[發明專利]一種環保型阻燃劑阻燃橡膠的制備方法

在審

• 申請號: 201510241090.8
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號: CN104877174A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 王娜;徐剛;張靜
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K5/521;C08K5/3492;C08K3/04;C08L7/00;C08K13/06
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種阻燃劑的制備方法，特別是涉及一種環保型阻燃劑阻燃橡膠的制備方法。

背景技術

橡膠具有一系列優良的物理及化學性質，尤其是其優良的回彈性、絕緣性、隔水性及可塑性等特性，并且，經過適當處理后還具有耐油、耐酸、耐堿、耐熱、耐寒、耐壓、耐磨等寶貴性質，因此，橡膠被廣泛應用于日常生活及生產中。然而，橡膠制品大多數為可燃物且易燃，越來越難滿足生產生活中對其阻燃性能的要求，這是橡膠及其制品在應用中的一大缺陷。提高橡膠的阻燃性能成為當今研究的一個熱點。

膨脹型阻燃劑是一類發展極快的環保型阻燃劑，是以磷、氮為主要阻燃元素的新型磷一氮協同阻燃體系，為一種重要的無鹵阻燃劑。膨脹型阻燃劑的主要成分有三個部分:炭源、酸源、氣源。雖然膨脹型阻燃劑在高聚物受熱時會在表面產生一層均勻的炭層，隔熱、隔氧、抑煙、并能防止產生熔滴，同時不會產生有毒氣體。然而為了達到理想的阻燃效果，通常需要較大的添加量，這將引起材料力學性能的大幅下降。此外，膨脹型阻燃劑在橡膠基體中易團聚，具有較差的分散性與橡膠基體的相容性較差且形成的炭層熱穩定性較差。這將大大影響材料的阻燃性能。因此本發明通過分子設計制備了茶皂素基“三位一體”膨脹型阻燃劑。同時通過EDC介導的縮合反應制備了茶皂素基“三位一體”膨脹型阻燃劑功能化石墨烯，以期提高橡膠的阻燃性能以及阻燃劑與橡膠基體的相容性。

石墨烯有著類似于層狀雙氫氧化物和層狀硅酸鹽的二維結構，且石墨烯本身具有難燃性，因此石墨烯在阻燃領域有著廣泛的應用前景。茶皂素是一類具有五環三萜類結構的天然糖苷化合物，無毒害且化學性質溫和，能自動降解，具有良好的表面活性和生物活性。茶皂素本身帶有大量的羥基、羧基等活性基團，通過分子設計，可以將茶皂素結構中的羥基、羧基等活性官能團與磷酸和三聚氰胺在一定條件下反應，合成一種環保型茶皂素基“三位一體”膨脹型阻燃劑。同時，通過EDC介導的縮合反應，使茶皂素基“三位一體”膨脹型阻燃劑與石墨烯以較高的接枝率結合。茶皂素基“三位一體”膨脹型阻燃劑功能化石墨烯集酸源、炭源、氣源于一體，有效改善了阻燃劑在橡膠基體中的添加量大、分散性差、表面遷移能力弱、相容性差和阻燃性能不理想等問題。此外，石墨烯在高聚物受熱時會催化炭層的形成，并與茶皂素基“三位一體”膨脹型阻燃劑產生協同阻燃效應，從而大大提高天然橡膠的阻燃性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種環保型阻燃劑阻燃橡膠的制備方法，該方法采用橡膠為基體，將磷酸、茶皂素、三聚氰胺通過磷酸化反應及氫鍵結合制備出茶皂素基“三位一體”膨脹型阻燃，并在EDC介導的縮合反應中使之與石墨烯鍵合，從而大大提高了橡膠復合材料的阻燃性能以及阻燃劑與橡膠基體之間的相容性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種環保型阻燃劑阻燃橡膠的制備方法，所述方法包括以下制備步驟：

????a茶皂素基三位一體膨脹型阻燃劑的制備，將茶皂素和磷酸按照比例加入到反應容器中，在50~60℃下回流攪拌4~6個小時，反應結束后在50~60℃下真空抽濾，抽出反應容器中的水；將制得的產物、三聚氰胺和無水乙醇溶液在常溫下攪拌3小時，反應制得茶皂素基三位一體膨脹型阻燃劑；

????b茶皂素基三位一體膨脹型阻燃劑功能化石墨烯的制備，將還原石墨烯超聲分散在50~100ml蒸餾水中；配置10mmol/5mmol的碳二亞胺（EDC）/N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）水溶液，并加入到分散的石墨烯中，常溫攪拌0.5小時后，加入茶皂素基“三位一體”膨脹型阻燃劑常溫攪拌4~6小時，制備茶皂素基“三位一體”膨脹型阻燃劑功能化石墨烯；

????c阻燃橡膠復合產物的制備，所述阻燃橡膠復合產物按下列質量分數混合：橡膠用量100質量份；硫化劑用量1.2~1.5質量份；促進劑CZ用量0.8~1.0質量份；促進劑?TMTD?用量?0.2~0.4?質量份；硬脂酸用量3.5~4.5質量份；氧化鋅用量4.5~5?質量份；防老劑4010?用量1~2?質量份；液體石蠟用量1~3?質量份；炭黑用量30~40質量份；茶皂素基“三位一體”膨脹型阻燃劑功能化石墨烯?2~8質量份；制得含茶皂素基三位一體膨脹型阻燃劑功能化石墨烯橡膠復合產物。

????所述的一種環保型阻燃劑阻燃橡膠的制備方法，所述磷酸、茶皂素、三聚氰胺的質量比為4~8?:?0.5~1?:?1~2。

????所述的一種環保型阻燃劑阻燃橡膠的制備方法，所述橡膠基材包含天然橡膠、丁苯橡膠、異戊橡膠、丁基橡膠。