本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料共混、材料阻燃領(lǐng)域，具體涉及一種納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

自從上世紀(jì)40年代硅橡膠商業(yè)化以來，各種硅橡膠產(chǎn)品層出不窮，硅橡膠具有優(yōu)異的生物相容性、耐化學(xué)腐蝕、電絕緣性等，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、交通運(yùn)輸、電子電器等領(lǐng)域。但是硅橡膠極易燃燒，而且一經(jīng)點(diǎn)燃便會放出大量的熱，嚴(yán)重限制了硅橡膠的應(yīng)用范圍。因此對硅橡膠的阻燃改性顯得尤為重要。

目前，鹵素阻燃劑因其阻燃效率高，對材料的機(jī)械性能影響小等優(yōu)點(diǎn)，占據(jù)了市場的半壁江山，但是經(jīng)鹵素阻燃劑處理的材料在燃燒的時(shí)候會釋放有毒，有腐蝕性氣體和大量的煙霧而造成二次污染，因此，國內(nèi)外對限制，禁止使用鹵素阻燃劑的呼聲越來越高。而膨脹阻燃劑由于其無鹵、低煙、低毒、無腐蝕性氣體的特點(diǎn)，近年來受到人們普遍的關(guān)注。添加了膨脹型阻燃劑的聚合物燃燒時(shí)會在表面形成一層蓬松有孔封閉結(jié)構(gòu)的炭質(zhì)泡沫層。一旦形成，其本身不燃，但可削弱聚合物與熱源間的熱傳導(dǎo),并阻止氣體擴(kuò)散。一旦燃燒得不到足夠的燃料和氧氣，燃燒的聚合物便會自熄。這種多孔的炭層具有隔熱、隔氧、無滴落并使火焰自熄的作用。因此,膨脹阻燃技術(shù)已成為非?；钴S的阻燃研究領(lǐng)域之一，但是膨脹阻燃劑與基體相容性差，對材料機(jī)械性能影響較大，導(dǎo)致工程上難以應(yīng)用。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米阻燃技術(shù)已成為阻燃領(lǐng)域的一個(gè)重要研究熱點(diǎn)。只需要添加極少量(小于5％)的納米阻燃劑，即可顯著降低材料的燃燒性能，而且納米阻燃劑的加入還會使材料的機(jī)械性能提高。將納米阻燃劑引入環(huán)保的氮磷膨脹阻燃體系，構(gòu)成納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠，可以兼顧納米阻燃劑和氮磷膨脹阻燃劑兩者的特點(diǎn)；既能改善硅橡膠的阻燃性能，又能使硅橡膠的機(jī)械性能最大程度的保持。

因此，本發(fā)明公開了一種納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料及其制備方法。按照這種方法制備的硅橡膠材料即具有很好的阻燃性能又能保持較高的機(jī)械性能。目前，硅橡膠阻燃領(lǐng)域還沒有該種硅橡膠材料的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服膨脹阻燃劑惡化基體機(jī)械性能的缺點(diǎn)，提供一種納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料及其制備方法，本發(fā)明的材料兼具好的阻燃性能和機(jī)械性能。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料，該材料由以下重量百分比的組分組成：硅橡膠68.0％-82.0％，納米阻燃劑0.5％-5.0％，氮磷系膨脹阻燃劑18.0％-25.0％，硫化劑0.5％-2.5％。

優(yōu)選的，所述的硅橡膠為二甲基硅橡膠、甲基乙烯基硅橡膠、甲基苯基乙烯基硅橡膠、氟硅橡膠、腈硅橡膠和二乙基硅橡膠中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述的納米阻燃劑為埃洛石、水滑石、蒙脫土、層狀雙氫氧化物、磷酸鋯、氧化石墨和碳納米管中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述的氮磷系膨脹阻燃劑為2，4，8，10-四氧-3，9二磷螺環(huán)[5，5]十一烷-3.9二氧-3，9-二三聚氰胺鹽，三(新戊二醇磷酸酯-磷-亞甲基)胺、新戊二醇磷酸酯三聚氰銨鹽和聚磷酸胺中的至少一種。

優(yōu)選的，所述的硫化劑為2,4-二氯過氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷、過氧化苯甲酰和過氧化二異苯丙中的一種或幾種。

以上所述的一種納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

將硅橡膠、納米阻燃劑、氮磷系膨脹阻燃劑和硫化劑在15-40℃下于開煉機(jī)或密煉機(jī)中混煉15-20min，然后用平板硫化儀于100-140℃下進(jìn)行平板硫化10-20min得到納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)效果：

(1)本發(fā)明的納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料不含鹵素以及其他有害物質(zhì)，燃燒過程中不會產(chǎn)生有毒害氣體造成二次污染；

(2)本發(fā)明的納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料中納米阻燃劑在硅橡膠基體分散均勻，只需少量就能顯著降低硅橡膠的燃燒性能，而且還能使硅橡膠的機(jī)械性能提高；

(3)納米阻燃劑和氮磷系膨脹阻燃劑的阻燃機(jī)理均為同位凝聚相阻燃，兩者具有很好的協(xié)同效用，納米阻燃劑的運(yùn)用不僅拓寬了硅橡膠無鹵阻燃的范圍，也為氮磷系膨脹阻燃劑提供了一種很好的阻燃協(xié)效劑。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1中蒙脫土在硅橡膠基體中分散的SEM譜圖。

圖2是實(shí)施例2中磷酸鋯在硅橡膠基體中分散的SEM譜圖。

圖3是實(shí)施例3中硅灰石在硅橡膠基體中分散的SEM譜圖。

圖4是實(shí)施例4中埃洛石在硅橡膠基體中分散的SEM譜圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地?cái)⑹龊屠斫獗景l(fā)明,下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說明，但是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。

實(shí)施例1

將68g甲基苯基乙烯基硅橡膠、5g蒙脫土、18g三(新戊二醇磷酸酯-磷-亞甲基)胺、0.5g 2,4-二氯過氧化苯甲酰在15℃下于開煉機(jī)中混煉15min，然后用平板硫化儀于100℃下進(jìn)行平板硫化10min得到納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料。圖1是蒙脫土在硅橡膠基體中分散的SEM譜圖。從圖1可以發(fā)現(xiàn)蒙脫土在硅橡膠基體中分散得很好。本實(shí)施例制備的納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料的力學(xué)性能和阻燃性能見表1。

實(shí)施例2

將82g甲基乙烯基硅橡膠、0.5g磷酸鋯、25g聚磷酸胺、2.5g 2,4-二氯過氧化苯甲酰在25℃下于開煉機(jī)中混煉20min，然后用平板硫化儀于110℃下進(jìn)行平板硫化14min得到納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料。圖2是磷酸鋯在硅橡膠基體中分散的SEM譜圖。從圖2可以發(fā)現(xiàn)磷酸鋯在硅橡膠基體中均勻分散。本實(shí)施例制備的納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料的力學(xué)性能和阻燃性能見表1。

實(shí)施例3

將75g二甲基硅橡膠、2.5g硅灰石、22g新戊二醇磷酸酯三聚氰銨鹽、2g 2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)在35℃下于開煉機(jī)中混煉18min，然后用平板硫化儀于125℃下進(jìn)行平板硫化17min得到納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料。圖3是硅灰石在硅橡膠基體中分散的SEM譜圖。從圖3可以發(fā)現(xiàn)硅灰石在硅橡膠基體中分散很好。本實(shí)施例制備的納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料的力學(xué)性能和阻燃性能見表1。

實(shí)施例4

將78.5g二甲基硅橡膠、3g埃洛石、19g聚磷酸胺、1g 2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)在40℃下于開煉機(jī)中混煉18min，然后用平板硫化儀于140℃下進(jìn)行平板硫化20min得到納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料。圖4是埃洛石在硅橡膠基體中分散的SEM譜圖。從圖4可以發(fā)現(xiàn)埃洛石在硅橡膠基體中分散得很好，無團(tuán)聚。本實(shí)施例制備的納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料的力學(xué)性能和阻燃性能見表1。

表1

由表1可知，本發(fā)明的納米阻燃劑與氮磷系膨脹阻燃劑協(xié)同阻燃硅橡膠材料具有很好的阻燃性能又能保持較高的機(jī)械性能。