一種無滷阻燃橡膠及其製備方法與流程
2023-07-19 15:33:01
本發明涉及一種無滷阻燃橡膠及其製備方法，屬於橡膠製備
技術領域：
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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，由於天然橡膠質輕、耐水、耐潮、電絕緣性能優異、成型加工性優良，目前已被廣泛用於航空、交通運輸、建築及家用電器工業。但由於天然橡膠，極易燃燒，往往由於過熱及短路而導制火災發生，並且會在燃燒過程中釋放大量黑煙。這因此在某種程度上影響了天然橡膠材料在電器工業上的進一步推廣。因此，解決橡膠材料的阻燃問題成為擺在當前應用高分子工業發展的重要問題。目前添加各類阻燃劑是對橡膠材料進行阻燃改性的主要手段。其中，滷系阻燃劑是應用量最大的一類傳統阻燃劑，具有添加量小的特點，但其燃燒時產生大量煙霧、毒性物質和強腐蝕性物質而危害環境及人類健康，且傳統阻燃劑的阻燃效果不佳。此外，由於在天然橡膠製備過程中採用阻燃劑預處理這一過程過於複雜，往往導致生產效率低下。因此，阻燃效果好、低毒的無滷阻燃橡膠的研製和使用已成為阻燃材料研究和發展的主要方向。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題：針對目前天然橡膠易燃燒，而添加的阻燃劑預處理過於複雜、阻燃效果不佳的問題，本發明提供了一種無滷阻燃橡膠及其製備方法。為解決技術問題，本發明採用的技術方案是：一種無滷阻燃橡膠，包括天然橡膠、氧化鋅、蒙脫土、硬脂酸、過氧化二異丙苯、促進劑cz、抗老化劑rd，其特徵在於，所述蒙脫土為三維互鎖結構層狀改性蒙脫土。所述原料的重量份為65～70份天然橡膠，2～4份氧化鋅，15～25份蒙脫土，1～2份硬脂酸，1～2份過氧化二異丙苯，0.5～0.8份促進劑cz，0.3～0.5份抗老化劑rd。所述三維互鎖結構層狀改性蒙脫土為50～60份鋁基蒙脫土，20～22份十六烷基三甲基溴化銨，8～10份硝酸鎂，1～2份硝酸鋁和3～5份改性聚磷酸銨，在70～80℃下保溫反應1～2h後離心分離、乾燥粉碎製得。所述鋁基蒙脫土為8～10份三氯化鋁與50～60份鈉基蒙脫土超聲分散在去離子水中後靜置1～2h過濾、洗滌、乾燥、粉碎、過篩製得。所述改性聚磷酸銨為經矽烷偶聯劑kh-550改性的低聚合度聚磷酸銨。一種無滷阻燃橡膠的製備方法，具體步驟為：s1.配置原料；s2.將原料加入混煉機中混煉8～10min，得混煉膠料；s3.將混煉膠料置於平板硫化機上，在170～180℃下，壓力為10～12mpa，進行一次硫化15～20min，再轉入鼓風乾燥箱中，在200～210℃下二次硫化3～4h，得無滷阻燃橡膠。本發明的有益技術效果是：本發明利用矽烷偶聯劑的羥基與聚磷酸銨表面的羥基反應改性，製得阻燃效果好的改性聚磷酸銨，再以鈉基蒙脫土為原料，並與鋁離子進行離子交換，再將鎂鋁與改性聚磷酸銨插入蒙脫土層間，製備層層組裝的具有三維互鎖結構的層狀改性蒙脫土，最後與天然橡膠，氧化鋅等混煉硫化，即可製得無滷阻燃橡膠，本發明利用三維互鎖結構層狀改性蒙脫土阻斷可燃氣體和氧氣的運輸及燃燒產物逃離的作用，從而賦予天然橡膠優異的阻燃性能，且可在燃燒過程中起到減少熱量釋放。具體實施方式量取1～2ml矽烷偶聯劑kh-550，加入4～8ml質量分數為90%乙醇溶液中，在50～55℃恆溫水浴下，以300～400r/min攪拌水解25～30min，再加入160～180g低聚合度聚磷酸銨，600～800ml無水乙醇，在60～65℃恆溫水浴下，繼續攪拌50～60min，再在80～90℃下減壓蒸餾至幹，得改性聚磷酸銨，稱取8～10g三氯化鋁加入500～600ml去離子水中，以200～300r/min攪拌5～10min，再加入50～60g鈉基蒙脫土，並以500w超聲波超聲分散30～40min，靜置1～2h後過濾得濾餅，用去離子水洗滌濾餅3～5次，將濾餅置於60～70℃乾燥箱中乾燥20～24h，再將乾燥後的濾餅加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得鋁基蒙脫土，稱取50～60g鋁基蒙脫土加入500～600ml去離子水，在70～80℃恆溫水浴下攪拌30～40min，再加入20～22g十六烷基三甲基溴化銨，繼續攪拌1～2h，得改性液，向改性液中加入8～10g硝酸鎂，1～2g硝酸鋁，3～5g改性聚磷酸銨，在25～30℃恆溫水浴下，以300～400r/min攪拌30～40min，得混合液，再用質量分數為5%氫氧化鈉溶液調節混合液ph為11.0～11.5，在70～80℃下保溫反應1～2h，得反應液，將反應液冷卻至室溫後裝入離心機中，以3000～4000r/min離心分離10～15min，取沉澱，用去離子水洗滌沉澱3～5次，將沉澱置於乾燥箱中，在105～110℃下乾燥至恆重，再將乾燥後的沉澱加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得三維互鎖結構層狀改性蒙脫土，按重量份數計，取65～70份天然橡膠，2～4份氧化鋅，15～25份三維互鎖結構層狀改性蒙脫土，1～2份硬脂酸，1～2份過氧化二異丙苯，0.5～0.8份促進劑cz，0.3～0.5份抗老化劑rd，加入混煉機中混煉8～10min，得混煉膠料，將混煉膠料置於平板硫化機上，在170～180℃下，壓力為10～12mpa，進行一次硫化15～20min，再轉入鼓風乾燥箱中，在200～210℃下二次硫化3～4h，得無滷阻燃橡膠。實例1量取1ml矽烷偶聯劑kh-550，加入4ml質量分數為90%乙醇溶液中，在50℃恆溫水浴下，以300r/min攪拌水解25min，再加入160g低聚合度聚磷酸銨，600ml無水乙醇，在60℃恆溫水浴下，繼續攪拌50min，再在80℃下減壓蒸餾至幹，得改性聚磷酸銨，稱取8g三氯化鋁加入500ml去離子水中，以200r/min攪拌5min，再加入50g鈉基蒙脫土，並以500w超聲波超聲分散30min，靜置1h後過濾得濾餅，用去離子水洗滌濾餅3次，將濾餅置於60℃乾燥箱中乾燥20h，再將乾燥後的濾餅加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得鋁基蒙脫土，稱取50g鋁基蒙脫土加入500ml去離子水，在70℃恆溫水浴下攪拌30min，再加入20g十六烷基三甲基溴化銨，繼續攪拌1h，得改性液，向改性液中加入8g硝酸鎂，1g硝酸鋁，3g改性聚磷酸銨，在25℃恆溫水浴下，以300r/min攪拌30min，得混合液，再用質量分數為5%氫氧化鈉溶液調節混合液ph為11.0，在70℃下保溫反應1h，得反應液，將反應液冷卻至室溫後裝入離心機中，以3000r/min離心分離10min，取沉澱，用去離子水洗滌沉澱3次，將沉澱置於乾燥箱中，在105℃下乾燥至恆重，再將乾燥後的沉澱加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得三維互鎖結構層狀改性蒙脫土，按重量份數計，取65份天然橡膠，2份氧化鋅，15份三維互鎖結構層狀改性蒙脫土，1份硬脂酸，1份過氧化二異丙苯，0.5份促進劑cz，0.3份抗老化劑rd，加入混煉機中混煉8min，得混煉膠料，將混煉膠料置於平板硫化機上，在170℃下，壓力為10mpa，進行一次硫化15min，再轉入鼓風乾燥箱中，在200℃下二次硫化3h，得無滷阻燃橡膠。實例2量取2ml矽烷偶聯劑kh-550，加入6ml質量分數為90%乙醇溶液中，在53℃恆溫水浴下，以350r/min攪拌水解28min，再加入170g低聚合度聚磷酸銨，700ml無水乙醇，在63℃恆溫水浴下，繼續攪拌55min，再在85℃下減壓蒸餾至幹，得改性聚磷酸銨，稱取9g三氯化鋁加入550ml去離子水中，以250r/min攪拌8min，再加入55g鈉基蒙脫土，並以500w超聲波超聲分散35min，靜置1h後過濾得濾餅，用去離子水洗滌濾餅4次，將濾餅置於65℃乾燥箱中乾燥22h，再將乾燥後的濾餅加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得鋁基蒙脫土，稱取55g鋁基蒙脫土加入550ml去離子水，在75℃恆溫水浴下攪拌35min，再加入21g十六烷基三甲基溴化銨，繼續攪拌1h，得改性液，向改性液中加入9g硝酸鎂，1g硝酸鋁，4g改性聚磷酸銨，在28℃恆溫水浴下，以350r/min攪拌35min，得混合液，再用質量分數為5%氫氧化鈉溶液調節混合液ph為11.3，在75℃下保溫反應1h，得反應液，將反應液冷卻至室溫後裝入離心機中，以3500r/min離心分離13min，取沉澱，用去離子水洗滌沉澱4次，將沉澱置於乾燥箱中，在108℃下乾燥至恆重，再將乾燥後的沉澱加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得三維互鎖結構層狀改性蒙脫土，按重量份數計，取68份天然橡膠，3份氧化鋅，20份三維互鎖結構層狀改性蒙脫土，1份硬脂酸，1份過氧化二異丙苯，0.6份促進劑cz，0.4份抗老化劑rd，加入混煉機中混煉9min，得混煉膠料，將混煉膠料置於平板硫化機上，在175℃下，壓力為11mpa，進行一次硫化18min，再轉入鼓風乾燥箱中，在205℃下二次硫化3h，得無滷阻燃橡膠。實例3量取2ml矽烷偶聯劑kh-550，加入8ml質量分數為90%乙醇溶液中，在55℃恆溫水浴下，以400r/min攪拌水解30min，再加入180g低聚合度聚磷酸銨，800ml無水乙醇，在65℃恆溫水浴下，繼續攪拌60min，再在90℃下減壓蒸餾至幹，得改性聚磷酸銨，稱取10g三氯化鋁加入600ml去離子水中，以300r/min攪拌10min，再加入60g鈉基蒙脫土，並以500w超聲波超聲分散40min，靜置2h後過濾得濾餅，用去離子水洗滌濾餅5次，將濾餅置於70℃乾燥箱中乾燥24h，再將乾燥後的濾餅加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得鋁基蒙脫土，稱取60g鋁基蒙脫土加入600ml去離子水，在80℃恆溫水浴下攪拌40min，再加入22g十六烷基三甲基溴化銨，繼續攪拌2h，得改性液，向改性液中加入10g硝酸鎂，2g硝酸鋁，5g改性聚磷酸銨，在30℃恆溫水浴下，以400r/min攪拌40min，得混合液，再用質量分數為5%氫氧化鈉溶液調節混合液ph為11.5，在80℃下保溫反應2h，得反應液，將反應液冷卻至室溫後裝入離心機中，以4000r/min離心分離15min，取沉澱，用去離子水洗滌沉澱5次，將沉澱置於乾燥箱中，在110℃下乾燥至恆重，再將乾燥後的沉澱加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得三維互鎖結構層狀改性蒙脫土，按重量份數計，取70份天然橡膠，4份氧化鋅，25份三維互鎖結構層狀改性蒙脫土，2份硬脂酸，2份過氧化二異丙苯，0.8份促進劑cz，0.5份抗老化劑rd，加入混煉機中混煉10min，得混煉膠料，將混煉膠料置於平板硫化機上，在180℃下，壓力為12mpa，進行一次硫化20min，再轉入鼓風乾燥箱中，在210℃下二次硫化4h，得無滷阻燃橡膠。對實例1～3製得的無滷阻燃橡膠和市售阻燃橡膠（對比例）進行性能檢測，其檢測結果如下表1：表1不同阻燃橡膠性能檢測項目對比例實例1實例2實例3氧指數（%）32.733.434.635.9自熄時間（s）30864硬度/邵a58666768斷裂伸長率（%）391412427445壓縮永久變形率（%）25212319拉伸強度（mpa）18.621.422.325.8綜上所述，本發明製得的無滷阻燃橡膠阻燃效果較好，同時製備過程簡便，具有廣闊應用前景。當前第1頁12