CN113214650A - 泡沫硅橡胶材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例是关于一种泡沫硅橡胶材料及制备方法。该材料包括：硅橡胶生胶100份、补强剂30‑50份、结构化控制剂5~10份、操作油5~15份，复合发泡剂10~30份、发泡助剂1~2份、硫化剂2~5份、陶瓷化混合填料45~60份、阻燃剂30~50份；其中，复合发泡剂包括化学发泡剂和物理发泡剂，化学发泡剂和物理发泡剂的比例为1:1~2；陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，滑石粉和石棉绒的比例为16~25:20。上述泡沫硅橡胶材料一方面采用的是包含物理发泡剂和化学发泡剂的复合发泡剂，降低了生产成型难度，降低室温使用时材料的回缩，提高了材料的尺寸稳定性，提高了材料表面光滑度；另一方面采用的陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，提高了防火泡沫材料烧蚀时陶瓷化结构的稳定性。

Description

泡沫硅橡胶材料及制备方法

技术领域

本发明实施例涉及防火材料技术领域，尤其涉及一种泡沫硅橡胶材料及制备方法。

背景技术

随着国民防火意识的提升，以及航空航天设计中一些关键部件对防火性能的依赖，使得防火泡沫材料在生产生活中越来越受重视。

相关技术中，防火泡沫类材料以使用防火基材，配合化学发泡剂制备质轻防火的泡沫材料为主，该类材料具有硫化成型困难、泡孔壁易破裂、泡沫材料成型后表面粗糙、室温下尺寸收缩严重等缺点；此外，橡胶燃烧过程中由于孔壁破裂、部分发泡剂气体助燃等原因还会导致陶瓷化结构极不稳定的问题。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种泡沫硅橡胶材料，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本发明的第一方面，提供一种泡沫硅橡胶材料，按重量份计数，包括如下组分：

硅橡胶生胶100份、补强剂30-50份、结构化控制剂5~10份、操作油5~15份，复合发泡剂10~30份、发泡助剂1~2份、硫化剂2~5份、陶瓷化混合填料45~60份、阻燃剂30~50份；

其中，所述复合发泡剂包括化学发泡剂和物理发泡剂，所述化学发泡剂和物理发泡剂的比例为1:1~2；所述陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，所述滑石粉和石棉绒的比例为16~25:20。

本发明的一实施例中，所述化学发泡剂为偶氮二甲酰胺，所述物理发泡剂为可膨胀微球，发泡温度为120℃-180℃。

本发明的一实施例中，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅胶。

本发明的一实施例中，所述补强剂为纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅的粒径为12±5nm。

本发明的一实施例中，所述结构控制剂为羟基硅油，其中羟基的物质的量为5~8%。

本发明的一实施例中，所述操作油为甲基硅油。

本发明的一实施例中，所述发泡助剂为硬脂酸锌，所述阻燃剂为氮磷复配型阻燃剂。

本发明的一实施例中，所述硫化剂为过氧化物硫化剂，至少包括2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷和过氧化二异丙苯中的一种。

根据本发明的第二方面，提供一种泡沫硅橡胶材料，由如下组分组成：

硅橡胶生胶100份、补强剂30-50份、结构化控制剂5~10份、操作油5~15份，复合发泡剂10~30份、发泡助剂1~2份、硫化剂2~5份、陶瓷化混合填料45~60份、阻燃剂30~50份；

其中，所述复合发泡剂由化学发泡剂和物理发泡剂组成，所述化学发泡剂和物理发泡剂的比例为1:1~2；所述陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，所述滑石粉和石棉绒的比例为16~25:20。

根据本发明的第三方面，提供一种泡沫硅橡胶材料制备方法，用于制备上述任一实施例所述的泡沫硅橡胶材料，该方法包括：

将100份硅橡胶生胶、30-50份补强剂、5~10份结构化控制剂，5~15份操作油，10~30份复合发泡剂、1~2份发泡助剂、2~5份硫化剂在开炼机中混合均匀；

加入45~60份陶瓷化混合填料和30~50份阻燃剂后继续进行混合，直至混合均匀形成胶片；

将混合均匀后的胶片从所述开炼机上取下后置于平板硫化机上在170±2℃的温度下硫化5-15min后得到防火泡沫材料；

其中，所述复合发泡剂包括化学发泡剂和物理发泡剂，所述化学发泡剂和物理发泡剂的比例为1:1~2；所述陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，所述滑石粉和石棉绒的比例为16~25:20。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明中，上述泡沫硅橡胶材料，一方面采用的是包含物理发泡剂和化学发泡剂的复合发泡剂，降低了防火泡沫材料的生产成型难度，提高了异形材料的成功率，降低了室温使用时材料的回缩，提高了防火泡沫材料的尺寸稳定性，且提高了泡沫材料表面光滑度；另一方面采用的陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，能够提高防火泡沫材料烧蚀时陶瓷化结构的稳定性。

具体实施方式

现在更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种 形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施 方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传 达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的 方式结合在一个或更多实施方式中。

本示例实施方式中首先提供了一种泡沫硅橡胶材料，按重量份计数，可以包括如下组分：硅橡胶生胶100份、补强剂30-50份、结构化控制剂5~10份、操作油5~15份，复合发泡剂10~30份、发泡助剂1~2份、硫化剂2~5份、陶瓷化混合填料45~60份、阻燃剂30~50份；其中，所述复合发泡剂包括化学发泡剂和物理发泡剂，所述化学发泡剂和物理发泡剂的比例为1:1~2；所述陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，所述滑石粉和石棉绒的比例为16~25:20。

上述泡沫硅橡胶材料，一方面采用的是包含物理发泡剂和化学发泡剂的复合发泡剂，降低了防火泡沫材料的生产成型难度，提高了异形材料的成功率，降低了室温使用时材料的回缩，提高了防火泡沫材料的尺寸稳定性，且提高了泡沫材料表面光滑度；另一方面采用的陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，能够提高防火泡沫材料烧蚀时陶瓷化结构的稳定性。

下面，对本示例实施方式中的上述废催化剂中钼回收方法的各个部分进行更详细的说明。

在一个实施例中，所述化学发泡剂可以为偶氮二甲酰胺，所述物理发泡剂可以为可膨胀微球，发泡温度为120℃-180℃。具体的，所述化学发泡剂采用偶氮二甲酰胺，所述物理发泡剂采用可膨胀微球时，所述泡沫硅橡胶材料更易成型、尺寸更加稳定且表面光滑度更高。

在一个实施例中，所述硅橡胶生胶可以为甲基乙烯基硅胶。具体的，所述甲基乙烯基硅胶简称乙烯基硅橡胶，是由二甲基硅氧烷与少量乙烯基硅氧烷共聚而成，乙烯基含量一般为0.1%~0.3% (摩尔质量分数)。硅橡胶优良的气密性使得泡沫材料的尺寸稳定性更为突出，硅橡胶的硅氧烷主链在燃烧后产生的SiO2可与陶瓷化填料在高温下共晶，形成坚固的陶瓷层，阻止火焰向橡胶内部蔓延，少量不饱和乙烯基的引入使它的硫化工艺及成品性能，特别是耐热老化性和高温抗压缩变形有很大改进。

在一个实施例中，所述补强剂可以为纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅的粒径可以为12±5nm。示例性的，所述纳米二氧化硅的粒径可以为12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm等，当然并不限于此。纳米二氧化硅对硅橡胶材料具有很强的补强效果，纳米二氧化硅由于具有更小的粒径和更大的比表面积，其补强效果更好，与适当比例的纳米二氧化硅混炼后的硅橡胶经硫化后力学性能更佳。

在一个实施例中，所述结构控制剂可以为羟基硅油，其中羟基的物质的量为5~8%。具体的，羟基硅油的羟基可以主动和纳米二氧化硅缩合，中和二氧化硅表面的活泼羟基，防止硅橡胶结构化，但过高的羟基含量容易影响硅橡胶交联，因此羟基的物质的量为5~8%之间对于泡沫硅橡胶材料来说最适合。

在一个实施例中，所述操作油可以为甲基硅油。其硅氧烷结构可以很好的分散在硅橡胶分子中，降低混炼胶的门尼粘度，有利于橡胶发泡，此外，由于其不含羟基等带有活泼氢的基团，不会影响橡胶交联。

在一个实施例中，所述发泡助剂可以为硬脂酸锌。具体的，所述硬脂酸锌中的碱金属Zn具有接受孤电子对的能力，属于路易斯酸，可以与偶氮二甲酰胺中的N原子及羧基氧上的孤对电子结合，进而活化偶氮二甲酰胺，降低其分解温度，使发泡温度与硫化温度相匹配。

在一个实施例中，所述阻燃剂可以为氮磷复配型阻燃剂。该氮磷复配型阻燃剂易分散在橡胶中，不易喷霜，阻燃效果佳。

在一个实施例中，所述硫化剂可以为过氧化物硫化剂，至少包括2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷和过氧化二异丙苯中的一种。上述硫化剂可以引发硅橡胶交联，此外上述硫化剂分解温度与发泡剂发泡温度接近，二者匹配性较好。

本示例实施方式中其次提供了一种泡沫硅橡胶材料，由如下组分组成：

硅橡胶生胶100份、补强剂30-50份、结构化控制剂5~10份、操作油5~15份，复合发泡剂10~30份、发泡助剂1~2份、硫化剂2~5份、陶瓷化混合填料45~60份、阻燃剂30~50份；

其中，所述复合发泡剂由化学发泡剂和物理发泡剂组成，所述化学发泡剂和物理发泡剂的比例为1:1~2；所述陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，所述滑石粉和石棉绒的比例为16~25:20。

具体实施例1：

一种泡沫硅橡胶材料，按重量份计数，包括如下组分：硅橡胶生胶100份、纳米二氧化硅30份、羟基硅油5份、甲基硅油10份，偶氮二甲酰胺7.5份、可膨胀微球10份、硬脂酸锌2份、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷3份、石棉绒25份、超细滑石粉20份、氮磷复配型阻燃剂30份。

具体实施例2：

一种泡沫硅橡胶材料，按重量份计数，包括如下组分：硅橡胶生胶100份、纳米二氧化硅35份、羟基硅油5份、甲基硅油10份，偶氮二甲酰胺7.5份、可膨胀微球6份、硬脂酸锌1.5份、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷3份、石棉绒25份、超细滑石粉20份、氮磷复配型阻燃剂30份。

上述具体实施例中的泡沫硅橡胶材料的导热系数可低至0.1W/(m·k)，密度可达到0.2—0.6g/cm³，可达到GB/T10707-2008规定的垂直燃烧法FV-0级别，该材料制得的4mm厚的试样可在1100℃下持续烧蚀30min以上不被火焰烧穿。并且上述具体实施例中，实施例1中的复合发泡剂中物理发泡剂的比例更大，可制得质地较硬，尺寸稳定性更好，发泡倍率更高的泡沫材料；实施例2的复合发泡剂中物理发泡剂的占比低，柔韧性更好，弹性更好的泡沫材料。

本示例实施方式中还提供了一种泡沫硅橡胶材料制备方法，用于制备上述任一实施例所述的泡沫硅橡胶材料，该方法包括：

将100份硅橡胶生胶、30-50份补强剂、5~10份结构化控制剂，5~15份操作油，10~30份复合发泡剂、1~2份发泡助剂、2~5份硫化剂在开炼机中混合均匀；

加入45~60份陶瓷化混合填料和30~50份阻燃剂后继续进行混合，直至混合均匀形成胶片；

将混合均匀后的胶片从所述开炼机上取下后置于平板硫化机上在170±2℃的温度下硫化5-15min后得到防火泡沫材料；

其中，所述复合发泡剂包括化学发泡剂和物理发泡剂，所述化学发泡剂和物理发泡剂的比例为1:1~2；所述陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，所述滑石粉和石棉绒的比例为16~25:20。

具体实施例3：

将硅橡胶生胶100份、纳米二氧化硅30份、羟基硅油5份、甲基硅油10份，偶氮二甲酰胺7.5份、可膨胀微球10份、硬脂酸锌2份、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷3份混合均匀；

加入石棉绒25份、超细滑石粉20份、氮磷复配型阻燃剂30份后继续进行混合，待吃料完毕后，两边打两面三刀各5-10次，至混合均匀形成胶片；

将混合均匀后的胶片从所述开炼机上取下后置于平板硫化机上在170℃的温度下硫化10min后得到防火泡沫材料，此种防火材料具有较高拉伸强度和拉断伸长率。

具体实施例4：

将硅橡胶生胶100份、纳米二氧化硅35份、羟基硅油5份、甲基硅油10份，偶氮二甲酰胺7.5份、可膨胀微球6份、硬脂酸锌1.5份、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷3份、

加入石棉绒25份、超细滑石粉20份、氮磷复配型阻燃剂30份后继续进行混合，待吃料完毕后，两边打两面三刀各5-10次，至混合均匀形成胶片；

将混合均匀后的胶片从所述开炼机上取下后置于平板硫化机上在170℃的温度下硫化10min后得到防火泡沫材料，此种防火材料此种防火泡沫材料具有较高的挺性和硬度。

上述泡沫硅橡胶材料制备方法，一方面采用的是包含物理发泡剂和化学发泡剂的复合发泡剂，降低了防火泡沫材料的生产成型难度，提高了异形材料的成功率，降低了室温使用时材料的回缩，提高了防火泡沫材料的尺寸稳定性，且提高了泡沫材料表面光滑度；另一方面采用的陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，能够提高防火泡沫材料烧蚀时陶瓷化结构的稳定性。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种泡沫硅橡胶材料，其特征在于，按重量份计数，包括如下组分：

硅橡胶生胶100份、补强剂30-50份、结构化控制剂5~10份、操作油5~15份，复合发泡剂10~30份、发泡助剂1~2份、硫化剂2~5份、陶瓷化混合填料45~60份、阻燃剂30~50份；

其中，所述复合发泡剂包括化学发泡剂和物理发泡剂，所述化学发泡剂和物理发泡剂的比例为1:1~2；所述陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，所述滑石粉和石棉绒的比例为16~25:20。

2.根据权利要求1所述泡沫硅橡胶材料，其特征在于，所述化学发泡剂为偶氮二甲酰胺，所述物理发泡剂为可膨胀微球，发泡温度为120℃-180℃。

3.根据权利要求2所述泡沫硅橡胶材料，其特征在于，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅胶。

4.根据权利要求2所述泡沫硅橡胶材料，其特征在于，所述补强剂为纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅的粒径为12±5nm。

5.根据权利要求2所述泡沫硅橡胶材料，其特征在于，所述结构控制剂为羟基硅油，其中羟基的物质的量为5~8%。

6.根据权利要求2所述泡沫硅橡胶材料，其特征在于，所述操作油为甲基硅油。

7.根据权利要求2所述泡沫硅橡胶材料，其特征在于，所述发泡助剂为硬脂酸锌，所述阻燃剂为氮磷复配型阻燃剂。

8.根据权利要求2所述泡沫硅橡胶材料，其特征在于，所述硫化剂为过氧化物硫化剂，至少包括2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷和过氧化二异丙苯中的一种。

9.一种泡沫硅橡胶材料，其特征在于，按重量份计数，由如下组分组成：

硅橡胶生胶100份、补强剂30-50份、结构化控制剂5~10份、操作油5~15份，复合发泡剂10~30份、发泡助剂1~2份、硫化剂2~5份、陶瓷化混合填料45~60份、阻燃剂30~50份；

其中，所述复合发泡剂由化学发泡剂和物理发泡剂组成，所述化学发泡剂和物理发泡剂的比例为1:1~2；所述陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，所述滑石粉和石棉绒的比例为16~25:20。

10.一种泡沫硅橡胶材料制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1~9任一项所述的泡沫硅橡胶材料，该方法包括：

将100份硅橡胶生胶、30-50份补强剂、5~10份结构化控制剂，5~15份操作油，10~30份复合发泡剂、1~2份发泡助剂、2~5份硫化剂在开炼机中混合均匀；

加入45~60份陶瓷化混合填料和30~50份阻燃剂后继续进行混合，直至混合均匀形成胶片；

将混合均匀后的胶片从所述开炼机上取下后置于平板硫化机上在170±2℃的温度下硫化5-15min后得到防火泡沫材料；

其中，所述复合发泡剂包括化学发泡剂和物理发泡剂，所述化学发泡剂和物理发泡剂的比例为1:1~2；所述陶瓷化混合填料包括滑石粉和石棉绒，所述滑石粉和石棉绒的比例为16~25:20。