[发明专利]一种核壳结构的无卤硅胶材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种核壳结构的无卤硅胶材料、制备方法及应用，属于硅胶材料技术领域，制备方法包括：(1)以预聚液、固化剂、发泡剂和羟基磷灰石纳米线为原料制备混合液；(2)将混合液转移到模具中，热压成型后得到内核发泡硅胶材料；(3)对内核发泡硅胶材料进行等离子体改性；(4)将聚磷酸铵、多面体低聚倍半硅氧烷、三聚氰胺焦磷酸盐溶于多元醇型表面活性剂中混合均匀，并利用混合均匀后的溶液对步骤(3)等离子体改性后的内核发泡硅胶材料进行处理形成外壳，得到所述的核壳结构的无卤硅胶材料。该核壳结构的无卤硅胶材料兼具有优异的力学和阻燃性能，环境友好，解决了当前阻燃硅胶力学性能和阻燃性能不能同时兼顾的技术问题。

技术领域

本发明属于硅胶材料技术领域，具体涉及一种核壳结构的无卤硅胶材料、制备方法及应用。

背景技术

硅橡胶主要组成是高摩尔质量的线型聚硅氧烷，Si-O-Si键是其构成的基本键型，可被简称为硅胶，由于硅氧元素之间键能较大，硅橡胶材料结构稳定；多孔硅胶是一种柔性、多孔、功能性的高分子弹性体，不但保留了硅橡胶的优良性能，而且具有质轻、隔声、隔热、绝缘、比强度高、密封、减震等泡沫材料性能，广泛应用于国防、航天航空、交通运输、电子工业、农业等领域。由于硅橡胶分子中存在大量有机基团，如羟基、乙烯基、甲基、苯基等，该类基团在燃烧时形成可燃小分子，促进硅橡胶的燃烧，并且，由于其孔状结构，燃烧时会形成虹吸作用，加快空气流通，促进硅橡胶的燃烧，此外，硅橡胶以硅氧键为主链，碳氢有机基团不能形成有效的碳层保护，燃烧中加速了硅橡胶结构的破坏。

为了改善硅橡胶泡沫材料的阻燃性能，目前主要有以下几种策略：

(1)在硅橡胶基体中物理共混添加无机或有机阻燃剂；例如：公开号为CN105778151A的中国专利文献公开了一种无卤硅胶用阻燃剂及其应用、阻燃硅胶制品，在硅橡胶泡沫基体中加入次磷酸铝、超细氢氧化镁和超细氢氧化铝。公开号为CN108034255A的中国专利文献公开了高阻燃导热硅胶片及其制造方法，该发明中通过在基体中添加溴系阻燃剂和及三氧化二锑，复配粗细两种粒径的氢氧化铝，大大增强阻燃效果，但高含量填充会造成密度增加、力学性能大幅下降，限制了其应用领域。

(2)利用化学的方法实现材料的本征阻燃；例如：公开号为CN107141806A的中国专利文献公开了一种本征阻燃硅橡胶泡沫材料的制备方法，该方法通过对硅油进行溴化改性，利用化学的方法实现材料的本征阻燃，此发明虽可有效提高硅橡胶泡沫材料的阻燃效果，但卤素的存在对环境存在一种潜在的危害，同时其燃烧时会产生大量有毒气体，对人体和环境具有较强的危害性，尤其是在电子电器行业，无卤化已成为全球发展的趋势。王玉忠等人通过逐层自组装技术在硅橡胶泡沫上组装制造了多层壳聚糖/聚磷酸铵和壳聚糖/蒙脱土纳米涂层，制备了阻燃的硅橡胶泡沫材料(Shi-Bi,Deng,Wang,et al.Flame-Retardant and Smoke-Suppressed Silicone Foams with Chitosan-BasedNanocoatings[J].IndustrialEngineering Chemistry Research,2016.)，但存在多层涂层间及其与基材间界面作用可靠性差等缺点。

从上述现有技术可知，现有的硅橡胶泡沫材料大多添加大量无机或有机阻燃剂，破坏了泡孔结构，影响材料力学性能，或使用卤素等对环境不友好的化学改性元素来实现有效阻燃，或通过弱作用力涂层方式实现阻燃。但是，如何通过超低添加量的阻燃剂来制备一种具备优异阻燃性能且力学性能优异的无卤硅橡胶泡沫材料仍是一个重要的挑战。

发明内容

为了解决现有技术中阻燃硅胶力学性能和阻燃性能不能同时兼顾以及传统卤素阻燃剂带来的环境污染等问题，本发明提供了一种兼具有优异的力学和阻燃性能的核壳结构的无卤硅胶材料，该方法步骤简单，制得的核壳结构的无卤硅胶材料拉伸强度不低于3.2Mpa，断裂伸长率不低于179％，阻燃等级达到UL94-V0级，且环境友好。

具体采用的技术方案如下：

一种核壳结构的无卤硅胶材料的制备方法，包括以下步骤：