硅橡胶，与实施例7的不同之处在于，碳酸钙的重量份数为1.1份。
实施例9：一种阻燃硅橡胶，与实施例1的不同之处在于，硅橡胶的原料中还加入有重量份数为1份的钨铜粉，控制钨铜粉的粒径为0.5～1mm，碳酸钙与甲基乙烯基生胶一同加入一号模具中。
实施例10：一种阻燃硅橡胶，与实施例9的不同之处在于，钨铜粉的重量份数为2份。
实施例11：一种阻燃硅橡胶，与实施例9的不同之处在于，钨铜粉的粒径为0.6～1mm。
实施例12：一种阻燃硅橡胶，与实施例1的不同之处在于，硅橡胶的原料中还加入有重量份数为1份的偶联剂，碳酸钙与甲基乙烯基生胶一同加入一号模具中。其中，本实施例中的偶联剂为kh560硅烷偶联剂。
实施例13：一种阻燃硅橡胶，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，搓成颗粒状的草木灰湿润颗粒的粒径控制在1～3mm之间。
实施例14：一种阻燃硅橡胶，与实施例1的不同之处在于，得到第一阻燃硅橡胶后进行如下步骤：
步骤1：在第一阻燃硅橡胶表面包覆有厚度为2mm的甲基乙烯基生胶，得到包裹硅橡胶；
步骤2：将步骤1中得到的包裹硅橡胶加入二号模具中，并向二号模具内加入如下重量份数的组分：
硫化剂2.5份；
内脱模剂0.8份；
其中，步骤2中加入的组分以步骤1中的甲基乙烯基生胶的重量份数为100份进行计算；步骤2中的硫化剂为过氧化二异丙苯；步骤2中的内脱模剂为硬脂酸锌。
在冷却的二号模具中加入步骤1中制得的包裹硅橡胶以及步骤2中的硫化剂、内脱模剂，在温度240℃、压力21mpa的条件下成型5min；冷却至室温，脱模，得到第二阻燃硅橡胶。
实施例15：一种阻燃硅橡胶，与实施例1的不同之处在于：
一：搓成颗粒状的草木灰湿润颗粒的粒径控制在1～3mm之间。
二：硅橡胶的原料中还加入有重量份数为1份的玻璃微珠、重量份数为0.8份的碳酸钙、重量份数为1份的钨铜粉。其中，碳酸钙、钨铜粉的粒径分别控制在0.8～0.9mm、0.5～1mm之间。玻璃微珠、碳酸钙以及钨铜粉均与甲基乙烯基生胶一同加入一号模具中。
三：得到第一阻燃硅橡胶后进行如下步骤：
步骤1：在第一阻燃硅橡胶表面包覆有厚度为2mm的甲基乙烯基生胶，得到包裹硅橡胶；
步骤2：将步骤1中得到的包裹硅橡胶加入二号模具中，并向二号模具内加入如下重量份数的组分：
硫化剂2.5份；
内脱模剂0.8份；
其中，步骤2中加入的组分以步骤1中的甲基乙烯基生胶的重量份数为100份进行计算；步骤2中的硫化剂为过氧化二异丙苯；步骤2中的内脱模剂为硬脂酸锌。
在冷却的二号模具中加入步骤1中制得的包裹硅橡胶以及步骤2中的硫化剂、内脱模剂，在温度240℃、压力21mpa的条件下成型5min；冷却至室温，脱模，得到第二阻燃硅橡胶。
对比例1：一种硅橡胶，根据专利公开号为cn109438989a的发明专利的实施例1制得。
对比例2：一种硅橡胶，与实施例1的不同之处在于，本实施例中未在硅橡胶的原料中添加改性草木灰。
试验一阻燃性能测试
试验样品：采用实施例1～13中获得的第一阻燃硅橡胶作为试验样品1～13；采用实施例14～15中获得的第二阻燃硅橡胶作为试验样品14～15；采用对比例1～2中获得的硅橡胶作为对照样品1～2。
试验方法：根据ul94标准规定方法进行，测试试验样品1～15以及对照样品1～2的阻燃等级。
试验结果：试验样品1～15以及对照样品1～3的阻燃性能测试结果如表2所示。
试验二力学性能测试
试验方法：拉伸强度及伸长率按照gb/t528-2009标准规定方法进行。
试验结果：试验样品1～15以及对照样品1～2的阻燃性能测试结果如表2所示。
舍弃每组的最大5个值以及最小的5个值，剩余的取其平均值。
试验三表观测试
试验方法：直接观察试验样品1～15以及对照样品1～2的表观并记录。表观结果如表2所示。
表2试验样品1～15和对照样品1～3的性能测试与表观结果
由表3可知：在未添加改性草木灰的对照样品2(即常规的硅橡胶)中，其五次阻燃性能测试均被完全燃烧，而在添加了改性草木灰后的试验样品1～4中，阻燃等级达到了v-1～v-0之间，说明添加了改性草木灰之后，硅橡胶的阻燃性能得到了很大的提升。
通过试验样品1～4与试验样品5～6对比可知，在具有改性草木灰的基础上添加了玻璃微珠后，试验样品1～4的阻燃等级从v-1～v-0之间提升到了试验样品5～6的v-0～5vb之间，说明玻璃微珠具有提高阻燃性能的优点。
同理，通过试验样品1～4与试验样品7～8对比可知，在具有改性草木灰的基础上添加了碳酸钙后，阻燃等级从试验样品1～4的v-1～v-0之间提升至试验样品7～8的大部分位于5vb，说明添加了碳酸钙后，碳酸钙能够较高程度的提升硅橡胶的阻燃性能。
同理，通过试验样品1～4与试验样品9～10对比可知，在具有改性草木灰的基础上添加了钨铜粉后，阻燃等级从试验样品1～4的v-1～v-0之间提升至试验样品9～10的v-0～5vb之间，说明添加了钨铜粉后，钨铜粉具有提高阻燃性能的优点。
通过试验样品1～4与试验样品15对比可知，在具有改性草木灰的基础上同时添加玻璃微珠、碳酸钙、钨铜粉后，阻燃等级从试验样品1～4的v-1～v-0之间提升至试验样品15的5vb～5va之间，说明同时添加玻璃微珠、碳酸钙、钨铜粉后，阻燃性能得到了极大的提升。
通过表观测试的结果可知，试验样品14～15的表面均光滑，而试验样品1～13表面均具有凹槽以及颗粒，说明第一阻燃硅橡胶在经过表面处理后，其表观性能能够得到提升，进而能够提升硅橡胶的表面性能(如降低摩擦力、提高密封性等)。
通过试验样品1～15与对照样品2的拉伸强度对比可知，对照样品2的拉伸强度为2.3mpa，而试验样品1～15的拉伸强度位于2.2～2.4之间，差距不明显，说明在硅橡胶的原料中加入玻璃微珠、碳酸钙、钨铜粉并不会对硅橡胶的拉伸强度造成很大的影响。
通过试验样品1～15与对照样品2的伸长率对比可知，对照样品2的伸长率为350％，而试验样品1～15的伸长率位于310～340之间，差距不明显，说明在硅橡胶的原料中加入玻璃微珠、碳酸钙、钨铜粉并不会对硅橡胶的伸长率造成很大的影响。
综上，本申请提供的硅橡胶能够在不影响其力学性能的前提下，极大地提高硅橡胶的阻燃性能，使得硅橡胶制品不会成为助燃的制品。
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。