[發明專利]一種阻燃橡膠及其制備方法

在審

• 申請號: 202011111331.4
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112210131A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 馬海社
• 申請（專利權）人: 馬海社
• 主分類號: C08L7/00
• 分類號: C08L7/00;C08L91/06;C08L65/00;C08K13/06;C08K9/00;C08K3/04;C08K3/22;C08K5/09;C08K5/5397;C08G61/12;C07F9/6509
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本發明公開了一種阻燃橡膠及其制備方法，該橡膠組成原料各組份的質量份數為：天然橡膠100份、氧化鋅3～6份、硬脂酸1～2份、防老劑4010NA 1～2份、石蠟3～6份、硫磺1～3份、促進劑CZ 0.5～1份、促進劑DM 0.5～3份、炭黑(N330)20份、可膨脹石墨1～10份、聚合物型阻燃劑0～40份；聚合物型阻燃劑是以四三苯基磷鈀[Pd(PPh₃)₄]為催化劑，1,4?二丙烯酰基哌嗪與雙(4?溴苯基)苯基氧化膦經Heck偶聯聚合，再以4?乙烯基苯甲酸封端制備得到，聚合度x＝1～12；采用本方法制備的天然橡膠具有優異的阻燃性能、機械性能，并且改善了阻燃劑添加到橡膠基體中引起的機械性能下降問題。適用于輪胎、天然橡膠板材、管材，電線電纜，汽車用橡膠零件等。

技術領域

本發明屬于橡膠工藝技術技術領域，具體涉及一種阻燃橡膠及其制備方法。

背景技術

天然橡膠因具有優良的回彈性、絕緣性、隔水性和可塑性，已廣泛應用于汽車輪胎、飛機輪胎、防水材料、密封材料、減隔震材料、膠管及電器配件中。天然橡膠極易燃燒，且會產生大量黑煙，給火場中人們的逃生造成極大威脅，有必要對天然橡膠進行阻燃改性。橡膠中添加阻燃劑能有效提高橡膠制品的阻燃性能，目前廣泛應用的阻燃劑大都是鹵系阻燃劑，雖然阻燃效果較好，但是易產生鹵化氫等有害氣體，造成環境污染等問題，使其應用受到限制。膨脹型阻燃劑因其低毒、環保等優點，在聚乙烯、聚丙烯、環氧樹脂等高分子材料中獲得廣泛應用。以聚磷酸銨(APP)和季戊四醇(PER)復配組成的阻燃劑是典型的膨脹阻燃體系，在多種高分子材料中表現出優異的阻燃效果。但膨脹型阻燃劑多為添加型的阻燃劑，其的強極性使其與天然橡膠材料基體難以很好的相容，使得阻燃劑在聚合物基體內容易發生遷移，在基體內易團聚分散不均，從而導致橡膠材料的阻燃性能、力學性能大幅度下降。

發明內容

本發明的目的是針對添加型膨脹阻燃體系阻燃劑與天然橡膠基體相容性差的問題，提供一種通過化學方法鏈接磷氮類阻燃劑的天然橡膠，該阻燃天然橡膠具有良好的阻燃性，并且仍能保持優異的機械性能。

一種阻燃橡膠，其組分包括：

按重量份數計算，天然橡膠100份、氧化鋅3～6份、硬脂酸1～2份、防老劑4010NA 1～2份、石蠟3～6份、硫磺1～3份、促進劑CZ 0.5～1份、促進劑DM 0.5～3份、炭黑(N330)20份、可膨脹石墨1～10份、聚合物型阻燃劑0～40份。

所述聚合物型阻燃劑具有式(I)分子結構：

其中，x取值為1～12。

一種阻燃橡膠及其制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將天然橡膠生膠在開煉機上塑煉10-15min；

(2)按各組分質量配比依次添加到天然橡膠中混煉；膠料混煉加料順序如下：硬脂酸，氧化鋅，促進劑CZ，促進劑DM，防老劑4010NA，炭黑，可膨脹石墨，石蠟，聚合物型阻燃劑，硫磺；

(3)將上述混煉膠在開煉機上進行打三角包、下片，混煉膠放置24h后使用平板硫化機硫化，硫化溫度為130-160℃。

所述的聚合物型阻燃劑，制備方法如下：

(1)以四三苯基磷鈀[Pd(PPh₃)₄]為催化劑，三乙胺為縛酸劑，甲苯為反應溶劑，1,4-二丙烯酰基哌嗪滴入含雙(4-溴苯基)苯基氧化膦的反應體系中，經Heck偶聯反應，制備苯基溴封端的中間體A。

(2)以四三苯基磷鈀[Pd(PPh₃)₄]為催化劑，三乙胺為縛酸劑，甲苯為反應溶劑，4-乙烯基苯甲酸滴入含中間體A的反應體系中，經Heck偶聯反應，制備聚合物型阻燃劑。

本發明的優點與效果是：