CN113980373A - 一种环保、阻燃橡塑材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子聚合物材料技术领域，尤其是一种环保、阻燃橡塑材料及其制备方法，解决了现有技术中阻燃橡胶材料很难做到高阻燃、高性能的同时，又安全环保的问题，所述环保、阻燃橡塑材料，包括以下原料：橡胶基体、聚碳酸酯、芳烃油、环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌、硫磺、二甲基丙烯酸钙、抑烟剂。本发明采用橡胶基体混合复配阻燃聚碳酸酯为主料，通过添加环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌和抑烟剂混合改性后硫化，最后挤出造粒即得，本发明原料选用简单，配比科学，制备方法简单，制备条件温和，所得环保、阻燃橡塑材料在具备优异的耐高温性能，阻燃耐火性能的同时，具备优异的耐腐蚀、耐候性，以及稳定的力学性能和机械强度。

Description

一种环保、阻燃橡塑材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子聚合物材料技术领域，尤其涉及一种环保、阻燃橡塑材料及其制备方法。

背景技术

橡胶制品在人们的生产生活中随处可见，广泛用于道路交通、房屋建设、医药工程、航天航海等各个领域，对促进城市建设，改善人民生活发挥着重要的作用。但是由于橡胶的主要组成元素是碳、氢，极易燃烧，特别是丁腈橡胶及一些含卤素的橡胶，非常易燃，在燃烧时，产生的浓烟和有毒气体不仅对环境造成危害，对人们的生命及财产安全也形成了巨大的威胁。现有技术中，通常通过添加阻燃剂来提高橡胶的阻燃性能。阻燃剂又称难燃剂、耐火剂或者防火剂，是赋予易燃聚合物难燃性的功能性材料，经过阻燃剂加工后的橡胶制品，在受到外界火源攻击时，能够有效地延缓橡胶着火的时间，降低火焰传播速度和离开火源后能迅速自行熄灭，即使橡胶具有难燃性和自熄性。阻燃剂的使用对人类的生命及财产安全起到巨大的保护作用，因此广泛用于聚合物材料中，得到了快速的发展。

现有阻燃剂主要包括两类：添加型和反应型，橡胶制品中多为添加型的阻燃剂，主要包括卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂和无机阻燃剂；其中卤系阻燃剂阻燃效果好、对材料的性能影响小、性价比高，主要有氯化石蜡、四溴双酚A、十溴二苯醚，但是卤系阻燃剂存在环保方面的缺陷，阻燃过程中会释放腐蚀性气体、有毒物质和大量有害烟雾；有机磷系阻燃剂对聚合物的物理机械性能影响较小，和聚合物有较好的兼容性，但其多为液体，具有挥发性强，发烟量大，遇热稳定性差的缺点。无机阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、红磷、硼酸锌、氧化锑等，具有稳定性好、不挥发、原料来源丰富并对环境友好等优势，但是无机阻燃剂通常填充量大，与高分子材料相容性差，导致橡胶在混炼、成型时流动性差，合成材料的加工和机械性能下降。因此，现有的阻燃橡胶材料很难做到高阻燃、高性能的同时，又安全环保。基于上述陈述，本发明提出了一种环保、阻燃橡塑材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中阻燃橡胶材料很难做到高阻燃、高性能的同时，又安全环保的问题，而提出的一种环保、阻燃橡塑材料及其制备方法。

一种环保、阻燃橡塑材料，包括以下重量份的原料：橡胶基体60-80份、聚碳酸酯20-30份、芳烃油10-18份、环保阻燃剂2-5份、炭黑8-12份、氧化锌18-25份、硬脂酸锌1-5份、硫磺2-4份、二甲基丙烯酸钙1-5份、抑烟剂1-5份。

优选的，所述环保、阻燃橡塑材料，包括以下重量份的原料：橡胶基体65-75份、聚碳酸酯22-28份、芳烃油12-16份、环保阻燃剂3-4份、炭黑9-11份、氧化锌20-24份、硬脂酸锌2-4份、硫磺2.5-3.5份、二甲基丙烯酸钙2-4份、抑烟剂2-4份。

优选的，所述环保、阻燃橡塑材料，包括以下重量份的原料：橡胶基体70份、聚碳酸酯25份、芳烃油14份、环保阻燃剂3.5份、炭黑10份、氧化锌22份、硬脂酸锌3份、硫磺3份、二甲基丙烯酸钙3份、抑烟剂3份。

优选的，所述橡胶基体为丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶或三元乙丙橡胶中的任意两种复配。

优选的，所述环保阻燃剂由质量比7-12:1-3:1-3的硅酸钙、四苯基卟啉和甘油椰油酸酯的复配组成。

优选的，所述抑烟剂由质量比1-5:3-8:1的磷钼酸铵、硼酸钙和十六烷基三甲基溴化铵的复配组成。

本发明还提出了一种环保、阻燃橡塑材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取原料橡胶基体、聚碳酸酯、芳烃油、环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌、硫磺、二甲基丙烯酸钙、抑烟剂，备用；

S2、将橡胶基体、聚碳酸酯和芳烃油共同加入到密炼机中，升高温度至原料完全软化后，搅拌处理8-15min，得混合料A；

S3、将环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌和抑烟剂预混合后共同加入到混合料A中，搅拌混合5-10min，加入硫磺和二甲基丙烯酸钙，继续搅拌混合3-8min，得混合料B；

S4、将步骤S3中所得的混合料B经过双螺杆挤出机挤出造粒，即得所需的环保、阻燃橡塑材料。

本发明提出的一种环保、阻燃橡塑材料，具有以下有益效果：

1、本发明采用橡胶基体混合复配阻燃聚碳酸酯为主料，通过添加环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌和抑烟剂混合改性后，加硫磺和二甲基丙烯酸钙进行硫化反应，最后挤出造粒即得环保、阻燃橡塑材料，本发明原料选用简单，配比科学，制备方法简单，制备条件温和，所得环保、阻燃橡塑材料在具备优异的耐高温性能，阻燃耐火性能的同时，具备优异的耐腐蚀、耐候性，以及稳定的力学性能和机械强度。

2、本发明采用硅酸钙、四苯基卟啉和甘油椰油酸酯复配制得环保阻燃剂，采用磷钼酸铵、硼酸钙和十六烷基三甲基溴化铵复配制得抑烟剂，将环保阻燃剂和抑烟剂配合添加，能够有效改善橡塑材料的耐高温、阻燃、防火以及抑烟性能，且所得橡塑材料不含卤素等有害元素，安全环保，可广泛应用于建筑保温、汽车配件、防水材料、电线电缆、空调制冷、军工器械等行业。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一

本发明提出的一种环保、阻燃橡塑材料，包括以下重量份的原料：橡胶基体60份、聚碳酸酯20份、芳烃油10份、环保阻燃剂2份、炭黑8份、氧化锌18份、硬脂酸锌1份、硫磺2份、二甲基丙烯酸钙1份、抑烟剂1份；

其中，橡胶基体为丁苯橡胶和氯丁橡胶的复配物；

环保阻燃剂由质量比7:1:1的硅酸钙、四苯基卟啉和甘油椰油酸酯的复配组成；

抑烟剂由质量比1:3:1的磷钼酸铵、硼酸钙和十六烷基三甲基溴化铵的复配组成。

本发明还提出了一种环保、阻燃橡塑材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取原料橡胶基体、聚碳酸酯、芳烃油、环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌、硫磺、二甲基丙烯酸钙、抑烟剂，备用；

S2、将橡胶基体、聚碳酸酯和芳烃油共同加入到密炼机中，升高温度至原料完全软化后，搅拌处理8min，得混合料A；

S3、将环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌和抑烟剂预混合后共同加入到混合料A中，搅拌混合5min，加入硫磺和二甲基丙烯酸钙，继续搅拌混合3min，得混合料B；

S4、将步骤S3中所得的混合料B经过双螺杆挤出机挤出造粒，即得所需的环保、阻燃橡塑材料。

实施例二

本发明提出的一种环保、阻燃橡塑材料，包括以下重量份的原料：橡胶基体70份、聚碳酸酯25份、芳烃油14份、环保阻燃剂3.5份、炭黑10份、氧化锌22份、硬脂酸锌3份、硫磺3份、二甲基丙烯酸钙3份、抑烟剂3份；

其中，橡胶基体为氯丁橡胶和丁腈橡胶的复配物；

环保阻燃剂由质量比5:1:1的硅酸钙、四苯基卟啉和甘油椰油酸酯的复配组成；

抑烟剂由质量比3:5:1的磷钼酸铵、硼酸钙和十六烷基三甲基溴化铵的复配组成。

本发明还提出了一种环保、阻燃橡塑材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取原料橡胶基体、聚碳酸酯、芳烃油、环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌、硫磺、二甲基丙烯酸钙、抑烟剂，备用；

S2、将橡胶基体、聚碳酸酯和芳烃油共同加入到密炼机中，升高温度至原料完全软化后，搅拌处理12min，得混合料A；

S3、将环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌和抑烟剂预混合后共同加入到混合料A中，搅拌混合8min，加入硫磺和二甲基丙烯酸钙，继续搅拌混合5min，得混合料B；

S4、将步骤S3中所得的混合料B经过双螺杆挤出机挤出造粒，即得所需的环保、阻燃橡塑材料。

实施例三

本发明提出的一种环保、阻燃橡塑材料，包括以下重量份的原料：橡胶基体80份、聚碳酸酯30份、芳烃油18份、环保阻燃剂5份、炭黑12份、氧化锌25份、硬脂酸锌5份、硫磺4份、二甲基丙烯酸钙5份、抑烟剂5份；

其中，橡胶基体为丁苯橡胶和丁腈橡胶的复配物；

环保阻燃剂由质量比4:1:1的硅酸钙、四苯基卟啉和甘油椰油酸酯的复配组成；

抑烟剂由质量比5:8:1的磷钼酸铵、硼酸钙和十六烷基三甲基溴化铵的复配组成。

本发明还提出了一种环保、阻燃橡塑材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取原料橡胶基体、聚碳酸酯、芳烃油、环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌、硫磺、二甲基丙烯酸钙、抑烟剂，备用；

S2、将橡胶基体、聚碳酸酯和芳烃油共同加入到密炼机中，升高温度至原料完全软化后，搅拌处理15min，得混合料A；

S3、将环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌和抑烟剂预混合后共同加入到混合料A中，搅拌混合10min，加入硫磺和二甲基丙烯酸钙，继续搅拌混合8min，得混合料B；

S4、将步骤S3中所得的混合料B经过双螺杆挤出机挤出造粒，即得所需的环保、阻燃橡塑材料。

对比例一

本发明提出的一种环保、阻燃橡塑材料，包括以下重量份的原料：橡胶基体60份、聚碳酸酯20份、芳烃油10份、环保阻燃剂2份、炭黑8份、氧化锌18份、硬脂酸锌1份、硫磺2份、二甲基丙烯酸钙1份；

其中，橡胶基体为丁苯橡胶和氯丁橡胶的复配物；

环保阻燃剂由质量比7:1:1的硅酸钙、四苯基卟啉和甘油椰油酸酯的复配组成；

本发明还提出了一种环保、阻燃橡塑材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取原料橡胶基体、聚碳酸酯、芳烃油、环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌、硫磺、二甲基丙烯酸钙，备用；

S2、将橡胶基体、聚碳酸酯和芳烃油共同加入到密炼机中，升高温度至原料完全软化后，搅拌处理8min，得混合料A；

S3、将环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌预混合后共同加入到混合料A中，搅拌混合5min，加入硫磺和二甲基丙烯酸钙，继续搅拌混合3min，得混合料B；

S4、将步骤S3中所得的混合料B经过双螺杆挤出机挤出造粒，即得所需的环保、阻燃橡塑材料。

对比例二

本发明提出的一种环保、阻燃橡塑材料，包括以下重量份的原料：橡胶基体60份、聚碳酸酯20份、芳烃油10份、环保阻燃剂2份、炭黑8份、氧化锌18份、硬脂酸锌1份、硫磺2份、二甲基丙烯酸钙1份、抑烟剂1份；

其中，橡胶基体为丁苯橡胶和氯丁橡胶的复配物；

环保阻燃剂为硼酸锌；

抑烟剂由质量比1:3:1的磷钼酸铵、硼酸钙和十六烷基三甲基溴化铵的复配组成。

本发明还提出了一种环保、阻燃橡塑材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、称取原料橡胶基体、聚碳酸酯、芳烃油、环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌、硫磺、二甲基丙烯酸钙、抑烟剂，备用；

S2、将橡胶基体、聚碳酸酯和芳烃油共同加入到密炼机中，升高温度至原料完全软化后，搅拌处理8min，得混合料A；

S3、将环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌和抑烟剂预混合后共同加入到混合料A中，搅拌混合5min，加入硫磺和二甲基丙烯酸钙，继续搅拌混合3min，得混合料B；

S4、将步骤S3中所得的混合料B经过双螺杆挤出机挤出造粒，即得所需的环保、阻燃橡塑材料。

分别测试实施例一-三以及对比例一、二中制备的环保、阻燃橡塑材料的性能，得出如下结果：

表1：

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种环保、阻燃橡塑材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：橡胶基体60-80份、聚碳酸酯20-30份、芳烃油10-18份、环保阻燃剂2-5份、炭黑8-12份、氧化锌18-25份、硬脂酸锌1-5份、硫磺2-4份、二甲基丙烯酸钙1-5份、抑烟剂1-5份。

2.根据权利要求1所述的一种环保、阻燃橡塑材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：橡胶基体65-75份、聚碳酸酯22-28份、芳烃油12-16份、环保阻燃剂3-4份、炭黑9-11份、氧化锌20-24份、硬脂酸锌2-4份、硫磺2.5-3.5份、二甲基丙烯酸钙2-4份、抑烟剂2-4份。

3.根据权利要求1所述的一种环保、阻燃橡塑材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：橡胶基体70份、聚碳酸酯25份、芳烃油14份、环保阻燃剂3.5份、炭黑10份、氧化锌22份、硬脂酸锌3份、硫磺3份、二甲基丙烯酸钙3份、抑烟剂3份。

4.根据权利要求1所述的一种环保、阻燃橡塑材料，其特征在于，所述橡胶基体为丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶或三元乙丙橡胶中的任意两种复配。

5.根据权利要求1所述的一种环保、阻燃橡塑材料，其特征在于，所述环保阻燃剂由质量比7-12:1-3:1-3的硅酸钙、四苯基卟啉和甘油椰油酸酯的复配组成。

6.根据权利要求1所述的一种环保、阻燃橡塑材料，其特征在于，所述抑烟剂由质量比1-5:3-8:1的磷钼酸铵、硼酸钙和十六烷基三甲基溴化铵的复配组成。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的环保、阻燃橡塑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、称取原料橡胶基体、聚碳酸酯、芳烃油、环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌、硫磺、二甲基丙烯酸钙、抑烟剂，备用；

S2、将橡胶基体、聚碳酸酯和芳烃油共同加入到密炼机中，升高温度至原料完全软化后，搅拌处理8-15min，得混合料A；

S3、将环保阻燃剂、炭黑、氧化锌、硬脂酸锌和抑烟剂预混合后共同加入到混合料A中，搅拌混合5-10min，加入硫磺和二甲基丙烯酸钙，继续搅拌混合3-8min，得混合料B；

S4、将步骤S3中所得的混合料B经过双螺杆挤出机挤出造粒，即得所需的环保、阻燃橡塑材料。