CN102516770A - 环保阻燃硅橡胶海绵及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保阻燃硅橡胶海绵及其制备方法，该组合物包含：(A)、100重量份的有机聚硅氧烷，平均分子式为R_4-2nSiO_n，R可为甲基、乙烯基、苯基或三氟丙基等末取代或取代的烃基，可相同也可不同；(B)、5-50重量份的有机磺酰基酰肼类发泡剂及0.5-20重量份的无机发泡剂碳酸氢钠；(C)、0.1-5重量份助发泡剂明矾2KAl(SO₄)₂.10H₂O；(D)、1-300重量份补强性二氧化硅；(E)、使A成分硫化成型的适量的硫化剂；(F)、10-100重量份环保型阻燃剂；本发明生产的环保阻燃硅橡胶海绵：1、表面光滑平整，孔径均匀，表面结皮厚度适中且均匀；2、发泡海绵硬度范围(海绵硬度计)15～40，拉伸强度不小于6kg/cm²，25％压缩负荷0.3～0.8kg/cm；3、按照美国UL94和CSA C22.2相关标准测试，发泡海绵阻燃剂级别达到V0级。

Description

环保阻燃硅橡胶海绵及其制备方法

一、技术领域

本发明涉及一种环保阻燃硅橡胶海绵及其制备方法，它属于橡胶塑料类。

二、背景技术

硅橡胶海绵用于要求低温柔性、耐热性、耐UV、耐臭氧和良好电绝缘性能的场合，此外海绵橡胶还具有轻量、阻尼和隔热的特点。国内及国外对硅胶海绵的需求量极大，主要用于国防、电子、航空、电力机车、建筑等领域，应用前景广阔。硅橡胶海绵生产方法是硅橡胶胶料中加入化学发泡剂(有机类以及无机类)，高温硫化过程中发泡剂分解产生气泡，气泡被包裹在橡胶中形成孔状结构。另外一种新方法就是用铂加成硫化，用水作发泡剂。

上述所提到的新方法，用水作发泡剂，工艺复杂难以控制，稳定性较差；同时，用铂加成硫化，成本较高，因此大规模推广生产受到限制。通常海绵橡胶主要使用加工稳定性和发气量稳定性较好的有机类发泡剂，如偶氮二甲酰胺，二亚硝基五亚甲基四胺等。其中，偶氮二甲酰胺发气量过大，且易受橡胶中水分的影响进而阻碍硫化，同时使孔状结构不均匀；二亚硝基五亚甲基四胺价格低廉，发气量也大，但分解的副产物具有强烈异味，而且易燃，难以控制。

另一方面，聚硅氧烷海绵发泡以往多用AIBN(偶氮二异丁腈)，AIBN每一分子量受热产生的氮气量较大，应用少许即可得到高发泡倍率的海绵。但AIBN在分解时生成有机氰化物，具有一定的毒性，海绵的使用安全性较低。

随着用量的增加，市场对硅胶海绵提出环保阻燃的要求，其发泡剂阻燃剂等添加剂必须环保无毒。

三、发明的内容

本发明的目的是针对传统硅橡胶海绵稳定性较差、发泡不均匀，海绵发泡易受环境及橡胶中水分的影响，以及有毒害等方面的不足之处，提供一种具有较低压缩永久变形率、回弹性好，阻燃环保且制品表面光滑、发泡均匀的环保阻燃硅橡胶海绵及其制备方法

本发明的目的是这样来实现的：

该组合物包含：

(A)、100重量份的有机聚硅氧烷，平均分子式为R_4-2nSiO_n，R可为甲基、乙烯基、苯基或三氟丙基等末取代或取代的烃基，可相同也可不同；

(B)、5-50重量份的有机磺酰基酰肼类发泡剂及0.5-20重量份的无机发泡剂碳酸氢钠；

(C)、0.1-5重量份助发泡剂明矾2KAl(SO₄)₂.10H₂O；

(D)、1-300重量份补强性二氧化硅；

(E)、使A成分硫化成型的适量的硫化剂；

(F)、10-100重量份环保型阻燃剂；

本发明的技术方案详述如下：

(A)100重量份的有机聚硅氧烷。平均分子式为R_4-2nSiO_n，R可为甲基、乙烯基、苯基或三氟丙基等末取代或取代的烃基，可相同也可不同。优选甲基、乙烯基，且优选中乙烯基含量在0.05-0.5％为最佳。乙烯基含量对硫化作用及硫化胶耐热性有很大影响，过低则作用不显著；过高则降低硫化胶的耐热性。

(B)本发明使用有机磺酰基酰肼类发泡剂，并可与无机发泡剂并用。

有机磺酰基酰肼类发泡剂可为苯磺酰肼、二苯磺酰肼醚、对甲苯磺酰肼、甲苯-2，4-二磺酰肼、苯基-1，3磺酰肼等。优选苯磺酰肼、二苯磺酰肼醚。为方便分散，常用油组分预制成糊状。有机发泡剂重量份为5-50份，优选10-45重量份。

碳酸氢钠与碳酸氢铵、亚硝酸胺以及叠氮类无机发泡剂不同，不会分解形成强酸及强碱，且无刺鼻性气味。同时碳酸氢钠发气量大，少量添加可形成发泡倍率较高的海绵。无机发泡剂重量份为0.5-20份，优选1-15重量份。

(C)0.1-5重量份助发泡剂明矾2KAl(SO₄)₂.10H₂O等两性水合物

明矾2KAl(SO₄)₂.10H₂O为两性水合物，若橡胶热处理过程或环境中吸附水分，由于明矾的存在而水解将水分吸收，而本身则形成氢氧化铝凝胶，同时氢氧化铝还可以起到阻燃的作用；明矾在橡胶中分布均匀后，遇热失去水分而形成气体，起发泡作用。

(D)1-300重量份补强性二氧化硅；

为使硅橡胶海绵得到较好的机械强度，利用二氧化硅增加强度。可为气相法白炭黑、沉淀法白炭黑，优选气相法白炭黑。其比表面积优选150～400m²/g。可用一种，也可两种或两种以上并用，使用量为1-300重量份，优选1-200重量份。

(E)使A成分硫化成型的适量的硫化剂；

使A成分硫化成型的硫化剂可为过氧化苯甲酰，2，4-二氯过氧化苯甲酰，过苯甲酸叔丁酯，过氧化二叔丁基，过氧化二异丙苯，2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷等有机过氧化物。选用其中一种或两种并用。选其一时，选用份数(质量份)为0.5-15；

(F)10-100重量份环保型阻燃剂；

环保型阻燃剂包括：氢氧化物类，含硼类以及含钼类；即氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化钼等，优选质量份10-100份。

本发明环保阻燃硅橡胶海绵，其制备方法：

(1)、按组份在双辊炼胶机上制备胶料：

(2)、将A组分在开放式炼胶机上塑炼约10～20min，加入D组分，混炼至颜色均匀，表面光滑后薄通5～8次，下片；

(3)、烘箱温度设定在100～400℃，将混炼胶热处理0.5～4h，之后置于室温条件下储存24～96h；

(4)、返炼热处理后的混炼胶0.5～2h，按一定比例加入E组分与F组分，混合均匀后，加入B组分与C组分，再混合均匀，出片厚度约10mm，置于100～300℃的烘箱内热空气硫化约5～30min后，得到硅橡胶海绵。

本发明提供的环保阻燃硅橡胶海绵，其具有：

1、表面光滑平整，孔径均匀，表面结皮厚度适中且均匀。

2、发泡海绵硬度范围(海绵硬度计)15～40，拉伸强度不小于6kg/cm²，25％压缩负荷0.3～0.8kg/cm；

3、按照相关标准测试，发泡海绵阻燃剂级别达到V0级(标准中阻燃等级由HB，V-2，V-1，V-0逐级递增，V-0为最高阻燃等级)。

本发明的最佳实施例：

实例1：

将乙烯基含量为0.3mol％的500g的有机聚硅氧烷在开放式炼胶机上塑炼约10min，加入比表面积为180m³/g的气相法白炭黑25g，混炼至颜色均匀，表面光滑后薄通5～8次，下片；烘箱温度设定在250℃，将混炼胶热处理0.5h，之后置于室温条件下储存96h；返炼热处理后的混炼胶0.5h，加入2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷3g，氢氧化铝50g，将其混合均匀后，加入二苯磺酰肼醚50g、碳酸氢钠10g以及明矾1g，再混合均匀，出片厚度约10mm，置于250℃的烘箱内热空气硫化约10min后，得到硅橡胶海绵。

实例2：

将乙烯基含量为0.25mol％的500g的有机聚硅氧烷在开放式炼胶机上塑炼约10min小时，加入比表面积为380m³/g的气相法白炭黑30g，混炼至颜色均匀，表面光滑后薄通5～8次，下片；烘箱温度设定在220℃，将混炼胶热处理2h，之后置于室温条件下储存30h；返炼热处理后的混炼胶0.5h，加入2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷4g，三氧化钼55g，混合均匀后，加入二苯磺酰肼醚45g、碳酸氢钠8g以及明矾0.8g，再混合均匀，出片厚度约10mm，置于250℃的烘箱内热空气硫化约10min后，得到硅橡胶海绵。

实例1以及实例2制得发泡硅橡胶海绵的效果列表如下：

Claims (7)

1.一种环保阻燃硅橡胶海绵，该组合物包含：

(A)、100重量份的有机聚硅氧烷，平均分子式为R_4-2nSiO_n，R可为甲基、乙烯基、苯基或三氟丙基等末取代或取代的烃基，可相同也可不同；

(B)、5-50重量份的有机磺酰基酰肼类发泡剂及0.5-20重量份的无机发泡剂碳酸氢钠；

(C)、0.1-5重量份助发泡剂明矾2KAl(SO₄)₂.10H₂O

(D)、1-300重量份补强性二氧化硅；

(E)、使A成分硫化成型的适量的硫化剂；

(F)、10-100重量份环保型阻燃剂。

2.如权利要求1所述的环保阻燃硅橡胶海绵，其中(A)成份中优选甲基、乙烯基，且优选中乙烯基含量在0.05-0.5％为最佳。

3.如权利要求1所述的环保阻燃硅橡胶海绵，其中(B)成份中有机发泡剂优选10-45重量份，无机发泡剂优选1-15重量份。

4.如权利要求1所述的环保阻燃硅橡胶海绵，其中(D)成份中补强性二氧化硅可为气相法白炭黑、沉淀法白炭黑，优选气相法白炭黑，其比表面积优选150-400m²/g；可用一种，也可两种或两种以上并用，使用量为1-300重量份，优选1-200重量份。

5.如权利要求1所述的环保阻燃硅橡胶海绵，其中(E)成份中的硫化剂可为过氧化苯甲酰，2，4-二氯过氧化苯甲酰，过苯甲酸叔丁酯，过氧化二叔丁基，过氧化二异丙苯，2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷等有机过氧化物；选用其中一种或两种并用；选其一时，选用份数(质量份)为0.5-15。

6.如权利要求1所述的环保阻燃硅橡胶海绵，其中(F)成份中的环保型 阻燃剂包括：氢氧化物类，含硼类以及含钼类；即氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、三氧化钼，优选质量份10-100份。

7.如权利要求1所述的环保阻燃硅橡胶海绵，其制备方法：

(1)、按组份在双辊炼胶机上制备胶料：

(2)、将A组分在开放式炼胶机上塑炼约10～20min，加入D组分，混炼至颜色均匀，表面光滑后薄通5～8次，下片；

(3)、烘箱温度设定在100～400℃，将混炼胶热处理0.5～4h，之后置于室温条件下储存24～96h；

(4)、返炼热处理后的混炼胶0.5～2h，按一定比例加入E组分与F组分，混合均匀后，加入B组分与C组分，再混合均匀，出片厚度约10mm，置于100～300℃的烘箱内热空气硫化约5～30min后，得到硅橡胶海绵。