[发明专利]一种阻燃硅橡胶材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种阻燃硅橡胶材料及其制备方法和应用。本发明的阻燃硅橡胶材料，包括如下重量份的组分：硅橡胶80～120份；结构控制剂2～20份；阻燃剂20～90份；硅烷改性氢氧化铝10～40份；抑烟剂2～10份；硫化剂1～8份；所述阻燃剂由间甲苯胺与四羟甲基硫酸磷反应得到。四羟甲基硫酸磷中四个短支链上的羟甲基反应活性较高，与间甲苯胺反应生成磷氮一体化THMT阻燃剂，此类阻燃剂不含羧基、酚羟基等酸性基团，因此参与硅橡胶硫化时，不会因为材料自身的表面性质延长胶料的硫化速度，可从整体提高生产效率，降低生产成本。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种阻燃硅橡胶材料及其制备方法和应用。

背景技术

作为电力行业电网输配电环节的重要节点装置，环网柜在生活中随处可见，已经被广泛应用于居民生活住宅区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中。随着电力系统逐步向可靠、绿色、智能、高质量、高效等方面的发展，各类用户也对电能质量、用电安全和供电可靠性提出了更高的要求。现在的10KV环网柜内部输出电缆一般由绝缘套管和肘型插头等电缆附件连接而成，随着柜体技术的不断提高，空间越来越小的同时，内部的环境也更为封闭，在高温、潮湿的环境下，因接触电阻过大、接触不良等原因，绝缘套管极易引发火灾等爆炸事故的发生。因此，如何进一步提高绝缘套管阻燃性仍是目前需要解决的问题之一。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种阻燃硅橡胶材料，能够有效改善阻燃性能的同时保持良好的物理机械性能。

本发明还提出上述阻燃硅橡胶材料的制备方法和应用。

本发明的第一方面，提出一种阻燃硅橡胶材料，包括如下重量份的组分：

硅橡胶80～120份；

结构控制剂2～20份；

阻燃剂20～90份；

硅烷改性氢氧化铝10～40份；

抑烟剂2～10份；

硫化剂1～8份；

所述阻燃剂由间甲苯胺与四羟甲基硫酸磷反应得到。

根据本发明的第一方面，具有如下的有益效果：

四羟甲基硫酸磷中四个短支链上的羟甲基自身反应活性较高，与间甲苯胺在一定条件下反应之后生成磷氮一体化THMT阻燃剂，此类阻燃剂自身不含羧基、酚羟基等酸性基团，因此参与硅橡胶硫化时，不会因为材料自身的表面性质延长胶料的硫化速度，可从整体提高生产效率，降低生产成本。

受热之后THMT阻燃剂会吸热分解带走大部分热量，产生的PO·可与活性自由基结合，中断燃烧链式反应的发生，生成磷酸、聚磷酸等无机酸覆盖在可燃物的表面。伴随着氨气、氮气等不燃性气体的释放，燃烧系统中的氧气浓度急剧下降，大部分磷氧化物与芳香氮化合物以P-C-N、P-O-P键合方式形成焦化碳结构糊状物，此类物质的产生会进一步抑制可燃物的燃烧。配合其他组分，使得硅橡胶材料具有优良阻燃性能、热稳定性的同时，保持良好的物理机械性能。

优选地，所述间甲苯胺与四羟甲基硫酸磷的质量比为1.5～5：1，更优选1.5～2.5：1，包括但不限于1.5：1，1.8：1，2.1：1，2.3：1，2.5：1等。

优选地，所述间甲苯胺的纯度≥95％，更优选纯度≥98％；所述间甲苯胺中的对甲苯胺≤1％，更优选对苯甲胺≤0.8％；所述间甲苯胺中邻甲苯胺≤0.5％，更优选邻甲苯胺≤0.2％；所述间甲苯胺中水份≤0.5％，更优选水份≤0.1％。

优选地，所述四羟甲基硫酸磷的酸度≤6，更优选酸度≤5；所述四羟甲基硫酸磷的pH值为2～6，更优选pH值为3～6；所述四羟甲基硫酸磷的粘度为10～70CP，更优选20～60CP。