一种阻隔封堵用防火密封垫及其制备方法与流程

本发明涉及密封垫，具体为一种阻隔封堵用防火密封垫及其制备方法。

背景技术：

1、密封垫在建筑、工业设备、石油化工等领域中扮演着至关重要的角色；为了增加密封垫在恶劣工况中的应用，防火密封垫应势而生，其一是具有能够承受外部压力、冲击负荷，并保持物理形状的能力；二是能够有效阻挡火焰、烟幕、高温、有毒气体的传播。

2、现有的密封垫片包括金属型密封垫、橡胶型密封垫；其中金属型密封垫虽具有良好的耐高温、耐腐蚀、抗压性，但是其压缩回弹性能有限，导致其部分领域使用受限。而橡胶型密封垫压缩回弹性较好，具有良好的阻隔封堵性，但是存在以下问题：一是，橡胶的链结构分子间力较弱，使得拉伸强度较低，抗蠕变松弛性差；二是，橡胶阻燃性差，为赋予防火性能需要引入大量的阻燃剂和无机材料，存在相容性问题，导致密封垫片存在脆性，承压性差；三是，使用中易收到老化松弛，导致阻隔封堵性下降，影响密封性能。

3、综上所述，解决上述问题，制备一种阻隔封堵用防火密封垫具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种阻隔封堵用防火密封垫及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种阻隔封堵用防火密封垫的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1：将甲基乙烯基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅、dopo基硅氧烷、去离子水混合均匀，在60~65℃下滴加硼酸甲醇溶液，滴加时间为1.5~2小时；加入碱性阴离子交换树脂，在70~75℃下，反应5~6小时，得到硅氧烷低聚物；

5、步骤2：将甲基乙烯基硅橡胶、硅氧烷低聚物、改性无机填料、交联剂依次加入至四氢呋喃中，均质化，得到硅橡胶浆料；

6、步骤3：将陶瓷纤维布预处理后，在其两面涂覆硅橡胶浆料；置于平板硫化机上，模压硫化，得到外层；

7、步骤4：按照外层、单面铝箔陶瓷布、钢丝陶瓷纤维布、单面铝箔陶瓷布、外层的顺序使用粘结剂依次叠合，单面铝箔陶瓷布的铝箔面靠近外层；胶合、热压，得到防火密封垫。

8、较为优化地，所述硅橡胶浆料包括以下组分：按重量份数计，85~90份甲基乙烯基硅橡胶、10~15份硅氧烷低聚物、40~44份改性无机填料、1.5~2份交联剂、200~230份四氢呋喃。

9、较为优化地，所述硅氧烷低聚物的原料包括以下组分：按重量份数计，20~25份甲基乙烯基二甲氧基硅烷、15~20份3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅、7~8份dopo基硅氧烷、4~6份去离子水、8~10份硼酸、5~6份甲醇、0.45~0.55份碱性阴离子交换树脂。

10、较为优化地，所述步骤3中具体步骤为：将陶瓷纤维布浸渍在含有2~3wt%氨丙基三乙氧基硅烷和2~3wt%间苯二酚的混合溶液中，振荡30~60分钟，取出，在80~100℃下干燥；然后在其两面涂覆硅橡胶浆料，单面涂覆中循环5~10次“单次涂覆硅橡胶浆料-溶剂挥发”的过程；置于平板硫化机上，在160~170℃下模压硫化10分钟；得到外层。

11、较为优化地，步骤4中，胶合的条件为室温下胶合24小时，热压的条件为：140~145℃下热压2~5分钟。

12、较为优化地，所述dopo基硅氧烷的制备方法为：（1）将半胱胺、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、aibn混合，氮气氛围下，80~85℃反应36小时，纯化，得到氨基硅烷偶联剂；（2）将氨基硅烷偶联剂分散在四氢呋喃中，得到溶液a；将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物在0~3℃下加入至四氢呋喃中，加入四氯化碳，搅拌均匀；依次滴加溶液a、三乙胺，在室温下搅拌反应16~18小时，在40~45℃下减压蒸馏除溶剂，纯化，得到dopo基硅氧烷。

13、较为优化地，所述半胱胺、甲基乙烯基二甲氧基硅烷的质量比为（7.5~8）:（13~14）；氨基硅烷偶联剂与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的质量比为（2~2.1）:（2.5~2.7）。

14、较为优化地，所述改性无机填料包括以下原料：20~24份氟金云母粉、5~7份白云母、5~7份硅灰石、1~2份碳酸锂、3~5份氨丙基三乙氧基硅烷、2~3份改性环四硅氧烷。

15、较为优化地，所述改性环四硅氧烷的制备方法为：将1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基膦酸、铂催化剂依次加入无水甲苯中，在在50~55℃下反应20~24小时，得到改性环四硅氧烷；其中，1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基膦酸的质量比为1:（1.5~1.6）:0.45。

16、较为优化地，所述改性无机填料的制备方法：将氨丙基三乙氧基硅烷、改性环四硅氧烷依次加入50~60wt%的乙醇水溶液中，加入乙酸调节ph=4.2~4.6，搅拌水解30~40分钟，加入氟金云母粉、白云母、硅灰石、碳酸锂，搅拌1~2小时，过滤、洗涤、干燥，得到改性无机填料。

17、较为优化地，所述粘结剂包括以下组分：按重量份数计，100份乙烯基硅油、3~5份硅氧烷低聚物、2~3份氨丙基三乙氧基硅烷、5~7份含氢硅油、0.01~0.02份铂催化剂。

18、较为优化地，所述交联剂包括质量比为（1.48~1.98）: 0.02的硫化剂双-25和铂催化剂。

19、较为优化地，一种阻隔封堵用防火密封垫的制备方法制备得到的防火密封垫，其特征在于：所述陶瓷纤维布的厚度为0.5±0.05mm；所述外层的厚度为0.8±0.05mm；所述单面铝箔陶瓷布的厚度为15mm±0.2mm、钢丝陶瓷纤维布的厚度为25±0.2mm。

20、本技术与现有技术相比，有益效果如下：

21、（1）方案中，防火密封垫为多层复合型，以钢丝陶瓷纤维布为芯层，单面铝箔陶瓷布为中间层，以涂覆硅橡胶的陶瓷纤维布为外层；该层级结构，不仅加强了整体组件的强度，还在耐火过程中有效起到将热量扩散的作用，有效延长使用寿命。

22、（2）方案中，为了提高外层的力学性能和阻燃性，以陶瓷纤维布为基体，将其表面涂覆硅橡胶浆料，使其保证拉伸强度和回弹率的基础上，有效增强防火性。

23、一是，方案中引入了硅氧烷低聚物，该物质的引入有效增强了硅橡胶浆料与陶瓷纤维布的粘结性，从而最小化了硫化后的硅橡胶层与基体之间的空隙。相较于常见的增粘剂，本技术中的硅氧烷低聚物是以甲基乙烯基二甲氧基硅烷、（3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅）、dopo基硅氧烷、硼酸制备得到的，使得其含有环氧基，dopo基和硼基，环氧基可以增加与基体和无机材料的交联性，增加交联密度，而dopo基具有刚性，可以增加分子纠缠，从而提高拉伸强度，而硼基可以改善硅橡胶的耐油性、抗氧化性，从而提高稳定性。该物质的引入可以增强增加力学性能和阻燃性，从而保证了防火密封垫在高温环境下优异的弹性和密封性和阻燃性，延长了使用寿命。

24、同时，dopo基硅氧烷是以甲基乙烯基二甲氧基硅烷先接枝半胱胺，再利用氨基与dopo（9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）的反应，制备得到的，其含有硅、氮、硫、磷、苯环等多种元素，具有良好的阻燃性和成炭性，以其引入硅氧烷低聚物中，可以显著提高阻燃性。

25、二是，方案中为了增强外层的防火性，硅橡胶浆料中引入多元的无机填料，包括氟金云母粉、白云母、硅灰石、碳酸锂，使得形成的硅橡胶层可陶瓷化；其中氟金云母具有耐1100℃、耐酸碱腐蚀、耐老化等优点，碳酸锂和铂催化剂的引入可以在高温下催化氟金云母与硅橡胶残渣产生交联，从而瓷化防火；同样的，白云母和硅灰石可以协同与硅橡胶残渣发生共熔，从而形成交联，强化瓷化过程，达到防火性。

26、三是，为了增加无机填料在硅橡胶浆料中的分散性，方案中，使用氨丙基三乙氧基硅烷、改性环四硅氧烷复合改性，其中，改性环四硅氧烷是以1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷为基础接枝乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基膦酸制备得到的，由于环四硅氧烷基的存在增加了与硅橡胶的反应相容性；环状结构具有韧性，增加了力学性能，含磷基团的引入不仅提高了分散性还增强了阻燃性。故而相较于单一氨丙基三乙氧基硅烷的引入，引入改性环四硅氧烷可以提高改性无机填料的分散性和防火性。