本發(fā)明涉及橡膠材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃納米硅橡膠及其制備方法。

背景技術(shù)：

早期的橡膠是取自橡膠樹、橡膠草等植物的膠乳，加工后制成的具有彈性、絕緣性、不透水和空氣的材料。高彈性的高分子化合物。分為硅橡膠與合成橡膠二種。硅橡膠是從橡膠樹、橡膠草等植物中提取膠質(zhì)后加工制成；合成橡膠則由各種單體經(jīng)聚合反應(yīng)而得。橡膠制品廣泛應(yīng)用于工業(yè)或生活各方面。

橡膠一詞來源于印第安語cau-uchu，意為“流淚的樹”。硅橡膠就是由三葉橡膠樹割膠時流出的膠乳經(jīng)凝固、干燥后而制得。1770年，英國化學(xué)家J.普里斯特利發(fā)現(xiàn)橡膠可用來擦去鉛筆字跡，當(dāng)時將這種用途的材料稱為rubber，此詞一直沿用至今。橡膠的分子鏈可以交聯(lián)，交聯(lián)后的橡膠受外力作用發(fā)生變形時，具有迅速復(fù)原的能力，并具有良好的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。橡膠是橡膠工業(yè)的基本原料，廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品。

硅橡膠是由膠乳制造的，膠乳中所含的非橡膠成分有一部分就留在固體的硅橡膠中。一般硅橡膠中含橡膠烴92%-95%，而非橡膠烴占5%-8%。由于制法不同，產(chǎn)地不同乃至采膠季節(jié)不同，這些成分的比例可能有差異，但基本上都在范圍以內(nèi)。

近幾年來，橡膠行業(yè)得到不少發(fā)展，已有細(xì)分行業(yè)穩(wěn)中有升，新生橡膠細(xì)分行業(yè)則飛速發(fā)展，但同時，橡膠行業(yè)也還存在環(huán)境、資源、災(zāi)害、創(chuàng)新等問題。

2004年，全國硅橡膠種植總面積69.62萬公頃，開割面積45.19萬公頃，干膠產(chǎn)量57.33萬噸。其中農(nóng)墾橡膠種植面積41.1萬公頃，民營28.52萬公頃，分別占全國橡膠總面積的59.03%和40.97%。

2005年，海南遭遇50年罕見的干旱和百年不遇的臺風(fēng)災(zāi)害，硅橡膠生產(chǎn)遭受重創(chuàng)。為挖掘國內(nèi)硅橡膠種植、加工的發(fā)展?jié)摿?，增加自給，中國橡膠行業(yè)做出了不懈的努力，認(rèn)真貫徹國家安全、節(jié)能、環(huán)保和清潔生產(chǎn)方針，并取得重大成果。尤其是橡膠助劑行業(yè)積極調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，綠色環(huán)保型助劑大幅增長，防老劑優(yōu)良品種產(chǎn)量比例已達(dá)80%，促進(jìn)劑達(dá)50%，有毒、有害、高致癌的NOBS生產(chǎn)量得到有效控制；廢橡膠綜合利用率達(dá)65%以上，再生膠及膠粉后加工利用領(lǐng)域擴(kuò)大。

2006年，中國橡膠工業(yè)協(xié)會六屆三次理事會討論通過并發(fā)布《中國橡膠工業(yè)“十一五”科學(xué)發(fā)展規(guī)劃意見》及橡膠行業(yè)“十一五”實(shí)施名牌戰(zhàn)略規(guī)劃意見。這是首次由協(xié)會組織制訂的行業(yè)規(guī)劃。規(guī)劃表明，橡膠工業(yè)“十一五”期間要走自主創(chuàng)新之路，全行業(yè)要切實(shí)轉(zhuǎn)入科學(xué)發(fā)展的軌道，使中國成為世界橡膠工業(yè)的強(qiáng)國。

中國橡膠行業(yè)的發(fā)展前景廣闊。到2010年，中國硅橡膠總消耗量將達(dá)到230萬噸，橡膠工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將有較大變化，新型產(chǎn)品、更新?lián)Q代產(chǎn)品增多、新材料、新工藝應(yīng)用擴(kuò)大，生產(chǎn)技術(shù)有明顯進(jìn)步。

2011年，橡膠等原材料價格出現(xiàn)巨幅波動，天然橡膠一季度創(chuàng)下43500元/噸的歷史最高紀(jì)錄，合成橡膠二、三季度發(fā)力上攻，漲幅達(dá)10000 元/噸，之后均出現(xiàn)大幅下跌。受橡膠價格劇烈波動影響，輪胎等主要橡膠制品企業(yè)首當(dāng)其沖，生產(chǎn)經(jīng)營成本難以控制，庫存風(fēng)險(xiǎn)加大，利潤空間壓縮至2%-5%，行業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

硅橡膠由硅、氧原子形成主鏈，側(cè)鏈為含碳基團(tuán)，用量最大是側(cè)鏈為乙烯的硅橡膠。既耐熱，又耐寒，使用溫度在100-300℃之間，它具有優(yōu)異的耐氣候性和耐臭氧性以用良好的絕緣性。缺點(diǎn)是強(qiáng)度低，抗撕裂性能差，耐磨性能也差。硅橡膠主要用于航空工業(yè)、電氣工業(yè)、食品工業(yè)及醫(yī)療工業(yè)等方面。

工業(yè)部門所需要的大大小小的橡膠制品那就更多了，品種多，用途廣，有的還有特殊要求。主要的制品有膠帶、膠管、密封墊圈、膠輥、膠板、橡膠襯里及勞動保護(hù)用品。在礦山、煤炭、冶金等工業(yè)方面應(yīng)用膠帶來運(yùn)輸成品，各地都在不斷出現(xiàn)，為了大型生產(chǎn)的霄要，還生產(chǎn)出鋼絲繩芯運(yùn)輸帶和合成纖維運(yùn)輸帶。礦用磨機(jī)橡膠襯里，以鍛膠代替錳鋼，使用壽命提高了二至四倍，還減小了噪音，這一產(chǎn)品已在世界范圍內(nèi)推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種熱變形溫度高、拉伸強(qiáng)度高、氧指數(shù)高和伸長率高的阻燃納米硅橡膠及其制備方法，解決現(xiàn)有橡膠材料熱變形溫度低和氧指數(shù)低等技術(shù)問題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種阻燃納米硅橡膠，其原料按質(zhì)量份數(shù)配比如下：硅橡膠100份，納米有機(jī)活化蒙脫土4-8份，氫氧化鎂10-30份，硬脂酸1-5份，CPE5-25份，硼酸鋅為5-15份，三氧化二銻5-25份，聚乙烯蠟8-12份，紅磷8-12份，石墨5-25份。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述阻燃納米硅橡膠的原料按質(zhì)量份數(shù)配比如下：硅橡膠100份，納米有機(jī)活化蒙脫土4份，氫氧化鎂10份，硬脂酸1份，CPE5份，硼酸鋅為5份，三氧化二銻5份，聚乙烯蠟8份，紅磷8份，石墨5份。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述阻燃納米硅橡膠的原料按質(zhì)量份數(shù)配比如下：硅橡膠100份，納米有機(jī)活化蒙脫土8份，氫氧化鎂30份，硬脂酸5份，CPE25份，硼酸鋅為15份，三氧化二銻25份，聚乙烯蠟12份，紅磷12份，石墨25份。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述阻燃納米硅橡膠的原料按質(zhì)量份數(shù)配比如下：硅橡膠100份，納米有機(jī)活化蒙脫土6份，氫氧化鎂20份，硬脂酸3份，CPE15份，硼酸鋅為10份，三氧化二銻15份，聚乙烯蠟10份，紅磷10份，石墨15份。

一種制備所述的阻燃納米硅橡膠的方法，步驟為：

第一步：按照質(zhì)量份數(shù)配比稱取硅橡膠、納米有機(jī)活化蒙脫土、氫氧化鎂、硬脂酸、CPE、硼酸鋅、三氧化二銻、聚乙烯蠟、紅磷和石墨；

第二步：將硅橡膠投入高速混合機(jī)中，升溫至100-120℃，加入剩余原料，升溫至120-140℃，混合速度850-950r/min，混合15-25min；

第三步：混合后的原料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，溫度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺桿轉(zhuǎn)速90-100r/min。

有益效果

本發(fā)明所述一種阻燃納米硅橡膠及其制備方法采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：1、耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，彎曲強(qiáng)度140-180MPa，氧指數(shù)30-50%；2、拉伸強(qiáng)度40-60MPa，維卡軟化點(diǎn)150-170℃，耐磨性高、耐熱和彈性優(yōu)良，彈性模量13-17MPa；3、邵氏硬度90-120，原料資源豐富，可重復(fù)利用，沖擊強(qiáng)度15-35J/m；4、斷裂伸長率350-550%，可以在各種極端環(huán)境下廣泛使用，在高溫環(huán)境下長期工作不易老化，符合環(huán)保要求，可以廣泛生產(chǎn)并不斷代替現(xiàn)有材料。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，實(shí)施例僅用于對本發(fā)明進(jìn)行說明，并不構(gòu)成對權(quán)利要求范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的其他替代手段，均在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)。

實(shí)施例1：

第一步：按照質(zhì)量份數(shù)配比稱取硅橡膠100份，納米有機(jī)活化蒙脫土4份，氫氧化鎂10份，硬脂酸1份，CPE5份，硼酸鋅為5份，三氧化二銻5份，聚乙烯蠟8份，紅磷8份，石墨5份。

第二步：將硅橡膠投入高速混合機(jī)中，升溫至100℃，加入剩余原料，升溫至120℃，混合速度850r/min，混合15min。

第三步：混合后的原料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，溫度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺桿轉(zhuǎn)速90r/min。

耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，彎曲強(qiáng)度140MPa，氧指數(shù)30%；拉伸強(qiáng)度40MPa，維卡軟化點(diǎn)150℃，耐磨性高、耐熱和彈性優(yōu)良，彈性模量13MPa；邵氏硬度90，原料資源豐富，可重復(fù)利用，沖擊強(qiáng)度15J/m；斷裂伸長率350%，可以在各種極端環(huán)境下廣泛使用，在高溫環(huán)境下長期工作不易老化，符合環(huán)保要求。

實(shí)施例2：

第一步：按照質(zhì)量份數(shù)配比稱取硅橡膠100份，納米有機(jī)活化蒙脫土8份，氫氧化鎂30份，硬脂酸5份，CPE25份，硼酸鋅為15份，三氧化二銻25份，聚乙烯蠟12份，紅磷12份，石墨25份。

第二步：將硅橡膠投入高速混合機(jī)中，升溫至120℃，加入剩余原料，升溫至140℃，混合速度950r/min，混合25min。

第三步：混合后的原料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，溫度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺桿轉(zhuǎn)速100r/min。

耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，彎曲強(qiáng)度160MPa，氧指數(shù)40%；拉伸強(qiáng)度50MPa，維卡軟化點(diǎn)160℃，耐磨性高、耐熱和彈性優(yōu)良，彈性模量15MPa；邵氏硬度100，原料資源豐富，可重復(fù)利用，沖擊強(qiáng)度25J/m；斷裂伸長率450%，可以在各種極端環(huán)境下廣泛使用，在高溫環(huán)境下長期工作不易老化，符合環(huán)保要求。

實(shí)施例3：

第一步：按照質(zhì)量份數(shù)配比稱取硅橡膠100份，納米有機(jī)活化蒙脫土6份，氫氧化鎂20份，硬脂酸3份，CPE15份，硼酸鋅為10份，三氧化二銻15份，聚乙烯蠟10份，紅磷10份，石墨15份。

第二步：將硅橡膠投入高速混合機(jī)中，升溫至110℃，加入剩余原料，升溫至130℃，混合速度900r/min，混合20min。

第三步：混合后的原料加入雙螺桿擠出機(jī)中熔融塑化造粒，溫度200℃、210℃、220℃、220℃、220℃、210℃，螺桿轉(zhuǎn)速95r/min。

耐油性能好、耐高溫、耐腐蝕，成本低，彎曲強(qiáng)度180MPa，氧指數(shù)50%；拉伸強(qiáng)度60MPa，維卡軟化點(diǎn)170℃，耐磨性高、耐熱和彈性優(yōu)良，彈性模量17MPa；邵氏硬度120，原料資源豐富，可重復(fù)利用，沖擊強(qiáng)度35J/m；斷裂伸長率550%，可以在各種極端環(huán)境下廣泛使用，在高溫環(huán)境下長期工作不易老化，符合環(huán)保要求。