一种硅橡胶复合材料的制作方法

本发明涉及一种硅橡胶复合材料，特别是一种具备防火功能的硅橡胶复合材料，该材料适用于飞机防火墙、其它高速运输工具的内部防火设备及军用相关设备等。

背景技术：

因飞机特殊环境的要求需要建立防火墙，这是一种将飞机潜在的起火区与临近的舱隔离的金属板结构。防火硅橡胶是其重要部件，除要求硅橡胶的阻燃性质外，对材料也提出了更高的抗火焰冲击性的要求。要求材料能在极高温的火焰下形成陶瓷化的阻隔层，以保护背面部件不受强热量而损坏。

防火硅橡胶的研究国外相关研究报道较多。如美国专利第5047449号提到用硅橡胶、金属氧化物硼砂与云母或蛙石所组成的复合材料。美国专利第5508321号及4694030号中使用硅橡胶结合膨胀石墨硅酸盐等组合而成的防火膨胀物。美国GE公司研制的RTV2757触变型硅橡胶泡沫层，具有良好的耐热和隔热性能。在纸板上涂一薄层后，置于2780℃火焰下60s，背面温度仅由22℃升到29℃，被保护的鲜花不枯萎。

道康宁公司研发生产的一种专利技术，在液体硅橡胶中添加了7％-20％的硅灰石和10％-60％的补强填料等，制成厚0.635cm的试片在本生灯1093℃的火焰下灼烧15min，背面没有烧穿或燃烧。

John Meaney设计的一种用于飞机发动机轻质防火层。在金属部件表面涂第一层有机硅密封剂，在未硫化时，在其上面铺上陶瓷纤维织物，然后再涂第二层有机硅密封剂。有机硅密封剂使用了道康宁公司的牌号为902006的空间密封剂，陶瓷纤维布使用3M公司Nextel 312系列的产品。这种热防护层在1093℃火焰下15分钟不烧穿，且具有轻质，耐溶剂，耐油及抗水冲刷和抗振动的优点。但是存在其产品较厚、比重大和耐火时间较短等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种防火、隔热效果好的防火硅橡胶复合材料。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种防火硅橡胶复合材料，它由硅橡胶防火隔离层1、硅橡胶阻燃降温层2、硅橡胶抗烧蚀层3、本体硅橡胶层4热压复合而成，硅橡胶防火隔离层、硅橡胶阻燃降温层、硅橡胶抗烧蚀层、本体硅橡胶层从外向内依次布置。

本发明的有益效果是：

1)硅橡胶防火隔离层1在吸热的同时能产生稀释空气中的氧和聚合物分解生成的可燃气态物，并能放出保护气体阻隔氧气，起到阻燃效果，该材料还具有抑烟特性。该材料遇明火时，表面的酚醛树脂迅速碳化与膨胀石墨及蒙脱土形成多层防火碳层，再依靠玻璃纤维或碳纤维网络形成严密的隔热层，能隔绝或削弱热传递，而且水滑石受热后，释放水和二氧化碳，使材料不燃烧、不发烟、不产生有毒气体，加上该材料的比重较轻。切断硅橡胶、热和氧气三要素构成的燃烧循环，本发明具有良好的阻燃防火效果。

2)当遭遇火焰时，硅橡胶阻燃降温层2在吸热的同时能产生稀释空气中的氧和聚合物分解生成的可燃气态物，并能放出保护气体阻隔氧气，起到阻燃降温效果。

3)硅橡胶抗烧蚀层3能抗击火焰的烧蚀，保护本体硅橡胶。

4)当遇火灾时，硅橡胶防火隔离层、硅橡胶阻燃降温层、硅橡胶抗烧蚀层可形成多层防火隔离膜，具有能隔绝和削弱热传递，防止火焰继续燃烧。本体硅橡胶层能与金属底板有机的结合在一起，不产生或很少产生燃烧时放出的浓烟或有毒气体。适用制作飞机特殊环境的要求的防火墙用防火硅橡胶材料。也可以作高速交通工具(飞机、轮船船舱、火车车厢、地铁车厢、电梯厢等)，建筑物内部防火材料、军事装备、消防工具等。

附图说明

附图1为本发明所述防火硅橡胶复合材料的结构示意图，图中：1为硅橡胶防火隔离层、2为硅橡胶阻燃降温层、3为硅橡胶抗烧蚀层、4为本体硅橡胶层。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐明本发明，但其保护的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1。

一种防火硅橡胶复合材料，它由硅橡胶防火隔离层1、硅橡胶阻燃降温层2、硅橡胶抗烧蚀层3、本体硅橡胶层4热压复合而成，硅橡胶防火隔离层、硅橡胶阻燃降温层、硅橡胶抗烧蚀层、本体硅橡胶层从外向内依次布置。

上述防火硅橡胶复合材料按照如下步骤制备完成：

1.硅橡胶防火隔离层半成品的制备：硅橡胶防火隔离层的材料由基体、防火填料、增强材料、交联剂、催化剂和粘接剂原料制备而成，各原料所占重量份数为：基体100份、防火填料100份、增强材料即份、交联剂3份、催化剂0.2份、粘接剂1份；

所述的基体为聚二甲基硅氧烷。

所述的防火填料为水滑石、蒙脱土和膨胀石墨，水滑石、蒙脱土、膨胀石墨所占防火填料的重量百分数为：水滑石0.5％、蒙脱土0.5％、膨胀石墨99％。

所述的增强材料为玻璃纤维；玻璃纤维采用无碱纤维的短纤维(70mm以下)。

所述的粘接剂为高分子酚醛树脂，所述高分子酚醛树脂为热固性酚醛树脂。

所述的交联剂为四甲氧基硅烷。

所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

硅橡胶防火隔离层半成品的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各原料所占重量份数为：基体100份、防火填料100份、增强材料50份、交联剂3份、催化剂0.2份、粘接剂1份；选取基体、防火填料、增强材料、交联剂、催化剂和粘接剂原料；所述的基体为聚二甲基硅氧烷；

2)将聚二甲基硅氧烷与增强材料、防火填料混合均匀，然后加入粘接剂、交联剂和催化剂，在室温混合后，放入摸具中，然后在165士5℃温度下加压力0.2小时后成型，压力为6MPa，得到厚度为0.8mm的硅橡胶防火隔离层半成品。

2.硅橡胶阻燃降温层半成品的制备；硅橡胶阻燃降温层的材料由聚二甲基硅氧烷(作为基体材料)、防火填料、交联剂、催化剂和高分子酚醛树脂(作为粘接剂)原料制备而成，各原料所占重量份数为：聚二甲基硅氧烷100份、防火填料100份、交联剂3份、催化剂0.2份、高分子酚醛树脂1份。

所述的防火填料为水滑石、蒙脱土和膨胀石墨，水滑石、蒙脱土、膨胀石墨所占防火填料的重量百分数为：水滑石0.5％、蒙脱土0.5％、膨胀石墨99％。所述的交联剂为四甲氧基硅烷。所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

硅橡胶阻燃降温层半成品的制备：1)按各原料所占重量份数为：聚二甲基硅氧烷100份、防火填料100份、交联剂3份、催化剂0.2份、高分子酚醛树脂1份，选取聚二甲基硅氧烷、防火填料、交联剂、催化剂和高分子酚醛树脂；

2)在室温将聚二甲基硅氧烷、防火填料、交联剂、催化剂和高分子酚醛树脂混合，放入模具中，然后在165士5℃温度下加压力0.2小时后成型，压力为6MPa，得到厚度为0.5mm厚度的硅橡胶阻燃降温层半成品。

3.硅橡胶抗烧蚀层半成品的制备：硅橡胶抗烧蚀层的材料由面板、中间夹层和底板组成，中间夹层位于面板与底板之间；

面板、底板组成的原料相同(制备也相同)，由聚二甲基硅氧烷(作为基体材料)、可伸缩的编织增强材料、交联剂和催化剂组成，各原料所占重量份数为：聚二甲基硅氧烷100份、可伸缩的编织增强材料50份，交联剂3份，催化剂0.2份；

中间夹层的材料由聚二甲基硅氧烷、蒙脱土、高分子酚醛树脂、交联剂和催化剂组成；各原料所占重量份数为：聚二甲基硅氧烷100份、蒙脱土100份，高分子酚醛树脂1份、交联剂3份、催化剂0.2份；所述的可伸缩的编织增强材料为可伸缩的编织玻璃纤维。所述的交联剂为四甲氧基硅烷。所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。

面板(底板)的制备：

1)按各原料所占重量份数为：聚二甲基硅氧烷100份、可伸缩的编织增强材料50份，交联剂3份，催化剂0.2份，选取聚二甲基硅氧烷、可伸缩的编织增强材料、交联剂和催化剂；

2)在室温将聚二甲基硅氧烷、可伸缩的编织增强材料、交联剂和催化剂混合后，放入模具中，然后在165士5℃温度下加压力0.2小时后成型，压力为6MPa，得到厚度为0.5mm的面板(底板)；

中间夹层的制备：1)按各原料所占重量份数为：聚二甲基硅氧烷100份、蒙脱土100份，高分子酚醛树脂1份、交联剂3份、催化剂0.2份，选取聚二甲基硅氧烷、蒙脱土、高分子酚醛树脂、交联剂和催化剂；

2)在室温将聚二甲基硅氧烷、蒙脱土、高分子酚醛树脂、交联剂和催化剂混合后，放入模具中，然后在165士5℃温度下加压力。.2小时后成型，压力为6MPa，得到厚度为0.8mm的中间夹层；

硅橡胶抗烧蚀层半成品的制备：将面板、中间夹层和底板分层依次叠合在层压机模具里，然后在165士5℃温度下加压力0.2小时后成型，压力为6MPa，得到厚度为1.5mm的硅橡胶抗烧蚀层半成品。

4.本体硅橡胶层半成品的制备：本体硅橡胶层的材料包括聚二甲基硅氧烷，在165士5℃温度下加压力0.2小时后成型，压力为6MPa，得到厚度为0.5mm的本体硅橡胶层半成品。

5.防火硅橡胶复合材料的制备：将上述硅橡胶防火隔离层半成品、硅橡胶阻燃降温层半成品、硅橡胶抗烧蚀层半成品、本体硅橡胶层半成品分层依次叠合在层压机模具里，然后在165士5℃温度下加压力0.2小时后成型，压力为6MPa，得到厚度为2.5mm防火硅橡胶复合材料(胶片)。

将制备的防火硅橡胶复合材料进行火焰试验，在1100士50℃火焰喷烧15min，观察样品的烧蚀情况。外面(硅橡胶防火隔离层)没有燃烧，内面(冷面，本体硅橡胶层)温度低于400℃。说明本发明防火、隔热效果好。