防火隔熱硅橡膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于硅橡膠復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種防火隔熱硅橡膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 娃橡膠是一種分子鏈兼具無機和有機性質(zhì)的高分子彈性材料，它的分子主鏈由娃 原子和氧原子交替組成（一Si- 0 -Si- )，硅氧鍵的鍵能高達(dá)370kj/mol，具有很高 的熱穩(wěn)定性，短時間可達(dá)300°C。在硅橡膠分子主鏈中引入甲基、乙烯基和二苯基硅二烷鏈 節(jié)，即為苯基硅橡膠，除具有硅橡膠的耐高溫耐老化性能外，還具有耐輻射，耐燒蝕的性能。
[0003] 硅橡膠耐燒蝕材料與傳統(tǒng)丁腈橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠相比，在耐熱、耐燒 蝕、發(fā)煙量方面有較明顯的優(yōu)勢；超音速導(dǎo)彈沖壓發(fā)動機的工作時間超過300S，傳統(tǒng)絕熱 材料難以滿足其工況環(huán)境要求，硅橡膠耐燒蝕材料可解決沖壓發(fā)動機補燃室長時間熱防護(hù) 難題。
[0004] 防火隔熱硅橡膠也可用于飛機潛在起火區(qū)防火隔熱密封，在起火情況下，延緩火 災(zāi)蔓延速度，延長應(yīng)急處理時間和人員逃生時間，保護(hù)機上人員、重要儀器設(shè)備，從而保障 飛行器的安全性和可靠性。目前，該技術(shù)被國外壟斷，嚴(yán)重制約我國航空相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā) 展，防火隔熱硅橡膠填補了國內(nèi)空白，解決了飛機防火墻、短艙防火等關(guān)鍵技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種通過配方優(yōu)化，配合耐高 溫功能材料、阻燃材料、補強材料及其他助劑而制備的具有優(yōu)異防火隔熱性能的硅橡膠材 料。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種防火隔熱硅橡膠，其組分包括：基材、耐高溫功能填料、阻燃劑、補強劑和其他助 劑； 各組分的質(zhì)量百分比范圍是： 基材 45%-55% 耐高溫功能填料 10%-15% 阻燃劑 15%-25% 補強劑 10%-20% 其他助劑 1%-5% 上述組分的百分比之和為100%。
[0007] 各組分的質(zhì)量百分比是： 基材 50. 4% 耐高溫功能填料 11.6% 阻燃劑 20. 3% 補強劑 15. 2% 其他助劑 2. 5% 上述組分的百分比之和為100%。
[0008] 所述的基材包括苯基硅橡膠； 所述的耐高溫功能填料包括陶瓷粉碳化硅、氮化硼； 所述的阻燃劑包括氫氧化鋁、三聚氰胺聚磷酸鹽； 所述的補強劑包括氣象法白炭黑； 所述的其他助劑包括二苯基硅二醇、過氧化二異丙苯。
[0009] 一種防火隔熱硅橡膠的制備方法，包括以下步驟： 步驟一：使用雙棍開煉機，將輥距調(diào)到3~5_，在一定輥溫下加入基材； 步驟二：雙棍開煉機依次加入補強劑、其他助劑、阻燃劑和耐高溫功能填料，混煉混勻 后熱處理； 步驟三：熱處理完畢，待溫度降至室溫后，在雙棍開煉機加入其他助劑，薄通多遍下 片； 步驟四：下片停放24小時后，用平板硫化機硫化制成防火隔熱硅橡膠樣品。
[0010] 所述步驟一中的基材為100份的苯基娃橡膠； 所述步驟二中的補強劑為30份的氣象法白炭黑；所述的其他助劑為4份的二苯基硅二 醇；所述的阻燃劑為10份的三聚氰胺聚磷酸鹽和30份的氫氧化鋁；所述的耐高溫功能填 料為12份的陶瓷粉碳化硅和10份的氮化硼； 所述步驟三中的其他助劑為1份的過氧化二異丙苯。
[0011] 所述步驟一中的輥溫為〇~50°C; 所述步驟二中的混煉時間為20分鐘，混勻后200°C下熱處理1小時； 所述步驟三中的薄通次數(shù)為3次； 所述步驟四中平板硫化機的硫化為在lOMPa、160°C條件下硫化10分鐘。本發(fā)明的有益 效果是： 1. 本發(fā)明是根據(jù)火箭發(fā)動機防火隔熱性能要求和飛機潛在的防火區(qū)工況條件，通過苯 基硅橡膠配合阻燃劑、耐高溫填料等材料設(shè)計的防火隔熱硅橡膠，該防火隔熱硅橡膠在高 溫火焰燒蝕環(huán)境中二苯基硅二烷鏈節(jié)碳化形成保護(hù)膜，防止火焰進(jìn)一步侵蝕橡膠本體，從 而達(dá)到防火隔熱的目的； 2. 本發(fā)明改近拓展了硅橡膠的應(yīng)用領(lǐng)域，使用溫度從高溫300°C提高到3000K，從高溫 空氣密封拓展到高溫火焰密封；6_厚防火隔熱硅橡膠能承受1100°CX15分鐘的火焰燒 蝕，試樣不被燒穿，隔熱后的溫度降至400°C以內(nèi)；6mm厚防火隔熱硅橡膠在3000KX20s試 驗條件下線燒蝕率小于〇.lmm/s。
[0012] 說明書附圖 圖1是本發(fā)明實施例中所制備的樣品在3000K燒蝕后試樣圖； 圖2是本發(fā)明實施例中所制備的樣品1100°C、15分鐘火焰燒蝕后的火面和背火面對比 圖。
【具體實施方式】
[0013] 一種防火隔熱硅橡膠，其組分包括：基材、耐高溫功能填料、阻燃劑、補強劑和其 他助劑； 各組分的質(zhì)量百分比范圍是： 基材 45%-55% 耐高溫功能填料 10%-15% 阻燃劑 15%-25% 補強劑 10%-20% 其他助劑 1%-5% 上述組分的百分比之和為100%。
[0014] 各組分的質(zhì)量百分比是： 基材 50.4% 耐高溫功能填料 11.6% 阻燃劑 20. 3% 補強劑 15. 2% 其他助劑 2. 5% 上述組分的百分比之和為100%。
[0015] 基材包括苯基娃橡膠； 耐高溫功能填料包括陶瓷粉碳化硅、氮化硼； 阻燃劑包括氫氧化鋁、三聚氰胺聚磷酸鹽； 補強劑包括氣象法白炭黑； 其他助劑包括二苯基硅二醇、過氧化二異丙苯。
[0016] 一種防火隔熱硅橡膠的制備方法，包括以下步驟： 步驟一：使用雙棍開煉機，將輥距調(diào)到3~5_，在一定輥溫下加入基材； 步驟二：雙棍開煉機依次加入補強劑、其他助劑、阻燃劑和耐高溫功能填料，混煉混勻 后熱處理； 步驟三：熱處理完畢，待溫度降至室溫后，在雙棍開煉機加入其他助劑，薄通多遍下 片； 步驟四：下片停放24小時后，用平板硫化機硫化制成防火隔熱硅橡膠樣品。
[0017] 步驟一中的基材為100份的苯基娃橡膠； 步驟二中的補強劑為30份的氣象法白炭黑；所述的其他助劑為4份的二苯基硅二醇； 所述的阻燃劑為10份的三聚氰胺聚磷酸鹽和30份的氫氧化鋁；所述的耐高溫功能填料為 12份的陶瓷粉碳化硅和10份的氮化硼； 步驟三中的其他助劑為1份的過氧化二異丙苯。
[0018] 步驟一中的輥溫為0~50°C; 步驟二中的混煉時間為20分鐘，混勻后200°C下熱處理1小時； 步驟三中的薄通次數(shù)為3次； 步驟四中平板硫化機的硫化為在10MPa、160°C條件下硫化10分鐘。
[0019] 實施例： 使用雙棍開煉機，將輥距調(diào)到3~5mm，輥溫在0~50°C條件下加入苯基硅橡膠100克、 然后依次加入氣象法白炭黑30克、二苯基硅二醇4克、三聚氰胺聚磷酸鹽10克、氫氧化鋁 30克、碳化硅12克、氮化硼10克，混煉20分鐘混勻后熱處理200°CX1小時，熱處理完畢， 待溫度降至室溫后，在開煉機加入硫化劑過氧化二異丙苯1克，薄通3遍下片；停放24小時 后，用平板硫化機在lOMPa，160°C條件下硫化10分鐘制成測試樣品。
[0020] 經(jīng)上述方法制得的防火隔熱硅橡膠樣品防火試驗如下： 1、3000K燒蝕試驗 ⑴?試驗條件：3000KX20s ⑵?試驗方法：GJB323A-96 (3).試驗設(shè)備：氧乙炔燒蝕試驗臺 ⑷?試樣規(guī)格：4)30X10 (5).試驗結(jié)果：線燒蝕率0. 078mm/s，未燒穿 3000K燒蝕后試樣圖如附圖1所示。
[0021] 2、1100°C防火試驗 ⑴試驗條件：火焰溫度為1100°c±50°C，試驗火焰應(yīng)施加在試驗件中心，進(jìn)行15分鐘 的防火試驗。
[0022] ⑵試驗方法： 將熱電偶耙和試驗樣件放在試驗臺上，將燃燒器放在標(biāo)定位置時，熱電偶耙（7個熱電 偶)應(yīng)位于燃燒器中心線的上方，將熱電偶連接到記錄儀上。點燃燃燒器，預(yù)熱5分鐘，然后 將燃燒器移至試驗樣件下的標(biāo)定位置處，監(jiān)測熱電偶指示的溫度，保證在距離試驗樣件 ⑶試驗設(shè)備：加熱設(shè)備(燃燒器、設(shè)備和校準(zhǔn)程序）按咨詢通報AC20-135規(guī)定。
[0023] ⑷試樣規(guī)格：巾120X6 (5)試驗結(jié)果：6mm厚試樣經(jīng)過1100°C±50°C，15分鐘火焰燒蝕，試樣未燒穿，具有良好 的防火隔熱能力。
[0024] 1100°C、15分鐘火焰燒蝕后的火面和背火面對比圖如圖2所示。
[0025] 經(jīng)上述方法制得的隔熱硅橡膠樣品的性能指標(biāo)及實測數(shù)據(jù)如下表1所示：
【主權(quán)項】
1. 一種防火隔熱硅橡膠，其特征在于： 其組分包括：基材、耐高溫功能填料、阻燃劑、補強劑和其他助劑； 各組分的質(zhì)量百分比范圍是： 基材 45%-55% 耐高溫功能填料 10%-15% 阻燃劑 15%-25% 補強劑 10%-20% 其他助劑 1%-5% 上述組分的百分比之和為100%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的防火隔熱硅橡膠，其特征在于： 各組分的質(zhì)量百分比是： 基材 50.4% 耐高溫功能填料 11.6% 阻燃劑 20. 3% 補強劑 15. 2% 其他助劑 2. 5% 上述組分的百分比之和為100%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的防火隔熱硅橡膠，其特征在于： 所述的基材包括苯基硅橡膠； 所述的耐高溫功能填料包括陶瓷粉碳化硅、氮化硼； 所述的阻燃劑包括氫氧化鋁、三聚氰胺聚磷酸鹽； 所述的補強劑包括氣象法白炭黑； 所述的其他助劑包括二苯基硅二醇、過氧化二異丙苯。
4. 一種防火隔熱硅橡膠的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟： 步驟一：使用雙棍開煉機，將輥距調(diào)到3~5_，在一定輥溫下加入基材； 步驟二：雙棍開煉機依次加入補強劑、其他助劑、阻燃劑和耐高溫功能填料，混煉混勻 后熱處理； 步驟三：熱處理完畢，待溫度降至室溫后，在雙棍開煉機加入其他助劑，薄通多遍下 片； 步驟四：下片停放24小時后，用平板硫化機硫化制成防火隔熱硅橡膠樣品。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的防火隔熱硅橡膠的制備方法，其特征在于： 所述步驟一中的基材為100份的苯基娃橡膠； 所述步驟二中的補強劑為30份的氣象法白炭黑；所述的其他助劑為4份的二苯基硅二 醇；所述的阻燃劑為10份的三聚氰胺聚磷酸鹽和30份的氫氧化鋁；所述的耐高溫功能填 料為12份的陶瓷粉碳化硅和10份的氮化硼； 所述步驟三中的其他助劑為1份的過氧化二異丙苯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的防火隔熱硅橡膠的制備方法，其特征在于： 所述步驟一中的輥溫為〇~50°C; 所述步驟二中的混煉時間為20分鐘，混勻后200°C下熱處理1小時； 所述步驟三中的薄通次數(shù)為3次； 所述步驟四中平板硫化機的硫化為在l〇MPa、160°C條件下硫化10分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種防火隔熱硅橡膠及其制備方法，防火隔熱硅橡膠的組分包括：基材、耐高溫功能填料、阻燃劑、補強劑和其他助劑；各組分的質(zhì)量百分比范圍是：基材45%-55%；耐高溫功能填料10%-15%；阻燃劑15%-25%；補強劑10%-20%；其他助劑1%-5%；上述組分的百分比之和為100%；防火隔熱硅橡膠的制備方法包括四個步驟。本發(fā)明提供一種通過配方優(yōu)化，配合耐高溫功能材料、阻燃材料、補強材料及其他助劑而制備的具有優(yōu)異防火隔熱性能的硅橡膠材料；本發(fā)明所制得的防火隔熱硅橡膠特別適用于火箭發(fā)動機的防火隔熱性能要求和飛機潛在的防火區(qū)工況條件要求。
【IPC分類】C08L83-04, C08K3-38, C08K3-34, C08K3-22, B29C35-02, C08K5-14, C08K5-3492, C08K3-36, C08K13-02
【公開號】CN104817844
【申請?zhí)枴緾N201510256291
【發(fā)明人】李林輝, 張敏, 范旭東
【申請人】西北橡膠塑料研究設(shè)計院有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年5月19日