[发明专利]一种水基硅橡胶可瓷化复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种水基硅橡胶可瓷化复合材料，包括如下原料：水基纳米硅橡胶、氧化石墨烯/氧化钙复合材料、EVA树脂、阻燃剂、瓷化粉、纳米二氧化硅、抗氧剂；所述阻燃剂为纳米级氢氧化镁阻燃剂、PP阻燃剂、CPE阻燃剂、织物涂层胶阻燃剂、水性涂料阻燃剂中的一种或几种；所述瓷化粉为低熔点玻璃粉、陶瓷晶须、硼化合物中的一种和矿物填料组成；所述陶瓷晶须为钛酸钾、氧化锌、硼酸铝中的一种或几种；所述抗氧剂为三辛酯、三癸酯、二苯胺和二氢喹啉等化合物及其衍生物或聚合物中的一种或几种。本发明材料耐老化性、抗冻融性等方面性能优异，并且具有自清洁功能；能形成无机的中空陶瓷材料，有效的保护内部材料免受大火与高温的破坏。

技术领域

本发明涉及热防护复合材料技术领域，具体涉及一种水基硅橡胶可瓷化复合材料。

背景技术

可瓷化聚合物基复合材料(Ceramifiable Polymers Composites)是一种常温下性能与普通复合材料无异，但遇到高温燃烧时会转变为耐高温陶瓷保温层的防火材料，相比于传统的阻燃防火材料，可瓷化聚合物基复合材料以下显著特点：(1)可瓷化聚合物基复合材料高温燃烧时可以转变成陶瓷保护层，瓷化层结构紧密，具有比较客观的机械强度，不仅可以防止内部聚合物继续热裂解，而且可以防止水汽、可燃气体渗入内部，从而保护内部材料不受大火直接灼烧，是一种主动防火材料；(2)可瓷化聚合物基复合材料不需添加传统卤素等阻燃剂，热分解后产生的挥发物为无毒无害的CO₂和H₂O，因而在火灾时不会产生有毒气体和有毒烟雾，避免火灾烟雾产生人员的二次伤害。

中国专利CN1973019A公开了一种防火陶瓷化组合物，包含矿物硅酸盐，在不超过800℃的温度下形成液相的至少一种无机磷酸盐，至少包含50％重量百分比的有机聚合物的聚合物基组合物。该防火陶瓷化组合物使用于制造耐火电缆、聚氨酯泡沫等。此专利的缺点是形成的陶瓷强度差，成瓷要求的温度高。中国专利CN1320556C公开了一种耐火电缆，包括至少一根导体和至少一层耐火包裹层的电缆，其中耐火包裹层包含至少一种燃烧温度范围在最低温度T1与最高温度T2之间的有机聚合物；(至少一种玻璃料；至少一种惰性化合物；其中所述惰性化合物的软化点温度或熔融温度不低于1000℃；所述温度范围的选择要使玻璃料流到惰性化合物和燃烧过的有机聚合物上，从而形成固态炭耐火包裹层。此专利缺点是形成的陶瓷强度差，成瓷要求的温度高，无阻燃性。中国专利101404189B发明了一种快速陶瓷化耐火电缆料及其制备方法，采用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA，线性低密度聚乙烯LLDPE与成瓷填料，阻燃剂，抗氧剂，润滑剂，偶联剂共混挤出制备耐火电缆料，在750℃及更高的温度下，该电缆料能够在10分钟内瓷化，瓷化物可保证线路在750-950℃下正常运行超过90分钟。此专利缺点是形成的陶瓷强度差，成瓷要求的温度高，电缆料力学性能差。中国专利CN104650441A公开了一种基于聚烯烃或基于热塑性聚氨酯弹性体的可陶瓷化阻燃高分子复合材料，该复合材料按重量份计，包括如下组分：聚烯烃类树脂或热塑性聚氨酯弹性体30-40份，成瓷填料25-45份，无卤阻燃剂20-30份，协效阻燃剂1-5份，增塑剂1-3份，抗氧剂0.5-2份，交联剂0.02-0.15份，所述成瓷填料包括低软化点玻璃粉和硅酸盐矿物填料。该专利存在如下缺点：大量的成瓷填料的加入，导致复合材料抗张强度、撕裂强度和断裂伸长率显著降低，不能满足电缆、光缆对绝缘或护套材料的力学性能要求。该专利所述复合材料在燃烧时会产生大有毒烟雾，极不利于火灾发生时的人员逃生；聚烯烃弹性体燃烧时会释放大量有毒烟雾，阻碍人员逃生或直接导致人员中毒死亡。

目前的电缆光缆用绝缘和护套材料，通常只具有阻燃功能，少数材料具有低烟特性。可陶瓷化电缆、光缆用绝缘和护套材料也成为研发热点。但是，同时具有阻燃、低烟和陶瓷化功能，从而全面克服电缆、光缆燃烧时对人员逃生造成的负面影响的材料还没有，也鲜有报道。因此亟待开发一种集耐热、阻燃、低烟、可陶瓷化功能于一体的复合材料。

发明内容