一种高效阻燃硅橡胶及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种高效阻燃硅橡胶及其制备方法。

背景技术：

1、硅橡胶是以硅-氧键为主链的有机硅聚合物，分子主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连接有两个有机基团，硫化后形成高分子弹性体。硅橡胶具有优异的电气性能，是一种性能优异且稳定的高分子材料。被广泛应用于汽车电气系统、灌封、密封、连接等领域。

2、cn109266007a公开了一种膨胀阻燃室温硫化硅橡胶配方及膨胀阻燃室温硫化硅橡胶，所述膨胀阻燃室温硫化硅橡胶配方按质量份数计，组成为：α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，100份；补强填料，3份-10份；膨胀阻燃体系，30份-50份；交联剂，1份-3份；催化剂，0.5份-3份；所述膨胀阻燃体系包括酸源、气源、炭源，所述炭源选自β-环糊精。其含有以天然高分子材料β-环糊精为炭源的膨胀阻燃体系，具有原料来源广泛、成本低廉，环境友好的优点，同时由本申请的膨胀阻燃室温硫化硅橡胶配方经过硫化形成的膨胀阻燃室温硫化硅橡胶具有阻燃性能好，机械性能好和加工性能好的优点。但是且机械性能、阻燃性能有待进一步提高。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供了一种高效阻燃硅橡胶，其特征在于：包括硅橡胶、硅油、交联剂、阻燃剂、硫化剂。

2、进一步优选的，一种高效阻燃硅橡胶，由以下重量份组分组成：80-100重量份硅橡胶、1-10重量份硅油、1-5重量份交联剂、1-10重量份阻燃剂、1-3重量份硫化剂。

3、所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶中的一种或多种混合物；

4、所述硅油为羟基硅油、二甲基硅油、含氢硅油、乙烯基硅油、甲基含氢硅油中的一种或多种混合物；

5、所述交联剂为甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、正硅酸甲酯中的一种或多种混合物。

6、所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

7、将季戊四(炔丙基)醚、含叠氮基物质、n,n,n’,n’,n”-五甲基二亚乙基三胺、cubr加入二甲基亚砜中混合均匀，加热反应，反应结束后进行透析、洗涤、干燥，得到阻燃剂。

8、其中所述季戊四(炔丙基)醚的制备方法为：采用3-溴丙炔对季戊四醇进行处理，得到季戊四(炔丙基)醚；

9、其中所述含叠氮基物质为叠氮化无机物、含叠氮的poss中的一种或多种混合物；

10、其中所述叠氮化无机物的制备方法为：采用碱液或酸液对无机材料进行处理，然后采用3-叠氮基丙酸进行改性得到；

11、其中所述无机材料为氢氧化镁、石墨烯、碳纳米管、活性炭、二氧化硅、氢氧化铝、水滑石、膨润土中的一种或多种混合物；

12、其中所述含叠氮的poss的制备方法为：以单氯丙基poss、nan3为原料加热反应制备含叠氮的poss。

13、进一步优选的，所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：将3-6重量份季戊四(炔丙基)醚、1-5重量份含叠氮基物质、0.01-0.08重量份n,n,n’,n’,n”-五甲基二亚乙基三胺、0.01-0.05重量份cubr加入30-50重量份二甲基亚砜中混合均匀，加热反应，反应结束后进行透析、洗涤、干燥，得到阻燃剂。

14、进一步优选的，所述季戊四(炔丙基)醚的制备方法为：将1-4重量份季戊四醇、10-25重量份氢氧化钾加入30-80重量份二甲基亚砜中混合均匀，在冰浴中搅拌反应1-2h，然后加入20-25重量份3-溴丙炔，加热反应，反应结束后，加入5-20重量份水，用乙醚萃取，收集乙醚层，乙醚层在无水硫酸钠中干燥，减压抽滤，收集滤液，提纯，得到季戊四(炔丙基)醚；

15、所述加热条件为30-40℃反应24-48h；

16、进一步优选的，所述叠氮化物质由叠氮化无机物、含叠氮的poss组成；所述叠氮化无机物的制备方法为：将1-5重量份无机材料、0.1-0.3重量份3-叠氮基丙酸加入30-80重量份丙酮中混合均匀，加热至70-90℃反应1-3h，反应结束后，离心取沉淀、洗涤、干燥，得到叠氮化无机材料；

17、进一步优选的，所述含叠氮的poss的制备方法为：将1-2重量份单氯丙基poss、0.1-0.2重量份nan3加入80-100重量份n,n-二甲基甲酰胺与四氢呋喃的混合液(其中n,n-二甲基甲酰胺与四氢呋喃的体积比为(1-7):(3-9))中，加热至60-70℃反应12-24h，然后加入40-60重量份二氯甲烷搅拌均匀，加入100-150重量份水洗涤分液，取有机相，再用水洗涤分液，有机相中加入无水硫酸镁去除残留的水，旋蒸、提纯，得到含叠氮的poss。

18、以季戊四(炔丙基)醚、含叠氮基物质为主要原料，在n,n,n’,n’,n”-五甲基二亚乙基三胺、cubr作用下制备具有星状结构的阻燃剂，该阻燃剂与硅橡胶具有良好的相容性、阻燃性，同时有效改善机械性能。

19、本发明以季戊四(炔丙基)醚、含叠氮基物质为主要原料，在n,n,n’,n’,n”-五甲基二亚乙基三胺、cubr作用下发生“点击化学”反应，引入大量三唑环结构，三唑环基团在高温条件下自交联形成烯烃网络或环三聚反应形成芳环，含炔基的聚合物具有高温成炭的特点，在聚丙烯材料表面形成致密的纳米结构保护层，具有良好的传质隔热屏障，三唑环结构在燃烧时所生成致密的炭层可有效阻止热量向硅橡胶内部传播，有效阻燃硅橡胶内部聚合物发生进一步降解，从而达到了有毒挥发物释放量的降低。同时引入无机材料氢氧化镁，氢氧化镁在高温燃烧时能吸收大量的热量，降低着火物表面的温度，同时在硅橡胶表面形成有效的隔绝层，隔绝着火点进一步向硅橡胶材料内部燃烧，具有隔绝空气、易燃物的作用。引入的poss类似于小沸石，具有良好的耐热性能，受热易分解为二氧化硅，具有延迟燃烧的特性，大大降低燃烧热，因此本申请制备的阻燃剂具有良好的阻燃性能，同时改善硅橡胶的机械性能。

20、本发明还公开一种高效阻燃硅橡胶的制备方法。

21、一种高效阻燃硅橡胶的制备方法，包括以下步骤：

22、将硅橡胶、硅油搅拌均匀，然后加入阻燃剂、交联剂搅拌均匀，在双辊开炼机上室温开炼成片，再加入硫化剂混炼均匀，放置24-48h后在平板硫化机上制片，硫化温度为100-140℃，硫化时间为1-10min，在180-200℃烘箱中二次硫化1-2h。

23、本发明的有益效果：

24、1、与现有技术相比，本发明以硅橡胶、硅油、交联剂、阻燃剂、硫化剂为原料制备的阻燃硅橡胶具有良好的阻燃、机械性能；本发明制备的阻燃硅橡胶具有良好的阻燃性能，可达到ul94-v0燃烧等级，同时具有高效、无烟、无毒、机械性能优异等性质，且无机si-n-c-无机物质协同作用，与硅橡胶具有良好的相容性，不发生迁移。

25、2、本发明制备阻燃剂的条件温和，分子结构易于控制和设计。

技术特征：

1.一种高效阻燃硅橡胶，其特征在于：包括硅橡胶、硅油、交联剂、阻燃剂、硫化剂。

2.如权利要求1所述的高效阻燃硅橡胶，其特征在于：由以下重量份组分组成：80-100重量份硅橡胶、1-10重量份硅油、1-5重量份交联剂、1-10重量份阻燃剂、1-3重量份硫化剂。

3.如权利要求1所述的高效阻燃硅橡胶，其特征在于：所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶、乙烯基硅橡胶、氟硅橡胶中的一种或多种混合物。

4.如权利要求1所述的高效阻燃硅橡胶，其特征在于：所述硅油为羟基硅油、二甲基硅油、含氢硅油、乙烯基硅油、甲基含氢硅油中的一种或多种混合物。

5.如权利要求1所述的高效阻燃硅橡胶，其特征在于：所述交联剂为甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、正硅酸甲酯中的一种或多种混合物。

6.如权利要求1所述的高效阻燃硅橡胶，其特征在于：所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的高效阻燃硅橡胶，其特征在于：所述含叠氮基物质为叠氮化无机物、含叠氮的poss中的一种或多种混合物。

8.如权利要求7所述的高效阻燃硅橡胶，其特征在于：所述叠氮化无机物的制备方法为：采用碱液或酸液对无机材料进行处理，然后采用3-叠氮基丙酸进行改性得到。

9.如权利要求7所述的高效阻燃硅橡胶，其特征在于：所述含叠氮的poss的制备方法为：以单氯丙基poss、nan3为原料加热反应制备含叠氮的poss。

10.一种制备如权利要求1-9任一项所述高效阻燃硅橡胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：将硅橡胶、硅油搅拌均匀，然后加入阻燃剂、交联剂搅拌均匀，在双辊开炼机上室温开炼成片，再加入硫化剂混炼均匀，放置24-48h后在平板硫化机上制片，在烘箱中二次硫化。

技术总结本发明公开了一种高效阻燃硅橡胶及制备方法，属于高分子材料技术领域。该高效阻燃硅橡胶包括硅橡胶、硅油、交联剂、阻燃剂、硫化剂。本发明还提供了其制备方法。与现有技术相比，本发明以硅橡胶、硅油、交联剂、阻燃剂、硫化剂为原料制备的阻燃硅橡胶具有良好的阻燃、机械性能；本发明制备的阻燃硅橡胶具有良好的阻燃性能，可达到UL94‑V0燃烧等级，同时具有高效、无烟、无毒、机械性能优异等性质，且无机Si‑N‑C‑无机物质协同作用，与硅橡胶具有良好的相容性，不发生迁移。本发明制备阻燃剂的条件温和，分子结构易于控制和设计。技术研发人员：陈世龙,王香娣,张春晖,汪金花,丁晓林,王松涛,杨成,屠军钢,吴俊杰受保护的技术使用者：浙江凌志新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18