【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料加工，具体涉及一种阻燃硅橡胶材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着城市人口密度的不断增加及电力工业的持续发展，国民生活质量不断提高的同时也对电力电缆输电系统的输电能力提出了更高的要求，作为连接电缆本体及电能传输的必需装置，电缆附件不仅要满足220kv及以下的电压等级，还要满足更高级别的电压等级。
2、高压电缆附件研制是一个比较复杂的过程，目前应用于附件上的材料主要以三元乙丙橡胶和硅橡胶为主。三元乙丙橡胶由于其自身的硬度较大，导致其在附件的安装过程中存在一定的难度。硅橡胶自身优异的耐高低温、耐臭氧、抗撕裂、耐候性及良好的绝缘性可在很大程度上满足高压电缆对附件安全性和可靠性的要求，并且其在遇到高温或短路时容易发生交联固化而不会熔化。鉴于高压电缆附件安装维护方便性和运行安全性等方面的考虑，硅橡胶也被越来越多应用在高压电缆附件中，如10-35kv线网可分离屏蔽式电缆附件、冷收缩型附件、预制应力锥和外绝缘套管等。
3、由于硅橡胶电缆附件材料本身的防火性能一般，并且伴有严重的熔滴现象，其有可能会在燃烧的同时点燃周围其他材料，从而限制了其在高热稳定性和显著阻燃性两方面的进一步应用。因此，如何提高高压电缆附件的阻燃性仍是目前需要解决的问题之一。
技术实现思路
1、针对现有技术不足，本专利技术提供一种阻燃硅橡胶材料及其制备方法和应用，能够有效改善阻燃硅橡胶材料阻燃性能的同时还可保持良好的物理机械性能，使其能够有效应用于高压电缆附件材料的制备。p>
2、为实现以上目的，本专利技术的技术方案通过以下技术方案予以实现：
3、一种阻燃硅橡胶材料，所述阻燃硅橡胶材料由以下重量份的原料制成：硅橡胶100～110份、填料20～40份、磷硼协效阻燃剂10～45份、硫化剂2～7份；其中磷硼协效阻燃剂为由3-羟基苯硼酸甲基亚氨基二乙酸酯、双(二乙基胺基)磷酰氯和乙烯基三乙酰氧硅烷按照质量比1.1～3.5：1：0.2～0.6复配反应得到。
4、优选的，所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶；所述填料为白炭黑；所述硫化剂为双二五。
5、阻燃硅橡胶材料的制备方法包括以下步骤：
6、(1)将3-羟基苯硼酸甲基亚氨基二乙酸酯滴加二甲基甲酰胺进行搅拌溶解，得溶解液备用；
7、(2)向上述溶解液中加入双(二乙基胺基)磷酰氯，混合反应后进行抽滤后洗涤，再干燥，得干燥产物备用；
8、(3)将上述干燥产物加入乙烯基三乙酰氧硅烷，搅拌分散后得磷硼协效阻燃剂；
9、(4)将硅橡胶放置在开炼机上，开始塑炼，塑炼完成后加入填料和磷硼协效阻燃剂进行混炼，得混炼胶；
10、(5)将硫化剂加入混炼胶中，进行混炼下片，后对胶片进行硫化，得阻燃硅橡胶材料。
11、优选的，所述步骤(1)中搅拌溶解的温度为30℃，搅拌时间为15-20min。
12、优选的，所述步骤(2)混合反应的温度为40-55℃，反应时间为4-7h，且干燥的方式为于105℃的烘箱中干燥2h。
13、优选的，所述步骤(3)中搅拌分散的转速为1000～1500r/min，搅拌时间为10-15s。
14、优选的，所述步骤(4)中开炼机的混炼温度设定为30～40℃，混炼辊距调整至4～5mm。
15、优选的，所述步骤(4)中填料和磷硼协效阻燃剂的加入方式为分3-6次加入，每次加入的间隔为2～8min。
16、优选的，所述步骤(5)中混炼下片的方式为将辊距调整至2～3mm，以三角包的方式进行混炼下片，且硫化温度为170-180℃，硫化压力为10-15mpa，硫化时间为3-10min。
17、且上述获得的阻燃硅橡胶材料能够用于制备电缆附件材料。
18、本专利技术提供一种阻燃硅橡胶材料及其制备方法和应用，与现有技术相比优点在于：
19、(1)本专利技术中3-羟基苯硼酸甲基亚氨基二乙酸酯中酚羟基的反应活性较高，在一定条件下可以与双(二乙基胺基)磷酰氯进行反应，二者的反应生成物与乙烯基三乙酰氧硅烷进行结合之后，生成一种磷硼一体化协效bpdm阻燃剂，此类阻燃剂在硅橡胶中具有极高的阻燃效率；且bpdm阻燃剂受热之后会脱水成环，容易形成硼氧六元环网络结构，此种结构经过进一步燃烧，会形成更多包含b-o-c键的炭层，此类碳化物的形成可以阻隔热量的传递，防止硅橡胶被进一步氧化；
20、(2)本专利技术中含有磷原子的bpdm阻燃剂在受热过程中会产生磷酸，磷酸不仅可以与c-o键缩合形成聚磷酸交联，在高温下还可与硼元素形成稳定的bpo4，二者共同催化形成的致密保护性炭层，可最大限度减少气相产物及羰基化合物的产生；
21、(3)本专利技术制备的bpdm作为一种含硼、磷、硅类低分子有机化合物，可以与白炭黑表面的si-oh基团进行作用，改善硅橡胶与填料粒子间的亲和性，减少氢键生成，防止连续结构化现象的发生，促进白炭黑在胶料中的分散，明显改善混炼工艺和贮存稳定性；
22、(4)本专利技术中制备的bpdm中乙烯基活性基团的存在，使得bpdm阻燃剂与硅橡胶共混之后，二者之间产生一种良好的界面结合力，紧密的结合在一起。良好的相容性必然促使阻燃剂在硅橡胶中展现更好的分散，从而在提升阻燃性能的同时进一步提高拉伸强度等物理机械性能；
23、(5)本专利技术中磷硼元素组成的协同阻燃体系，可明显提高其在硅橡胶中的阻燃效率，较低的阻燃剂添加量可使硅橡胶达到理想阻燃性能的同时，还能保证力学性能的稳定；
24、(6)本专利技术伴随着良好的阻燃性能和机械性能，获得的阻燃硅橡胶可用于制备电缆附件材料，如高压冷收缩型预制件。
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1.一种阻燃硅橡胶材料，其特征在于，所述阻燃硅橡胶材料由以下重量份的原料制成：硅橡胶100～110份、填料20～40份、磷硼协效阻燃剂10～45份、硫化剂2～7份；
2.根据权利要求1所述的一种阻燃硅橡胶材料，其特征在于：所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶；所述填料为白炭黑；所述硫化剂为双二五。
3.一种如权利要求1-2任一所述阻燃硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种阻燃硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中搅拌溶解的温度为30℃，搅拌时间为15-20min。
5.根据权利要求3所述的一种阻燃硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)混合反应的温度为40-55℃，反应时间为4-7h，且干燥的方式为于105℃的烘箱中干燥2h。
6.根据权利要求3所述的一种阻燃硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中搅拌分散的转速为1000～1500r/min，搅拌时间为10-15s。
7.根据权利要求3所述的一种阻燃硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所
8.根据权利要求3所述的一种阻燃硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中填料和磷硼协效阻燃剂的加入方式为分3-6次加入，每次加入的间隔为2～8min。
9.根据权利要求3所述的一种阻燃硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中混炼下片的方式为将辊距调整至2～3mm，以三角包的方式进行混炼下片，且硫化温度为170-180℃，硫化压力为10-15MPa，硫化时间为3-10min。
10.一种如权利要求1-2任一所述阻燃硅橡胶材料在制备高压电缆附件材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种阻燃硅橡胶材料，其特征在于，所述阻燃硅橡胶材料由以下重量份的原料制成：硅橡胶100～110份、填料20～40份、磷硼协效阻燃剂10～45份、硫化剂2～7份；
2.根据权利要求1所述的一种阻燃硅橡胶材料，其特征在于：所述硅橡胶为甲基乙烯基硅橡胶；所述填料为白炭黑；所述硫化剂为双二五。
3.一种如权利要求1-2任一所述阻燃硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种阻燃硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中搅拌溶解的温度为30℃，搅拌时间为15-20min。
5.根据权利要求3所述的一种阻燃硅橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)混合反应的温度为40-55℃，反应时间为4-7h，且干燥的方式为于105℃的烘箱中干燥2h。
6.根据权利要求3所述的一种阻燃硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛帅伟，刘华夏，陈敏聪，石文君，谢思正，胡红霞，
申请(专利权)人：池州聚石化学有限公司，
类型：发明
国别省市：
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