[發(fā)明專(zhuān)利]超支化膨脹阻燃橡膠材料及其制備方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2010-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101899175A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭曉昱;王錦成;薛燁;倉(cāng)世嬌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08L7/00
• 分類(lèi)號(hào): C08L7/00;C08L23/16;C08L9/06;C08L9/02;C08K13/02;C08K5/09;C08K3/22
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超支化膨脹阻燃橡膠材料及其制備方法。

背景技術(shù)

天然橡膠作為一種性能優(yōu)良的高分子材料，早已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域中，例如：電線、電纜包皮、護(hù)套、繩索，礦井下使用的輸送帶、膠管、輪襯、導(dǎo)風(fēng)筒，真空泵上使用的橡膠帶，電子、電器工業(yè)上使用的各種橡膠制品，電梯門(mén)上使用的橡膠條，以及汽車(chē)、飛機(jī)、輪船上使用的橡膠制品。這些天然橡膠制品和大多數(shù)合成橡膠制品一樣都是可燃的或易燃的，這是天然橡膠及其制品在應(yīng)用上的一個(gè)嚴(yán)重缺陷，因此，它們的阻燃化是至關(guān)重要的。

絕大多數(shù)的阻燃橡膠制品都使用添加型阻燃劑進(jìn)行阻燃。膨脹型阻燃劑是一種當(dāng)高聚物受熱時(shí)能在表面生成一層均勻的炭質(zhì)泡沫層，隔熱、隔氧、抑煙、并能防止產(chǎn)生熔滴的新型阻燃劑，具有良好的阻燃性能。但是若將其直接應(yīng)用于高分子材料中則會(huì)因兩者之間的相容性問(wèn)題使材料本身的物理機(jī)械性能大大下降。為此，人們希望能在不破壞材料本身的物理機(jī)械性能的前提下提高其阻燃性能。

發(fā)明內(nèi)容

本專(zhuān)利提供一種超支化膨脹阻燃橡膠材料及其制備方法，以克服現(xiàn)有材料的缺陷。

本發(fā)明的超支化膨脹阻燃橡膠材料的組分和重量份為：

橡膠基體：100份，硫化劑：3～4份，促進(jìn)劑M：1～2份，促進(jìn)劑D：0.3～0.5份，

硬脂酸：1～2份，氧化鋅：3～5份，防老劑4010NA：2～4份，超支化膨脹型阻燃劑：60～80份。

所述及的橡膠基體包括天然橡膠、三元乙丙橡膠、丁苯橡膠或丁腈橡膠中的一種以上；

硫化劑為硫磺；

促進(jìn)劑M的化學(xué)名稱(chēng)為2-硫醇基苯并噻唑；

促進(jìn)劑D的化學(xué)名稱(chēng)為二苯胍；

防老劑4010NA的化學(xué)名稱(chēng)為N-異丙基-N’-苯基對(duì)苯二胺；

所述的超支化膨脹型阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：

將聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺、N，N-二羥基-3胺基丙酸甲酯單體和對(duì)甲苯磺酸在N₂保護(hù)下，于100～120℃反應(yīng)8～10小時(shí)，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集所述的超支化膨脹型阻燃劑；

各個(gè)組分的重量份數(shù)為：

聚磷酸銨5～30份，季戊四醇5～10份，三聚氰胺5～10份，N，N-二羥基-3胺基丙酸甲酯單體30～50份，對(duì)甲苯磺酸0.3～0.6份；

所述N，N-二羥基-3胺基丙酸甲酯單體，可采用《超支化聚合物》(譚惠民，羅運(yùn)軍，化學(xué)工業(yè)出版社)報(bào)道的方法制備，或者采用如下的方法制備：

將丙烯酸甲酯和二乙醇胺在溶劑如甲醇中，15～30℃下惰性氣氛中，反應(yīng)30～50min，然后升溫至20～40℃，反應(yīng)3～5h，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集N，N-二羥基-3胺基丙酸甲酯；

丙烯酸甲酯與二乙醇胺的摩爾比為：

丙烯酸甲酯∶二乙醇胺＝1∶0.8～1.2，溶劑中，丙烯酸甲酯的摩爾濃度為0.5～1mol/mL；

所述超支化膨脹阻燃橡膠材料的制備方法，包括如下步驟：

依次將橡膠基體、氧化鋅、促進(jìn)劑、防老劑、超支化膨脹型阻燃劑和硫磺等按照上述比例投入開(kāi)煉機(jī)中在溫度為30～60℃的條件下進(jìn)行混煉，即獲得本發(fā)明的阻燃橡膠。

采用核磁共振法測(cè)定超支化聚合物的支化度，以四氫呋喃為溶劑；采用掃描電鏡法觀察膨脹型阻燃劑的粒子尺寸。采用GB?528-83，GB/T1689和GB/T10707標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試橡膠的物理機(jī)械和阻燃性能。

本發(fā)明在橡膠基體中，加入了所述的超支化膨脹型阻燃劑，大大提高了阻燃劑與橡膠的相容性，從而減少和消除阻燃劑對(duì)橡膠制品物理機(jī)械性能的不利影響。所制備的超支化膨脹型阻燃劑的優(yōu)點(diǎn)在于：粒徑分布均勻，與橡膠基體的相容性優(yōu)異，可直接應(yīng)用于加工過(guò)程中，無(wú)需繁瑣的分散工藝，生產(chǎn)成本低、易于實(shí)施。由于采用超支化膨脹型阻燃劑，其表現(xiàn)出的優(yōu)良的界面相容效應(yīng)，使得橡膠材料的力學(xué)性能得到較大程度的提高，并且由于一定的磷-氮協(xié)同效應(yīng)使得材料的阻燃效果也得到提升。

具體實(shí)施方式

對(duì)比例1

將天然橡膠：100g；硫磺：3g；促進(jìn)劑M：1g；促進(jìn)劑D：0.3g；促進(jìn)劑D：0.3g；硬脂酸：1g；氧化鋅：1g；防老劑4010N?A：2g；膨脹型阻燃劑：60g，置于開(kāi)煉機(jī)中，于30℃的溫度下進(jìn)行混煉，即得普通阻燃橡膠。

對(duì)比例2