[發明專利]一種阻燃橡膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201410604313.8
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104292525A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 趙雯;王錦成;王軍華;袁章林;曹付海;張廣建;王佳慧
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08K13/06;C08K9/08;C08K9/04;C08K3/34;B29B7/72
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明屬于橡膠材料技術領域，尤其是涉及一種阻燃橡膠及其制備方法。

背景技術

天然橡膠是一種以聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，分子式是(C5H8)n，其成分中91％～94％是橡膠烴(聚異戊二烯)，其余為蛋白質、脂肪酸、灰分、糖類等非橡膠物質。天然橡膠是應用最廣的通用橡膠。天然橡膠作為通用的橡膠材料，被廣泛用于汽車、飛機輪胎、膠帶、膠管、防水材料，及膠鞋、手套、電器配件等，和人們的生活息息相關。但是一般天然橡膠氧指數在17％左右，容易燃燒，并且會在燃燒過程中釋放大量黑煙，因此天然橡膠的阻燃及熱穩定性能非常重要。

傳統的鹵素類阻燃劑可以達到很好的阻燃效果，但其會在燃燒過程中釋放有毒的鹵化氫氣體，對人體、環境造成危害；而無機阻燃填料往往需要很高的添加量才能滿足阻燃要求，卻影響材料的使用性能。目前天然橡膠的阻燃大多還是采用含有鹵素的阻燃劑，隨著人們對環保以及對材料性能要求的提高，開發研制新型有效的、環境友好的阻燃劑體系已成為研究的熱點。

近年來，隨著人們對納米技術的深入研究，利用納米的尺寸的一些特殊效應來實現阻燃，引起人們的重視。納米阻燃劑，一般包括納米粉體和層狀硅酸鹽兩大類。納米粉體主要為納米氫氧化鎂、納米氫氧化鋁等，但是他們的添加量一般都要達到30份以上才表現出較好的阻燃效果。而利用插層技術制備的有機層狀硅酸鹽/聚合物納米復合材料與傳統填充聚合物相比，不僅能改善聚合物基體的力學性能、氣體阻隔性能和耐溶劑性能，還具有潛在的阻燃性和燃燒自熄特征等特點。

研究結果表明，樹枝形有機蒙脫土既可替代或部分替代傳統的價格較高、環境不友好以及損害聚合物其它性能的阻燃和補強材料，如：鹵素阻燃劑、膨脹型阻燃劑、氫氧化物阻燃劑、白炭黑和炭黑等，又可提高橡膠材料的阻燃和力學等性能。但如何使用樹枝形有機蒙脫土對天然橡膠進行改性，實現蒙脫土的可控剝離及其在聚合物基體中的均勻分散和相容性，得到阻燃效果、熱穩定性及力學性能均優良的阻燃天然橡膠，至今未見相關報道。

中國專利CN101792544公開了綠色環保阻燃橡膠材料及其制備方法，其組分包括橡膠基體、硫化劑、促進劑、硬脂酸、氧化鋅、防老劑、阻燃劑等，制備得到的阻燃橡膠阻燃效果好，力學性能和耐磨性能相對優良。上述阻燃劑選取的是季銨鹽與蒙脫土反應制的的有機蒙脫土，其力學性能及阻燃效果較差于本專利中的樹枝形蒙脫土阻燃劑。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種滿足天然橡膠的應用要求。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種阻燃橡膠，由以下組分及重量份含量的原料制備得到：

天然橡膠基體100；硫化劑2～4；促進劑2～4；阻燃劑1～10；加工助劑2～6；防老劑3～5。

所述的阻燃劑為樹枝形有機蒙脫土，該有機蒙脫土以六氯環三磷腈為核通過乙二胺和丙烯酸甲酯的邁克爾加成反應，合成含有磷氮的樹枝形聚合物，并通過甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨進行有機改性，合成有機蒙脫土，最后對合成得到的樹枝形聚合物的端氨基進行改性即可。

所述的邁克爾加成反應中加入甲醇鈉作為催化劑。

所述的硫化劑為硫磺。

所述的促進劑為2-硫醇基苯并噻唑與二甲基二硫代氨基甲酸鈉按質量比為2∶1～6∶1組成的復配物。

所述的加工助劑為硬脂酸與氧化鋅按質量比1∶3～3∶1組成的復配物。

所述的防老劑為N-異丙基-N’-苯基對苯二胺。

阻燃橡膠的制備方法采用以下步驟：

a)調節橡膠開煉機的輥筒溫度在30～60℃之間，依次將天然橡膠基體、促進劑、加工助劑和防老劑投入開煉機中進行混煉20～30min；

b)調整開煉機的輥距到0.5～1.5mm，加入阻燃劑，搗膠，混煉5～15min；

c)再調整開煉機的輥距到3～5mm，繼續混煉10～20min，直至形成光滑無隙的膠料；

d)將步驟c)所得膠料輥壓出片，待膠片在室溫下自然冷卻后，再次投入開煉機中，加入硫化劑，進行出料、硫化，制備得到阻燃橡膠。