一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料，涉及一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、甲基乙烯基硅橡胶(mvq)是一种非极性不饱和橡胶，由于si-o的存在使其具有优良的耐高低温性和耐辐照性能，广泛应用于航空航天、汽车、军事、电线电缆等领域。作为一种特种橡胶，在国防领域内，mvq是一种应用于航空航天密封材料最多的弹性体材料。但由于对太空探索的不断深入发展，对橡胶的服役环境要求越来越高。据统计，我国飞机失事率70％是由火灾造成，由此则需要密封硅橡胶材料具备相应的防火阻燃性能，否则可能会出现安全隐患。但是mvq极限氧指数值(loi)仅为22％，ul94垂直燃烧等级为无等级，烟密度等级高达90％以上，属于易燃材料，燃烧时释放大量烟气，对人体生命财产健康安全造成巨大威胁，并且烧蚀后材料变脆破碎为粉末状，无法对内部件起到保护作用。

2、为提升mvq的防火阻燃性能，通常可以采用添加阻燃剂或共混其他阻燃性能较好的橡胶等方法。但目前该领域国产mvq橡胶普遍存在成瓷性差烟密度等级仍无法满足要求等问题，因此通常该产品主要仍依赖进口。如何通过优选并添加一些纳米级复合填料对mvq橡胶进行改性是该领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料及其制备方法，在不损失橡胶基础性能上提高其燃烧条件下使用性能。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料，所述甲基乙烯基硅橡胶复合材料由以下按照质量份数记的原料制备而成：

4、

5、所述的甲基乙烯基硅橡胶，为乙烯基质量含量为0.13-0.18的甲基乙烯基硅橡胶。

6、所述的补强剂为沉淀法白炭黑、气相法白炭黑中的至少一种。

7、所述的阻燃剂为阻燃剂氢氧化铝、阻燃剂氢氧化镁、阻燃剂三聚氰胺、阻燃剂聚磷酸铵中的至少一种。

8、所述的成瓷剂为成瓷剂蒙脱土、成瓷剂二氧化锆、成瓷剂云母粉、成瓷剂碳酸钙中的至少一种。

9、所述的助熔剂为玻璃粉、球状，熔点＜700℃，粒径＜50μm。

10、所述的促进剂为三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三丙基异氰酸酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸锌中的至少一种。

11、所述的硫化剂为双二五。

12、所述的纳米硅灰石为长径比较高的针状，粒径<100nm，表面洁净光滑无附着物。

13、一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

14、步骤(1)，甲基乙烯基硅橡胶在开炼机上薄通数次后，在密炼机中对甲基乙烯基硅橡胶进行塑炼。

15、步骤(2)，向步骤(1)得到的产物中按重量分数加入补强剂、阻燃剂、成瓷剂，共混5-10min。再加入助熔剂，共混5-10min，期间将密炼腔附近的料扫入腔体防止浪费，共混完成后，取出冷却得到共混胶。

16、步骤(3)，将步骤(2)冷却的共混胶在开炼机上包辊，加入纳米硅灰石共混5-10min，左右割刀数次。再加入硫化剂和促进剂，左右割刀3-5次，最后薄通3-5次后打3-5个三角包后下片得到混炼胶。该步骤中，使得硅橡胶与各类原料混炼均匀。

17、步骤(4)，将步骤(3)混炼均匀的甲基乙烯基硅橡胶复合材料放置16-24h后进行硫化，硫化温度为160-180℃，硫化压力为5-10mpa，时间2-20分钟。硫化时间通过无转自硫化仪测试得出。该步骤中，使得硅橡胶中的线性分子结构通过硫化体系的作用转化为三维网状结构，从而显著提高橡胶的物理和化学性能，获得成型橡胶产品。

18、本发明采用添加纳米硅灰石的方法，对常用甲基乙烯基硅橡胶进行改性，其有益效果如下：

19、(1)本发明依据阻燃剂与成瓷剂的协同阻燃作用，选择纳米硅灰石作为甲基乙烯基硅橡胶的成瓷剂，纳米硅灰石属于链状偏硅酸盐，三斜晶系，长径比较高，呈现针状，颗粒表面洁净光滑无附着物，没有其他杂质，ph值约为10，呈碱性。高长径比有助于纳米硅灰石在共晶反应过程中更大限度地插入到甲基乙烯基硅橡胶基体中，在高温下能够更容易被熔化的流动状的助熔剂与甲基乙烯基硅橡胶分解产生的sio2相联接，发生共晶反应，冷却后形成具备高强度高硬度的致密的陶瓷层，在mvq表面起到阻止内部烟气释放和外部o2进入的作用，在mvq内部起到阻止基体继续分解的作用。

20、(2)本发明改善了mvq的防火阻燃性能，loi大幅度提高(可达33％)，ul94垂直燃烧等级可提升至fv-0级，烟密度等级降低至10％以下(降低了80个百分点)，且经过高温烧蚀后能够维持原有形貌和力学性能，对内部结构起到支撑保护作用，改善了硅橡胶在高温燃烧环境中的服役性能。同时添加相同质量份的碳酸钙作为对照，发现纳米硅灰石作为填料对甲基乙烯基硅橡胶的防火阻燃性能和高温烧蚀性能均优于碳酸钙。

21、因此本发明具有实际参考意义，用以比较某一高温燃烧环境下橡胶具有的防火阻燃能力。该制备方法简单，条件可控，在常规生产线即可制备。

技术特征：

1.一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡胶复合材料由以下按照质量份数记的原料制备而成：

2.根据权利要求1所述的一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的甲基乙烯基硅橡胶，为乙烯基质量含量为0.13-0.18的甲基乙烯基硅橡胶。

3.根据权利要求1所述的一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的补强剂为沉淀法白炭黑、气相法白炭黑中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的阻燃剂为阻燃剂氢氧化铝、阻燃剂氢氧化镁、阻燃剂三聚氰胺、阻燃剂聚磷酸铵中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的成瓷剂为成瓷剂蒙脱土、成瓷剂二氧化锆、成瓷剂云母粉、成瓷剂碳酸钙中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的促进剂为三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三丙基异氰酸酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸锌中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的助熔剂为球状玻璃粉，熔点＜700℃，粒径＜50μm。

8.根据权利要求1所述的一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料，其特征在于，所述的纳米硅灰石为长径比较高的针状，粒径<100nm，表面洁净光滑。

9.一种权利要求1-8任一所述的防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供一种防火阻燃的甲基乙烯基硅橡胶复合材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域，由以下按照质量份数记的原料制备而成：甲基乙烯基硅橡胶100份、阻燃剂20‑60份、成瓷剂20‑60份、补强剂20‑50份、助熔剂5‑20份、硫化剂2份、促进剂2份、纳米硅灰石10‑30份。方法为：1)甲基乙烯基硅橡胶薄通后进行塑炼，加入补强剂、阻燃剂、成瓷剂，共混后加入助熔剂共混5‑10min得到共混胶。2)将其包辊后加入纳米硅灰石共混，再加入硫化剂和促进剂得到混炼胶放置进行硫化处理的产物。本发明在不损失橡胶基础性能上提高其燃烧条件下使用性能，改善MVQ的防火阻燃性能、改善了硅橡胶在高温燃烧环境中的服役性能；制备方法简单、条件可控，在常规生产线即可制备。

技术研发人员：黄子岸
受保护的技术使用者：超能材料科技（大连）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31