专利名称：阻燃型丁苯橡胶材料的制作方法
技术领域：
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种丁苯橡胶材料，尤其涉及一种 阻燃型丁苯橡胶材料。
背景技术：
21世纪的橡胶技术将向着高性能化和功能化方向发展。随着纳米材料的 不断涌现以及橡胶纳米增强理论与技术的不断改进，橡胶纳米复合材料得到了 蓬勃发展。纳米粉体与聚合物复合可以改善聚合物材料的物理性能和功能特 性，特别是当纳米粉体由于自身化学结构和物理特性而具有一些特殊功能时， 对于高粘度状态加工、纳米补强效果显著的橡胶材料，潜力很大。
丁苯橡胶，是由丁二烯和苯乙烯共聚而得到的弹性体。丁苯橡胶的外观呈 浅黄褐色，微带苯乙烯气味。它的线型大分子整体结构呈无定形，不像天然橡 胶那样有结晶化倾向。它的大分子链段中含有双键，可以用硫磺硫化。主要用 作制造各种轮胎、胶管、胶鞋及其他多种橡胶制品。但是，由于丁苯橡胶在空 气中易燃，其应用受到了很大程度上的限制。
氢氧化铝是用量最大和应用最广的无机阻燃添加剂。氢氧化铝作为阻燃 剂，不仅能阻燃，防止发烟、不产生滴下物、不产生有毒气体，而且在橡胶中 分散均匀，加工性能好，具有良好的阻燃作用，尤其可以满足国内电线、电缆 的无卤阻燃的要求。因此，获得较广泛的应用，使用量也在逐年增加。使用范 围热固性塑料、热塑性塑料、合成橡胶、涂料及建材等行业。
氢氧化镁在34(TC 490'C之间分解，热稳定性好，具有良好的阻燃及消 烟效果，特别适宜于加工温度较高的聚烯烃塑料。氢氧化铝和氢氧化镁两者复 合使用能相互补充，其阻燃性能比单独使用效果要好。
黄土，物理性质表现为疏松、多孔隙，极易渗水。黄土颗粒之间结合不紧， 孔隙度一般在40% 50%。典型的黄土未黄灰色或棕黄色的尘土和粉沙细粒组 成，质地均一。黄土的矿物成分有碎屑矿物、粘土矿物及自生矿物3类。碎屑 矿物主要是石英、长石和云母，占碎屑矿物的80%，其次有辉石、角闪石、绿 帘石、绿泥石、磁铁矿等；此外，黄土中碳酸盐矿物含量较多，主要是方解石。粘土矿物主要是伊利石、蒙脱石、高岭石、针铁矿、含水赤铁矿等。黄土的化
学成分以Si02占优势，其次为A1203 、 CaO，再次为Fe203、 MgO、 K20 、 Na20、 FeO、 1102和MnO等。我国黄土的分布十分广泛，面禾只达54万平方 公里，占全国土地面积的百分之六十。由于黄土中含有丰富的卩且燃元素，且具 有无毒、不挥发、抑烟和降低有毒气体的功能，可作为阻燃齐U。
由于纳米黄土粉体具有天然的纳米片层结构，通过简单的复合技术就能剥 离成纳米尺度的片层，均匀分散在聚合物基体中，制得聚合物基乡内米复合材料； 只需很少的填料即可使复合材料具有相当高的强度、弹性模量、尺寸稳定性、 热稳定性及阻隔性能等，因此越来越受到国内外相关行业的重视。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻燃效果好，成本低，无环境污染的阻燃型丁苯 橡胶材料。
本发明的阻燃型丁苯橡胶材料，是由丁苯橡胶材料与阻燃齐u混炼而，其中 阻燃剂采用纳米黄土粉体。
大量实验证明，丁苯橡胶与纳米黄土粉体的质量比在1:0.1 1:5的范围内 时，对丁苯橡胶的物理性能影响不大。
为了进一步提高阻燃性能，本发明采用的阻燃剂也可以由乡内米黄土粉体与 纳米氢氧化铝或/和纳米氢氧化镁复配而得的复合阻燃剂。其酉fi比比例为纳米 黄土粉体与氢氧化镁或丁苯橡胶以1:0.1 1:10的质量比进行复酉己；或纳米黄土 粉体与氢氧化镁、氢氧化铝以1:0.1:0.1 1:10:10的质量比进行复酉己。氢氧化铝、 氢氧化镁不仅可以起到阻燃作用，而且可以起到填充作用。它化]具有热稳定好、 高效、抑烟、阻滴、填充安全、对环境基本无污染等特点，将二者复配，能发 挥这两种无机组分的协同阻燃效应，扩宽有效阻燃温度范围，并显著提高复合 无机阻燃剂的阻燃效率。
本发明采用的丁苯橡胶、纳米黄土粉体、纳米氢氧化铝、乡内米氢氧化镁均 可在市场上购买。其中纳米黄土粉体的粒度为20 50nm，由上海沪正纳米科技 有限公司生产；纳米氢氧化铝、纳米氢氧化镁的粒度为20mn，均由深圳纳米 高科股份有限公司生产。
本发明阻燃型丁苯橡胶材料的制备可以通过机械参混、密》东的方式混炼而 成。采用复合阻燃剂时，可以先以纳米黄土粉体、氢氧化镁或/和氢氧化铝以 机械掺混的方式混合均匀，形成复合阻燃剂，再将丁苯橡胶与复合阻燃剂进行混炼；也可以将丁苯橡胶与纳米黄土粉体、氢氧化镁或/和氢氧化铝直接进行 混炼。
本发明与现有技术相比具有以下优点
1、 本发明的阻燃型丁苯橡胶材料，以纳米黄土粉体或其复配物为阻燃剂 与丁苯橡胶混合密炼而成，具有良好的阻燃性能。经测定本发明的复合阻燃材 料的氧指数可达到28以上，燃烧性能为UL94 V-1~UL94 V-0级。
2、 本发明的阻燃型丁苯橡胶材料，其阻燃剂均属纳米级粉体，在混炼过 程中，能均匀分散在丁苯橡胶基体中，因而具有优异的物理性能。
3、 本发明的黄土复合阻燃剂以无机物为主，燃烧时不产生有毒气体，环 保、无污染。
4、 本发明采用的黄土复合阻燃剂来源广泛，价格低廉，从而大大降低了 阻燃材料的成本，对阻燃材料的工业化生产有巨大的推动作用。
5、 本发明阻燃型丁苯橡胶材料的制备，是以机械参混、密炼而成，生产 工艺简单，成本低。
具体实施例方式
下面通过实例进一步说明阻燃型丁苯橡胶的制备和阻燃效果。
实施例1:将纳米黄土粉体与纳米氢氧化铝按1:1的质量比以机械掺混的 方式充分混合均匀，得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻燃剂与丁苯橡 胶以1:3的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定，其氧指数 可达到28.2，燃烧性能为UL94 V-l级。
实施例2:将纳米黄土粉体与纳米氢氧化镁按1:1的质量比以机械掺混的 方式充分混合均匀，得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻燃剂与丁苯橡 胶以1:3的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定，其氧指数 可达到28.4，燃烧性能为UL94 V-l级。
实施例3:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按1:1:1的质 量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻燃 剂与丁苯橡胶以1:2的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定， 其氧指数可达到28.9，燃烧性能为UL94 V-l级。
实施例4:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按10:1:10的 质量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻 燃剂与丁苯橡胶以1:1的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定，其氧指数可达到29.5，燃烧性能为UL94V-0级。
实施例5:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按5:7:1的质 量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻燃 剂与丁苯橡胶以2:1的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定， 其氧指数可达到33，燃烧性能为UL94 V-0级。
实施例6:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按1:10:5的质 量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻燃 剂与丁苯橡胶以3:1的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定， 其氧指数可达到34.5，燃烧性能为UL94 V-0级。
实施例7:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按1:10:10的 质量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻 燃剂与丁苯橡胶以4:1的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测 定，其氧指数可达到36，燃烧性能为UL94V-0级。
实施例8:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按1:5:8的质 量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻燃 剂与丁苯橡胶以3:1的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定， 其氧指数可达到34，燃烧性能为UL94 V-0级。
实施例9:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按2:1:7的质 量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻燃 剂与丁苯橡胶以2:1的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定， 其氧指数可达到31，燃烧性能为UL94V-0级。
实施例10:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按1:5:5的质 量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻燃 剂与丁苯橡胶以1:1的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定， 其氧指数可达到29.5，燃烧性能为UL94V-0级。
实施例11:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按3:10:4的 质量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻 燃剂与丁苯橡胶以l:2的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测 定，其氧指数可达到28，燃烧性能为UL94V-1级。
实施例12:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按1:7:3的质 量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻燃 剂与丁苯橡胶以1:1的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定，其氧指数可达到29.2，燃烧性能为UL94 V-0级。
实施例13:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按10:7:7的 质量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻 燃剂与丁苯橡胶以2:1的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测 定，其氧指数可达到28，燃烧性能为UL94V-1级。
实施例14:将纳米黄土粉体、纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝按1:6:6的质 量比以机械掺混的方式充分混合得黄土复合阻燃剂；然后将所得黄土复配阻燃 剂与丁苯橡胶以3:1的质量比用橡塑机混炼，得阻燃型丁苯橡胶材料。经测定， 其氧指数可达到32，燃烧性能为UL94 V-0级。
权利要求
1. 一种阻燃型丁苯橡胶材料，是由丁苯橡胶与阻燃剂混炼而成；其特征在于所述阻燃剂为纳米黄土粉体，且丁苯橡胶与纳米黄土粉体的质量比为1∶0.1～1∶5。
2、 如权利要求1所述阻燃型丁苯橡胶材料，其特征在于所述纳米黄土粉体的粒度为20~50nm，所述纳米氢氧化镁与氢氧化铝的粒度为20nm。
3、 如权利要求1或2所述阻燃型丁苯橡胶材料，其特征在于所述阻燃 剂是纳米黄土粉体与纳米氢氧化铝或/和纳米氢氧化镁复配而得的复合阻燃 剂。
4、 如权利要求3所述阻燃型丁苯橡胶材料，其特征在于所述阻燃剂是 由纳米黄土粉体与氢氧化镁以1:0.1-1:10的质量比进行复配。
5、 如权利要求3所述阻燃型丁苯橡胶材料，其特征在于所述阻燃剂是 由纳米黄土粉体与氢氧化铝以1:0.1 1:10的质量比进行复配。
6、 如权利要求3所述阻燃型丁苯橡胶材料，其特征在于所述阻燃剂是 由纳米黄土粉体与氢氧化镁、氢氧化铝以1:0.1:0.1 1:10:10的质量比进行复配。
全文摘要
本发明提供了一种阻燃型丁苯橡胶，是由丁苯橡胶与阻燃剂以机械参混、密炼的方式混炼而成；其中阻燃剂为纳米黄土粉体，也可以是纳米黄土粉体与纳米氢氧化铝或/和纳米氢氧化镁复配而得的复合阻燃剂。本发明采用的阻燃剂均属纳米级粉体，在与丁苯橡胶混炼过程中，能均匀分散在丁苯橡胶基体中，因而具有优异的物理性能。本发明制备的阻燃型丁苯橡胶，价格低廉，环保，阻燃效果好。经测定，其氧指数在28以上，最高可达36，燃烧性能为UL94V-1～UL94 V-0级。
文档编号C08L9/00GK101280075SQ20081001824
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月9日 优先权日2008年5月9日
发明者姬强强, 雷自强 申请人:西北师范大学