改性阻燃乙丙橡膠及其製備方法與流程
2023-07-14 22:49:01
本發明涉及橡膠，具體地，涉及一種改性阻燃乙丙橡膠及其製備方法。
背景技術：
電纜的緩衝層大多由橡膠組成，現有的橡膠緩衝層僅僅能夠起到緩衝作用，在意外起火的情況下，橡膠則會在高溫下分解為可燃性低分子物質。可燃性低分子物質則會訊速地與氧氣進行劇烈的氧化反應，氧化反應放出大量的熱則會進一步促進橡膠的分解，同時氧化反應中的生成物如低分子醇、醛也會與氧氣進行氧化反應直至橡膠燒盡。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種改性阻燃乙丙橡膠及其製備方法，通過該方法製得的改性阻燃乙丙橡膠具有優異的阻燃性，同時該方法工序簡單，原料易得。
為了實現上述目的，本發明提供了一種改性阻燃乙丙橡膠的製備方法，包括：
1）將乙丙橡膠、丙乙烯-苯乙烯共聚物、甘蔗渣、硅藻土、三乙醇胺、1,2,3-苯並三氮唑、松香、鈦酸四丁酯、木質素、二苯基矽二醇進行初步混煉以製得混煉物；
2）將混煉物與硫化劑進行二次混煉以製得硫化混煉物；
3）將硫化混煉物與偶聯劑進行三次混煉，接著將納米氮化硼、納米碳化矽和硫酸鋇晶須添加至體系中進行四次混煉以製得改性阻燃乙丙橡膠。
本發明還提供了一種改性阻燃乙丙橡膠的製備方法，該改性阻燃乙丙橡膠通過上述的製備方法製備而得。
在上述技術方案中，本發明通過各步驟和各原料之間的協同作用使得製得的改性阻燃乙丙橡膠具有優異的阻燃性，同時該方法工序簡單，原料易得。
本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
本發明提供了一種改性阻燃乙丙橡膠的製備方法，包括：
1）將乙丙橡膠、丙乙烯-苯乙烯共聚物、甘蔗渣、硅藻土、三乙醇胺、1,2,3-苯並三氮唑、松香、鈦酸四丁酯、木質素、二苯基矽二醇進行初步混煉以製得混煉物；
2）將混煉物與硫化劑進行二次混煉以製得硫化混煉物；
3）將硫化混煉物與偶聯劑進行三次混煉，接著將納米氮化硼、納米碳化矽和硫酸鋇晶須添加至體系中進行四次混煉以製得改性阻燃乙丙橡膠。
在上述製備方法的步驟1）中，物料的具體用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，在步驟1）中，相對於100重量份的乙丙橡膠，丙乙烯-苯乙烯共聚物的用量為41-58重量份，甘蔗渣的用量為40-55重量份，硅藻土的用量為24-29重量份，三乙醇胺的用量為41-48重量份，1,2,3-苯並三氮唑的用量為7-11重量份，松香的用量為15-24重量份，鈦酸四丁酯的用量為23-29重量份，木質素的用量為31-38重量份，二苯基矽二醇的用量為60-72重量份。
在上述製備方法的步驟1）中，初步混煉的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，在步驟1）中，初步混煉至少滿足以下條件：混煉溫度為145-160℃，混煉時間為3-5h。
在上述製備方法的步驟1）中，丙乙烯-苯乙烯共聚物的重均分子量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，在步驟1）中，丙乙烯-苯乙烯共聚物的重均分子量為5000-8000。
在上述製備方法的步驟2）中，混煉物與硫化劑的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，在步驟2）中，混煉物與硫化劑的重量比為100：3-6。
在上述製備方法的步驟2）中，硫化劑的具體種類可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，在步驟2）中，硫化劑選自3-甲基-2-噻唑硫酮、N,N'-二己內醯胺二硫化物和四甲基二硫化秋蘭姆中的一種或多種。
在上述製備方法的步驟2）中，二次混煉的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，在步驟2）中，二次混煉至少滿足以下條件：混煉溫度為170-178℃，混煉時間為40-60min。
在上述製備方法的步驟2）中，各物料的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，在步驟3）中，相對於100重量份的硫化混煉物，偶聯劑的用量為1-3重量份，納米氮化硼的用量為0.5-1.1重量份，納米碳化矽的用量為0.9-1.5重量份，硫酸鋇晶須的用量為0.2-0.7重量份。
在上述製備方法的步驟2）中，偶聯劑的種類可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，偶聯劑選自偶聯劑KH550、偶聯劑KH560和偶聯劑KH570中的一種或多種
在上述製備方法的步驟3）中，三次混煉的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，在步驟3）中，三次混煉至少滿足以下條件：混煉溫度為180-190℃，混煉時間為40-60min。
在上述製備方法的步驟3）中，四次混煉的具體條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，在步驟3）中，四次混煉至少滿足以下條件：混煉溫度為168-175℃，混煉時間為80-100min。
在上述製備方法的步驟3）中，納米氮化硼的粒徑可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，納米氮化硼的粒徑為40-60nm。
在上述製備方法的步驟3）中，納米碳化矽粒徑可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，納米碳化矽粒徑為10-30nm。
在上述製備方法的步驟3）中，硫酸鋇晶須的尺寸可以在寬的範圍內選擇，但是為了使製得的改性阻燃乙丙橡膠具有更優異的阻燃性，優選地，硫酸鋇晶須至少滿足以下條件：直徑為1-8um，長度為30-200um。
本發明還提供了一種改性阻燃乙丙橡膠的製備方法，該改性阻燃乙丙橡膠通過上述的製備方法製備而得。
以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
實施例1
1）將乙丙橡膠、丙乙烯-苯乙烯共聚物（重均分子量為6000）、甘蔗渣、硅藻土、三乙醇胺、1,2,3-苯並三氮唑、松香、鈦酸四丁酯、木質素、二苯基矽二醇按照100：48：50：27：46：8：19：27：36：65的重量比於150℃下初步混煉4h以製得混煉物；
2）將混煉物與硫化劑（3-甲基-2-噻唑硫酮）按照100：5的重量比於175℃下二次混煉50min以製得硫化混煉物；
3）將硫化混煉物與偶聯劑（偶聯劑KH550）按照100：2的重量比於185℃下三次混煉50min，接著將粒徑為50nm的納米氮化硼、粒徑為20nm的納米碳化矽和硫酸鋇晶須（直徑為5um，長度為100um）（硫化混煉物、納米氮化硼、納米碳化矽、硫酸鋇晶須的重量比為100：0.8：1.2：0.5）添加至體系中於170℃下四次混煉90min以製得改性阻燃乙丙橡膠A1。
實施例2
1）將乙丙橡膠、丙乙烯-苯乙烯共聚物（重均分子量為5000）、甘蔗渣、硅藻土、三乙醇胺、1,2,3-苯並三氮唑、松香、鈦酸四丁酯、木質素、二苯基矽二醇按照100：41：40：24：41：7：15：23：31：60的重量比於145℃下初步混煉3h以製得混煉物；
2）將混煉物與硫化劑（N,N'-二己內醯胺二硫化物）按照100：3的重量比於170℃下二次混煉40min以製得硫化混煉物；
3）將硫化混煉物與偶聯劑（偶聯劑KH560）按照100：1的重量比於180℃下三次混煉40min，接著將粒徑為40nm的納米氮化硼、粒徑為10nm的納米碳化矽和硫酸鋇晶須（直徑為1um，長度為30um）（硫化混煉物、納米氮化硼、納米碳化矽、硫酸鋇晶須的重量比為100：0.5：0.9：0.2）添加至體系中於168℃下四次混煉80min以製得改性阻燃乙丙橡膠A2。
實施例3
1）將乙丙橡膠、丙乙烯-苯乙烯共聚物（重均分子量為8000）、甘蔗渣、硅藻土、三乙醇胺、1,2,3-苯並三氮唑、松香、鈦酸四丁酯、木質素、二苯基矽二醇按照100：58：55：29：48：11：24：29：38：72的重量比於160℃下初步混煉5h以製得混煉物；
2）將混煉物與硫化劑（四甲基二硫化秋蘭姆）按照100：6的重量比於178℃下二次混煉60min以製得硫化混煉物；
3）將硫化混煉物與偶聯劑（偶聯劑KH570）按照100：1-3的重量比於190℃下三次混煉60min，接著將粒徑為60nm的納米氮化硼、粒徑為30nm的納米碳化矽和硫酸鋇晶須（直徑為8um，長度為200um）（硫化混煉物、納米氮化硼、納米碳化矽、硫酸鋇晶須的重量比為100：1.1：1.5：0.7）添加至體系中於175℃下四次混煉100min以製得改性阻燃乙丙橡膠A3。
對比例1
按照實施例1的方法進行製得改性乙丙橡膠B1，不同的是，步驟1）中國未使用甘蔗渣。
對比例2
按照實施例1的方法進行製得改性乙丙橡膠B2，不同的是，步驟1）中國未使用鈦酸四丁酯。
對比例3
按照實施例1的方法進行製得改性乙丙橡膠B3，不同的是，步驟1）中國未使用木質素。
對比例4
按照實施例1的方法進行製得改性乙丙橡膠B4，不同的是，步驟2）中國未使用硫化劑。
對比例5
按照實施例1的方法進行製得改性乙丙橡膠B5，不同的是，步驟3）中國未使用納米氮化硼。
對比例6
按照實施例1的方法進行製得改性乙丙橡膠B6，不同的是，步驟3）中國未使用納米碳化矽。
對比例7
按照實施例1的方法進行製得改性乙丙橡膠B7，不同的是，步驟3）中國未使用硫酸鋇晶須。
對比例1
檢測上述改性乙丙橡膠的阻燃性能，具體結果見表1；其中，自熄性時間越短表示橡膠的阻燃性能越優異，一般認為氧指數27屬難燃材料。
表1
通過上述實施例、對比例和檢測例可知，本發明提供的改性乙丙橡膠的具有優異的阻燃性能。
以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。