CN105419342A - 一种耐高温高阻燃硅橡胶管材 - Google Patents

一种耐高温高阻燃硅橡胶管材 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温高阻燃硅橡胶管材，其原料包括：甲基乙烯基苯基硅橡胶、全氟醚橡胶、氧化锌、硬脂酸、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物、陶瓷纤维、纳米碳纤维、三乙基铝、氢氧化铝、氧化锆、空心酚醛微珠、铁红、改性蒙脱土、硅灰石、六甲基二硅氮烷、防老剂、氨基甲酸乙酯、邻苯二甲酸酯、磷酸三甲苯酯、乙烯基硅油、促进剂。本发明提出的耐高温高阻燃硅橡胶管材，其阻燃性能优异，耐高温性好，强度高，其制品能满足多种环境的使用要求，且使用寿命长。

Description

一种耐高温高阻燃硅橡胶管材
技术领域
本发明涉及硅橡胶技术领域，尤其涉及一种耐高温高阻燃硅橡胶管材。
背景技术
硅橡胶是指分子主链为Si-O无机结构，侧链为有机基团的一类弹性体，其属于半无机的饱和、杂链、非极性弹性体，具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能，且使用温度宽广，能在低温或高温下长期使用。但是单纯的硅橡胶也存在阻燃性不是很理想的缺点，随着社会的发展，人们对硅橡胶的性能提出了更高的要求，现有的硅橡胶材料在某些特殊环境下使用时，其阻燃性和耐高温性仍达不到使用的要求，需要进行改性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐高温高阻燃硅橡胶管材，其阻燃性能优异，耐高温性好，强度高，其制品能满足多种环境的使用要求，且使用寿命长。
本发明提出的一种耐高温高阻燃硅橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶5-20份、氧化锌0.5-2份、硬脂酸1-2.5份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1-2份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物0.2-1.2份、陶瓷纤维8-15份、纳米碳纤维3-12份、三乙基铝5-12份、氢氧化铝2-10份、氧化锆5-10份、空心酚醛微珠2-8份、铁红3-8份、改性蒙脱土12-20份、硅灰石3-6份、六甲基二硅氮烷1-3份、防老剂2-5份、氨基甲酸乙酯2-8份、邻苯二甲酸酯3-8份、磷酸三甲苯酯2-8份、乙烯基硅油1-3份、促进剂0.5-2份；
其中，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将50-80份水和10-20份甲醇混合均匀，然后加入12-20份钠基蒙脱土，超声分散3-10min后加入1-2份十二烷基三甲基氯化铵和1-2.5份双辛基二甲基氯化铵，升温至55-65℃后保温反应1-2.5h，调节体系的pH为酸性后加入0.5-1.5份，升温至70-75℃后保温反应0.5-2h，反应结束后离心、洗涤、干燥、研磨得到物料A；按重量份将20-35份菜籽油、1-2.5份物料A、0.1-0.5份氧化铝和1-2份乙二胺混合均匀，然后在100-115℃下反应0.5-1.5h，加入3-10份甲基丙烯酸后保温反应1-2.5h，反应结束后降温、过滤、洗涤、干燥得到改性蒙脱土。
优选地，其原料中，甲基乙烯基苯基硅橡胶、全氟醚橡胶的重量比为100：10-15。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶12-15份、氧化锌1-1.6份、硬脂酸1.5-2份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1.3-1.7份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物0.8-1.1份、陶瓷纤维10-12份、纳米碳纤维5.8-10份、三乙基铝7-10份、氢氧化铝5.5-7份、氧化锆8.5-9份、空心酚醛微珠5.5-6.2份、铁红5.5-7份、改性蒙脱土15-18份、硅灰石3.8-4.3份、六甲基二硅氮烷1.5-2.6份、防老剂3.2-4份、氨基甲酸乙酯5.3-6.2份、邻苯二甲酸酯5-6份、磷酸三甲苯酯5-7份、乙烯基硅油2.1-2.7份、促进剂1.2-1.6份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶13份、氧化锌1.2份、硬脂酸1.8份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1.5份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1份、陶瓷纤维11份、纳米碳纤维7份、三乙基铝8.5份、氢氧化铝6份、氧化锆8.8份、空心酚醛微珠6份、铁红6份、改性蒙脱土17份、硅灰石4份、六甲基二硅氮烷2份、防老剂3.5份、氨基甲酸乙酯6份、邻苯二甲酸酯5.3份、磷酸三甲苯酯6份、乙烯基硅油2.5份、促进剂1.4份。
优选地，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将70份水和15份甲醇混合均匀，然后加入15份钠基蒙脱土，超声分散5min后加入1.3份十二烷基三甲基氯化铵和2份双辛基二甲基氯化铵，升温至60℃后保温反应2h，调节体系的pH为酸性后加入1.2份3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和1.3份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至73℃后保温反应1.3h，反应结束后离心、洗涤、干燥、研磨得到物料A；按重量份将30份菜籽油、2份物料A、0.3份氧化铝和1.3份乙二胺混合均匀，然后在110℃下反应1.2h，加入8份甲基丙烯酸后保温反应2h，反应结束后降温、过滤、洗涤、干燥得到改性蒙脱土。
优选地，所述防老剂为防老剂4020、防老剂MC、防老剂4010NA、防老剂NBC、防老剂MB中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述促进剂为促进剂CZ、促进剂TMTD、促进剂D、促进剂H、促进剂M中的一种或者多种的混合物。
本发明采用了甲基乙烯基苯基硅橡胶为主料，并配合添加了适量的全氟醚橡胶对其进行了改性，使两者的性能协同，克服了各自的缺点，得到的管材兼具甲基乙烯基苯基硅橡胶优异的耐高低温性、加工性和全氟醚橡胶优异的耐高温、耐油和耐腐蚀性；2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷和双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物按照本发明中的比例加入体系中，提高了体系的交联密度，改善了管材的物理机械性能，且双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物与氧化锌和促进剂配合后对体系的交联具有活化作用，加快了体系硫化的速度，提高了管材的拉伸强度、撕裂强度等物理机械性能，另外，双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物还具有偶联剂的作用，与六甲基二硅氮烷配合后，提高了陶瓷纤维、纳米碳纤维、氢氧化铝、氢化锆、空心酚醛微珠、铁红、改性蒙脱土、硅灰石与基体的界面结合能力，使其均匀分散于体系中，提高了管材的耐高温性、耐老化性、耐油性和阻燃性，其中，改性蒙脱土的制备过程中，首先选择了十二烷基三甲基氯化铵和双辛基二甲基氯化铵为改性剂对钠基蒙脱土进行改性，十二烷基三甲基氯化铵和双辛基二甲基氯化铵与钠基蒙脱土中的钠离子发生了离子交换，成功的***到了蒙脱土片层间，增大了蒙脱土的层间距，之后加入了3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，其中3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷水解产生的羟基与蒙脱土中的羟基产生了作用，也成功的***到了蒙脱土层间，且3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷还与蒙脱土中的钠离子发生了离子交换作用，进一步增大了蒙脱土的层间距，然后与菜籽油、乙二胺混合后，在氧化铝的催化作用下，乙二胺进攻菜籽油中的不饱和键，生成了N-酰胺基乙二胺，加入甲基丙烯酸后，N-酰胺基乙二胺中的伯胺，与甲基丙烯酸中的碳碳双键进行了反应，从而将菜籽油、乙二胺、甲基丙烯酸结合为一体，菜籽油、乙二胺、甲基丙烯酸的结合体也顺利***到了蒙脱土的片层间，进一步增大了蒙脱土的层间距，使蒙脱土发生了剥离，均匀分散在体系中，在管材燃烧时能更利于形成连续的炭层，降低管材的燃烧速率，延缓燃烧的进程，与三乙基铝、氢氧化铝、氧化锆、磷酸三甲苯酯、六甲基二硅氮烷配合后，显著提高了管材的耐高温性和阻燃性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种耐高温高阻燃硅橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶5份、氧化锌2份、硬脂酸1份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷2份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物0.2份、陶瓷纤维15份、纳米碳纤维3份、三乙基铝12份、氢氧化铝2份、氧化锆10份、空心酚醛微珠2份、铁红8份、改性蒙脱土12份、硅灰石6份、六甲基二硅氮烷1份、防老剂5份、氨基甲酸乙酯2份、邻苯二甲酸酯8份、磷酸三甲苯酯2份、乙烯基硅油3份、促进剂0.5份；
其中，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将50份水和20份甲醇混合均匀，然后加入12份钠基蒙脱土，超声分散10min后加入1份十二烷基三甲基氯化铵和2.5份双辛基二甲基氯化铵，升温至55℃后保温反应2.5h，调节体系的pH为酸性后加入0.5份3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和2份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至70℃后保温反应2h，反应结束后离心、洗涤、干燥、研磨得到物料A；按重量份将20份菜籽油、2.5份物料A、0.1份氧化铝和2份乙二胺混合均匀，然后在100℃下反应1.5h，加入3份甲基丙烯酸后保温反应2.5h，反应结束后降温、过滤、洗涤、干燥得到改性蒙脱土。
实施例2
本发明提出的一种耐高温高阻燃硅橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶20份、氧化锌0.5份、硬脂酸2.5份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.2份、陶瓷纤维8份、纳米碳纤维12份、三乙基铝5份、氢氧化铝10份、氧化锆5份、空心酚醛微珠8份、铁红3份、改性蒙脱土20份、硅灰石3份、六甲基二硅氮烷3份、防老剂2份、氨基甲酸乙酯8份、邻苯二甲酸酯3份、磷酸三甲苯酯8份、乙烯基硅油1份、促进剂CZ2份；
其中，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将80份水和10份甲醇混合均匀，然后加入20份钠基蒙脱土，超声分散3min后加入2份十二烷基三甲基氯化铵和1份双辛基二甲基氯化铵，升温至65℃后保温反应1h，调节体系的pH为酸性后加入1.5份3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和0.5份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至75℃后保温反应0.5h，反应结束后离心、洗涤、干燥、研磨得到物料A；按重量份将35份菜籽油、1份物料A、0.5份氧化铝和1份乙二胺混合均匀，然后在115℃下反应0.5h，加入10份甲基丙烯酸后保温反应1h，反应结束后降温、过滤、洗涤、干燥得到改性蒙脱土。
实施例3
本发明提出的一种耐高温高阻燃硅橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶13份、氧化锌1.2份、硬脂酸1.8份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1.5份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1份、陶瓷纤维11份、纳米碳纤维7份、三乙基铝8.5份、氢氧化铝6份、氧化锆8.8份、空心酚醛微珠6份、铁红6份、改性蒙脱土17份、硅灰石4份、六甲基二硅氮烷2份、防老剂40201份、防老剂MC0.3份、防老剂4010NA0.5份、防老剂NBC0.2份、防老剂MB1.5份、氨基甲酸乙酯6份、邻苯二甲酸酯5.3份、磷酸三甲苯酯6份、乙烯基硅油2.5份、促进剂CZ0.3份、促进剂TMTD0.5份、促进剂D0.2份、促进剂H0.2份、促进剂M0.2份；
其中，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将70份水和15份甲醇混合均匀，然后加入15份钠基蒙脱土，超声分散5min后加入1.3份十二烷基三甲基氯化铵和2份双辛基二甲基氯化铵，升温至60℃后保温反应2h，调节体系的pH为酸性后加入1.2份3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和1.3份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至73℃后保温反应1.3h，反应结束后离心、洗涤、干燥、研磨得到物料A；按重量份将30份菜籽油、2份物料A、0.3份氧化铝和1.3份乙二胺混合均匀，然后在110℃下反应1.2h，加入8份甲基丙烯酸后保温反应2h，反应结束后降温、过滤、洗涤、干燥得到改性蒙脱土。
实施例4
本发明提出的一种耐高温高阻燃硅橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶12份、氧化锌1.6份、硬脂酸1.5份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1.7份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物0.8份、陶瓷纤维12份、纳米碳纤维5.8份、三乙基铝10份、氢氧化铝5.5份、氧化锆9份、空心酚醛微珠5.5份、铁红7份、改性蒙脱土18份、硅灰石4.3份、六甲基二硅氮烷1.5份、防老剂MC2份、防老剂4010NA2份、氨基甲酸乙酯5.3份、邻苯二甲酸酯6份、磷酸三甲苯酯5份、乙烯基硅油2.7份、促进剂TMTD1份、促进剂D0.6份；
其中，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将72份水和13份甲醇混合均匀，然后加入18份钠基蒙脱土，超声分散5min后加入1.8份十二烷基三甲基氯化铵和1.6份双辛基二甲基氯化铵，升温至62℃后保温反应1.6h，调节体系的pH为酸性后加入1.2份3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和1份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至73℃后保温反应1.2h，反应结束后离心、洗涤、干燥、研磨得到物料A；按重量份将32份菜籽油、1.5份物料A、0.4份氧化铝和1.3份乙二胺混合均匀，然后在113℃下反应0.7h，加入8份甲基丙烯酸后保温反应1.7h，反应结束后降温、过滤、洗涤、干燥得到改性蒙脱土。
实施例5
本发明提出的一种耐高温高阻燃硅橡胶管材，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶15份、氧化锌1份、硬脂酸2份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1.3份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1.1份、陶瓷纤维10份、纳米碳纤维10份、三乙基铝7份、氢氧化铝7份、氧化锆8.5份、空心酚醛微珠6.2份、铁红5.5份、改性蒙脱土15份、硅灰石3.8份、六甲基二硅氮烷2.6份、防老剂40203.2份、氨基甲酸乙酯6.2份、邻苯二甲酸酯5份、磷酸三甲苯酯7份、乙烯基硅油2.1份、促进剂D0.3份、促进剂H0.4份、促进剂M0.5份；
其中，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将58份水和18份甲醇混合均匀，然后加入15份钠基蒙脱土，超声分散8min后加入1.3份十二烷基三甲基氯化铵和2.1份双辛基二甲基氯化铵，升温至58℃后保温反应2.1h，调节体系的pH为酸性后加入0.8份3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和1.6份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至72℃后保温反应1.7h，反应结束后离心、洗涤、干燥、研磨得到物料A；按重量份将28份菜籽油、2.1份物料A、0.35份氧化铝和1.8份乙二胺混合均匀，然后在108℃下反应1.2h，加入5.8份甲基丙烯酸后保温反应2.1h，反应结束后降温、过滤、洗涤、干燥得到改性蒙脱土。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐高温高阻燃硅橡胶管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶5-20份、氧化锌0.5-2份、硬脂酸1-2.5份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1-2份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物0.2-1.2份、陶瓷纤维8-15份、纳米碳纤维3-12份、三乙基铝5-12份、氢氧化铝2-10份、氧化锆5-10份、空心酚醛微珠2-8份、铁红3-8份、改性蒙脱土12-20份、硅灰石3-6份、六甲基二硅氮烷1-3份、防老剂2-5份、氨基甲酸乙酯2-8份、邻苯二甲酸酯3-8份、磷酸三甲苯酯2-8份、乙烯基硅油1-3份、促进剂0.5-2份；
其中，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将50-80份水和10-20份甲醇混合均匀，然后加入12-20份钠基蒙脱土，超声分散3-10min后加入1-2份十二烷基三甲基氯化铵和1-2.5份双辛基二甲基氯化铵，升温至55-65℃后保温反应1-2.5h，调节体系的pH为酸性后加入0.5-1.5份3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和0.5-2份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至70-75℃后保温反应0.5-2h，反应结束后离心、洗涤、干燥、研磨得到物料A；按重量份将20-35份菜籽油、1-2.5份物料A、0.1-0.5份氧化铝和1-2份乙二胺混合均匀，然后在100-115℃下反应0.5-1.5h，加入3-10份甲基丙烯酸后保温反应1-2.5h，反应结束后降温、过滤、洗涤、干燥得到改性蒙脱土。
2.根据权利要求1所述耐高温高阻燃硅橡胶管材，其特征在于，其原料中，甲基乙烯基苯基硅橡胶、全氟醚橡胶的重量比为100：10-15。
3.根据权利要求1或2所述耐高温高阻燃硅橡胶管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶12-15份、氧化锌1-1.6份、硬脂酸1.5-2份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1.3-1.7份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物0.8-1.1份、陶瓷纤维10-12份、纳米碳纤维5.8-10份、三乙基铝7-10份、氢氧化铝5.5-7份、氧化锆8.5-9份、空心酚醛微珠5.5-6.2份、铁红5.5-7份、改性蒙脱土15-18份、硅灰石3.8-4.3份、六甲基二硅氮烷1.5-2.6份、防老剂3.2-4份、氨基甲酸乙酯5.3-6.2份、邻苯二甲酸酯5-6份、磷酸三甲苯酯5-7份、乙烯基硅油2.1-2.7份、促进剂1.2-1.6份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述耐高温高阻燃硅橡胶管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：甲基乙烯基苯基硅橡胶100份、全氟醚橡胶13份、氧化锌1.2份、硬脂酸1.8份、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷1.5份、双(二异丙基)硫化磷酰二硫化物1份、陶瓷纤维11份、纳米碳纤维7份、三乙基铝8.5份、氢氧化铝6份、氧化锆8.8份、空心酚醛微珠6份、铁红6份、改性蒙脱土17份、硅灰石4份、六甲基二硅氮烷2份、防老剂3.5份、氨基甲酸乙酯6份、邻苯二甲酸酯5.3份、磷酸三甲苯酯6份、乙烯基硅油2.5份、促进剂1.4份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述耐高温高阻燃硅橡胶管材，其特征在于，所述改性蒙脱土按照以下工艺进行制备：按重量份将70份水和15份甲醇混合均匀，然后加入15份钠基蒙脱土，超声分散5min后加入1.3份十二烷基三甲基氯化铵和2份双辛基二甲基氯化铵，升温至60℃后保温反应2h，调节体系的pH为酸性后加入1.2份3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷和1.3份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至73℃后保温反应1.3h，反应结束后离心、洗涤、干燥、研磨得到物料A；按重量份将30份菜籽油、2份物料A、0.3份氧化铝和1.3份乙二胺混合均匀，然后在110℃下反应1.2h，加入8份甲基丙烯酸后保温反应2h，反应结束后降温、过滤、洗涤、干燥得到改性蒙脱土。
6.根据权利要求1-5中任一项所述耐高温高阻燃硅橡胶管材，其特征在于，所述防老剂为防老剂4020、防老剂MC、防老剂4010NA、防老剂NBC、防老剂MB中的一种或者多种的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述耐高温高阻燃硅橡胶管材，其特征在于，所述促进剂为促进剂CZ、促进剂TMTD、促进剂D、促进剂H、促进剂M中的一种或者多种的混合物。
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