本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法。
背景技术：
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求，在橡胶生产领域，复合橡胶得到了大量推广使用，橡胶复合时，通常会加入一定量的阻燃剂以增加橡胶复合材料的耐热性能。常用的阻燃剂有含卤阻燃剂和无卤阻燃剂，火灾发生时，含卤阻燃剂在阻燃过程中会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次危害，而无卤阻燃剂燃烧时发烟量小，不产生有毒、腐蚀性气体，因此，无卤阻燃剂正有逐步取代含卤阻燃剂趋势。
专利申请公布号cn103172938b的发明专利公开了一种无卤阻燃型三元乙丙橡胶-聚丙烯复合材料，包括以三元乙丙橡胶与聚丙烯为基体，以有机化的密胺焦磷酸盐、季戊四醇、坡缕石黏土的混合物为复配阻燃剂混炼而成。本发明制备的无卤阻燃型三元乙丙橡胶-聚丙烯复合材料，具有很好的阻燃性能、力学性能和耐水性能，有效提高了三元乙丙橡胶-聚丙烯复合材料的综合性能。
但是上述技术方案中提供的一种无卤阻燃型三元乙丙橡胶-聚丙烯复合材料在实际运用时复合材料受热易老化，耐热性有待提高，整体性能得不到保证。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法，通过丁苯乳胶和芳香烃油制备充油橡胶，耐油性和耐寒性好，提高了其整体使用性能，丁苯橡胶和聚碳酸酯作为基体，其基础氧指数高，具有自熄性，并加入多种隔热纤维复合增强基体性能，使用多种无卤阻燃剂复合，大大提高复合材料的阻燃效果，燃烧时不挥发，不产生有毒和腐蚀气体，加入多种改性添加剂，提高复合材料的整体物理性能，该复合材料强度高，弹性好，耐腐蚀、抗氧化，不易老化，使用寿命长，而且抑烟效果好，燃烧安全性能高，以解决背景技术中所提出问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无卤阻燃橡胶复合材料，其中所使用的主料按重量计包括：丁苯乳胶100-150份、芳香烃油20-50份、聚碳酸酯40-70份、增强混料8-12份、阻燃混料20-30份、改性添加剂1-5份、二硫化四甲基秋兰姆0.5-1份和乙烯硫脲0.4-0.8份；
还包括该复合材料的制备方法，其特征在于：其制备具体操作步骤为：
步骤一：取丁苯乳胶100-150份做闪蒸处理，在闪蒸脱除未反应的单体和溶剂以后的胶液中加入芳香烃油20-50份，搅拌均匀，制得充油丁苯乳胶；
步骤二：在步骤一制备的丁苯乳胶内加入聚碳酸酯40-70份和增强混料8-12份，高温环境下将各组分材料融化成乳液，并混合均匀制得橡胶混炼溶液；
步骤三：在步骤二制备的橡胶混炼溶液中加入阻燃混料20-30份和改性添加剂1-6份，中温环境下混合均匀，放置10-12h后，在辊筒上反复混炼至均匀，制得改性橡胶混炼溶液；
步骤四：在步骤三中制备的改性橡胶混炼溶液内加入二硫化四甲基秋兰姆0.5-1份和乙烯硫脲0.4-0.8份，搅拌均匀后，放入模具中，170-180℃环境下首次硫化15-20min，缓慢升温至190-200℃进行二次硫化，1-2h后得无卤阻燃橡胶复合材料成品；
其中，所述增强混料由碳黑、碳化硅纤维和石棉纤维混合制成；
所述阻燃混料由磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂和可膨胀石墨混合制成；
所述改性添加剂包括补强剂、抑烟剂、抗氧剂、稳泡剂、流动剂、偶联剂和紫外线吸收剂。
优选的，所述增强混料的混合重量比设置为石棉纤维：碳黑：碳化硅纤维＝2-3:1:1。
优选的，所述阻燃混料的混合重量比设置为磷酸酯阻燃剂：氢氧化铝阻燃剂：可膨胀石墨＝1:1:2-3。
优选的，所述改性添加剂的混合重量比设置为补强剂：抑烟剂：抗氧剂：稳泡剂：流动剂：偶联剂：紫外线吸收剂＝2：1：0.5：0.5：0.4：0.4：1：0.2。
优选的，所述补强剂设置为粉煤灰型橡胶补强剂、煤矸石粉和云母粉的混合物,所述抑烟剂设置为氧化铝，所述抗氧剂设置为石蜡，所述稳泡剂设置为脂肪族类稳泡剂，所述流动剂设置为聚碳酸酯塑料增流剂，所述偶联剂设置为hd-m4133硅烷偶联剂，所述紫外线吸收剂设置为光稳定剂744。
优选的，所述补强剂的混合重量比设置为粉煤灰型橡胶补强剂：煤矸石粉：云母粉＝1:1:1。
优选的，所述磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂和可膨胀石墨的粒径均设置为10-20um，所述磷酸酯阻燃剂颗粒外侧设有微胶囊壁材，所述微胶囊壁材由天然高分子材料制成。
优选的，所述步骤二中高温环境温度设置为220-230℃，时间设置为30-45min，所述步骤三中中温环境温度设置为80-90℃。
本发明的技术效果和优点：
1、通过丁苯乳胶和芳香烃油制备充油橡胶，耐油性和耐寒性好，提高了其整体使用性能，丁苯橡胶和聚碳酸酯作为基体，其基础氧指数高，具有自熄性，并加入多种隔热纤维复合增强基体性能，使用多种无卤阻燃剂复合，大大提高复合材料的阻燃效果，燃烧时不挥发，不产生有毒和腐蚀气体，加入多种改性添加剂，提高复合材料的整体物理性能，该复合材料强度高，弹性好，耐腐蚀、抗氧化，不易老化，使用寿命长，而且抑烟效果好，燃烧安全性能高；
2、通过加入石棉纤维有效隔热，提高复合材料的耐热性，碳黑和碳化硅纤维在增强复合材料强度的同时还作为发泡剂使用，加热过程中释放co2，在橡胶混炼溶液内形成气泡，随后加入肪族类稳泡剂稳泡，使复合材料含有致密的微小气泡，提高橡胶的弹性，大大提高了橡胶复合材料的耐磨性能和防老化能力，生产工艺简单，快速，便于推广使用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法，其中所使用的主料按重量计包括：丁苯乳胶100份、芳香烃油20份、聚碳酸酯40份、增强混料8份、阻燃混料20份、改性添加剂1份、二硫化四甲基秋兰姆0.5份和乙烯硫脲0.4份，其制备具体操作步骤为：
步骤一：取丁苯乳胶100份做闪蒸处理，在闪蒸脱除未反应的单体和溶剂以后的胶液中加入芳香烃油20份，搅拌均匀，制得充油丁苯乳胶；
步骤二：在步骤一制备的丁苯乳胶内加入聚碳酸酯40份和增强混料8份，高温环境下将各组分材料融化成乳液，温度设置为220℃，时间设置为30min，并混合均匀制得橡胶混炼溶液；
步骤三：在步骤二制备的橡胶混炼溶液中加入阻燃混料20份和改性添加剂1份，中温环境下混合均匀，中温环境温度设置为80℃，放置10h后，在辊筒上反复混炼至均匀，制得改性橡胶混炼溶液；
步骤四：在步骤三中制备的改性橡胶混炼溶液内加入二硫化四甲基秋兰姆0.5份和乙烯硫脲0.4份，搅拌均匀后，放入模具中，170℃环境下首次硫化15min，缓慢升温至190℃进行二次硫化，1h后得无卤阻燃橡胶复合材料成品；
其中，所述增强混料由碳黑、碳化硅纤维和石棉纤维混合制成，所述增强混料的混合重量比设置为石棉纤维：碳黑：碳化硅纤维＝2:1:1；
所述阻燃混料由磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂和可膨胀石墨混合制成，所述阻燃混料的混合重量比设置为磷酸酯阻燃剂：氢氧化铝阻燃剂：可膨胀石墨＝1:1:2，所述磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂和可膨胀石墨的粒径均设置为10um，所述磷酸酯阻燃剂颗粒外侧设有微胶囊壁材，所述微胶囊壁材由天然高分子材料制成；
所述改性添加剂包括补强剂、抑烟剂、抗氧剂、稳泡剂、流动剂、偶联剂和紫外线吸收剂，所述改性添加剂的混合重量比设置为补强剂：抑烟剂：抗氧剂：稳泡剂：流动剂：偶联剂：紫外线吸收剂＝2：1：0.5：0.5：0.4：0.4：1：0.2，所述补强剂设置为粉煤灰型橡胶补强剂、煤矸石粉和云母粉的混合物,且补强剂的混合重量比设置为粉煤灰型橡胶补强剂：煤矸石粉：云母粉＝1:1:1，所述抑烟剂设置为氧化铝，所述抗氧剂设置为石蜡，所述稳泡剂设置为脂肪族类稳泡剂，所述流动剂设置为聚碳酸酯塑料增流剂，所述偶联剂设置为hd-m4133硅烷偶联剂，所述紫外线吸收剂设置为光稳定剂744。
本实施例中制备的无卤阻燃橡胶复合材料强度高，弹性性能优越，回弹力好，内部结构质地均匀，气泡微孔致密均匀，且本实施例中制备的无卤阻燃橡胶复合材料防水，耐酸碱侵蚀，能够减少紫外线伤害，抗氧化性能高，另外本实施例中通过对制备的无卤阻燃橡胶复合材料进行了强度测试和热分解测试，结果显示该复合材料的抗拉强度为39.8mpa，断裂伸长率为11.9％，氧指数为33.9％，初始热分解温度为320℃，最大热分解温度为475℃，整体性能优于同类型现有产品。
实施例2：
本发明提供了一种无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法，其中所使用的主料按重量计包括：丁苯乳胶120份、芳香烃油30份、聚碳酸酯50份、增强混料10份、阻燃混料25份、改性添加剂3份、二硫化四甲基秋兰姆0.7份和乙烯硫脲0.6份，其制备具体操作步骤为：
步骤一：取丁苯乳胶120份做闪蒸处理，在闪蒸脱除未反应的单体和溶剂以后的胶液中加入芳香烃油30份，搅拌均匀，制得充油丁苯乳胶；
步骤二：在步骤一制备的丁苯乳胶内加入聚碳酸酯50份和增强混料10份，高温环境下将各组分材料融化成乳液，温度设置为225℃，时间设置为40min，并混合均匀制得橡胶混炼溶液；
步骤三：在步骤二制备的橡胶混炼溶液中加入阻燃混料25份和改性添加剂4份，中温环境下混合均匀，中温环境温度设置为85℃，放置11h后，在辊筒上反复混炼至均匀，制得改性橡胶混炼溶液；
步骤四：在步骤三中制备的改性橡胶混炼溶液内加入二硫化四甲基秋兰姆0.7份和乙烯硫脲0.6份，搅拌均匀后，放入模具中，175℃环境下首次硫化18min，缓慢升温至195℃进行二次硫化，1.5h后得无卤阻燃橡胶复合材料成品；
其中，所述增强混料由碳黑、碳化硅纤维和石棉纤维混合制成，所述增强混料的混合重量比设置为石棉纤维：碳黑：碳化硅纤维＝2.5:1:1；
所述阻燃混料由磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂和可膨胀石墨混合制成，所述阻燃混料的混合重量比设置为磷酸酯阻燃剂：氢氧化铝阻燃剂：可膨胀石墨＝1:1:2.5，所述磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂和可膨胀石墨的粒径均设置为15um，所述磷酸酯阻燃剂颗粒外侧设有微胶囊壁材，所述微胶囊壁材由天然高分子材料制成；
所述改性添加剂包括补强剂、抑烟剂、抗氧剂、稳泡剂、流动剂、偶联剂和紫外线吸收剂，所述改性添加剂的混合重量比设置为补强剂：抑烟剂：抗氧剂：稳泡剂：流动剂：偶联剂：紫外线吸收剂＝2：1：0.5：0.5：0.4：0.4：1：0.2，所述补强剂设置为粉煤灰型橡胶补强剂、煤矸石粉和云母粉的混合物,且补强剂的混合重量比设置为粉煤灰型橡胶补强剂：煤矸石粉：云母粉＝1:1:1，所述抑烟剂设置为氧化铝，所述抗氧剂设置为石蜡，所述稳泡剂设置为脂肪族类稳泡剂，所述流动剂设置为聚碳酸酯塑料增流剂，所述偶联剂设置为hd-m4133硅烷偶联剂，所述紫外线吸收剂设置为光稳定剂744。
对比实施例1，本实施例中制备的无卤阻燃橡胶复合材料强度高，弹性性能优越，回弹力好，内部结构质地均匀，气泡微孔致密均匀，且本实施例中制备的无卤阻燃橡胶复合材料防水，耐酸碱侵蚀，能够减少紫外线伤害，抗氧化性能高，另外本实施例中通过对制备的无卤阻燃橡胶复合材料进行了强度测试和热分解测试，结果显示该复合材料的抗拉强度为42.2mpa，断裂伸长率为12.0％，氧指数为40.1％，初始热分解温度为326℃，最大热分解温度为479℃，整体性能优于同类型现有产品。
实施例3：
本发明提供了一种无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法，其中所使用的主料按重量计包括：丁苯乳胶140份、芳香烃油40份、聚碳酸酯60份、增强混料10份、阻燃混料25份、改性添加剂4份、二硫化四甲基秋兰姆0.8份和乙烯硫脲0.6份，其制备具体操作步骤为：
步骤一：取丁苯乳胶140份做闪蒸处理，在闪蒸脱除未反应的单体和溶剂以后的胶液中加入芳香烃油40份，搅拌均匀，制得充油丁苯乳胶；
步骤二：在步骤一制备的丁苯乳胶内加入聚碳酸酯60份和增强混料12份，高温环境下将各组分材料融化成乳液，温度设置为230℃，时间设置为45min，并混合均匀制得橡胶混炼溶液；
步骤三：在步骤二制备的橡胶混炼溶液中加入阻燃混料30份和改性添加剂6份，中温环境下混合均匀，中温环境温度设置为90℃，放置12h后，在辊筒上反复混炼至均匀，制得改性橡胶混炼溶液；
步骤四：在步骤三中制备的改性橡胶混炼溶液内加入二硫化四甲基秋兰姆1份和乙烯硫脲0.8份，搅拌均匀后，放入模具中，180℃环境下首次硫化20min，缓慢升温至200℃进行二次硫化，2h后得无卤阻燃橡胶复合材料成品；
其中，所述增强混料由碳黑、碳化硅纤维和石棉纤维混合制成，所述增强混料的混合重量比设置为石棉纤维：碳黑：碳化硅纤维＝3:1:1；
步骤四：在步骤三中制备的改性橡胶混炼溶液内加入二硫化四甲基秋兰姆0.8份和乙烯硫脲0.6份，搅拌均匀后，放入模具中，175℃环境下首次硫化18min，缓慢升温至195℃进行二次硫化，1.5h后得无卤阻燃橡胶复合材料成品；
所述改性添加剂包括补强剂、抑烟剂、抗氧剂、稳泡剂、流动剂、偶联剂和紫外线吸收剂，所述改性添加剂的混合重量比设置为补强剂：抑烟剂：抗氧剂：稳泡剂：流动剂：偶联剂：紫外线吸收剂＝2：1：0.5：0.5：0.4：0.4：1：0.2，所述补强剂设置为粉煤灰型橡胶补强剂、煤矸石粉和云母粉的混合物,且补强剂的混合重量比设置为粉煤灰型橡胶补强剂：煤矸石粉：云母粉＝1:1:1，所述抑烟剂设置为氧化铝，所述抗氧剂设置为石蜡，所述稳泡剂设置为脂肪族类稳泡剂，所述流动剂设置为聚碳酸酯塑料增流剂，所述偶联剂设置为hd-m4133硅烷偶联剂，所述紫外线吸收剂设置为光稳定剂744。
对比实施例1和2，本实施例中制备的无卤阻燃橡胶复合材料强度高，弹性性能优越，回弹力好，内部结构质地均匀，气泡微孔致密均匀，且本实施例中制备的无卤阻燃橡胶复合材料防水，耐酸碱侵蚀，能够减少紫外线伤害，抗氧化性能高，另外本实施例中通过对制备的无卤阻燃橡胶复合材料进行了强度测试和热分解测试，结果显示该复合材料的抗拉强度为40.6mpa，断裂伸长率为12.0％，氧指数为40.0％，初始热分解温度为324℃，最大热分解温度为478℃，整体性能优于同类型现有产品。
实施例4：
本发明提供了一种无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法，其中所使用的主料按重量计包括：丁苯乳胶150份、芳香烃油50份、聚碳酸酯70份、增强混料12份、阻燃混料30份、改性添加剂5份、二硫化四甲基秋兰姆1份和乙烯硫脲0.8份，其制备具体操作步骤为：
步骤一：取丁苯乳胶150份做闪蒸处理，在闪蒸脱除未反应的单体和溶剂以后的胶液中加入芳香烃油50份，搅拌均匀，制得充油丁苯乳胶；
步骤二：在步骤一制备的丁苯乳胶内加入聚碳酸酯70份和增强混料12份，高温环境下将各组分材料融化成乳液，温度设置为230℃，时间设置为45min，并混合均匀制得橡胶混炼溶液；
步骤三：在步骤二制备的橡胶混炼溶液中加入阻燃混料30份和改性添加剂6份，中温环境下混合均匀，中温环境温度设置为90℃，放置12h后，在辊筒上反复混炼至均匀，制得改性橡胶混炼溶液；
步骤四：在步骤三中制备的改性橡胶混炼溶液内加入二硫化四甲基秋兰姆1份和乙烯硫脲0.8份，搅拌均匀后，放入模具中，180℃环境下首次硫化20min，缓慢升温至200℃进行二次硫化，2h后得无卤阻燃橡胶复合材料成品；
其中，所述增强混料由碳黑、碳化硅纤维和石棉纤维混合制成，所述增强混料的混合重量比设置为石棉纤维：碳黑：碳化硅纤维＝3:1:1；
所述阻燃混料由磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂和可膨胀石墨混合制成，所述阻燃混料的混合重量比设置为磷酸酯阻燃剂：氢氧化铝阻燃剂：可膨胀石墨＝1:1:3，所述磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂和可膨胀石墨的粒径均设置为20um，所述磷酸酯阻燃剂颗粒外侧设有微胶囊壁材，所述微胶囊壁材由天然高分子材料制成；
所述改性添加剂包括补强剂、抑烟剂、抗氧剂、稳泡剂、流动剂、偶联剂和紫外线吸收剂，所述改性添加剂的混合重量比设置为补强剂：抑烟剂：抗氧剂：稳泡剂：流动剂：偶联剂：紫外线吸收剂＝2：1：0.5：0.5：0.4：0.4：1：0.2，所述补强剂设置为粉煤灰型橡胶补强剂、煤矸石粉和云母粉的混合物,且补强剂的混合重量比设置为粉煤灰型橡胶补强剂：煤矸石粉：云母粉＝1:1:1，所述抑烟剂设置为氧化铝，所述抗氧剂设置为石蜡，所述稳泡剂设置为脂肪族类稳泡剂，所述流动剂设置为聚碳酸酯塑料增流剂，所述偶联剂设置为hd-m4133硅烷偶联剂，所述紫外线吸收剂设置为光稳定剂744。
对比实施例1和2，本实施例中制备的无卤阻燃橡胶复合材料强度高，弹性性能优越，回弹力好，内部结构质地均匀，气泡微孔致密均匀，且本实施例中制备的无卤阻燃橡胶复合材料防水，耐酸碱侵蚀，能够减少紫外线伤害，抗氧化性能高，另外本实施例中通过对制备的无卤阻燃橡胶复合材料进行了强度测试和热分解测试，结果显示该复合材料的抗拉强度为40.6mpa，断裂伸长率为12.0％，氧指数为40.0％，初始热分解温度为324℃，最大热分解温度为478℃，整体性能优于同类型现有产品。
根据实施例1-3得出下表：
由上表可知，实施例3中原材料比例适中，加工温度适中，该加工工艺实施例中制备的无卤阻燃橡胶复合材料氧指数最高，初始热分解和最大热分解温度均为最大温度，且该复合材料的抗拉强度和断裂伸长率最优，整体性能最佳，适用于该工艺的配比生产，另外以丁苯乳胶和芳香烃油制备充油橡胶，节省生胶使用量，便于配合剂的加入和混合，使橡胶的可塑性大、收缩性小，加工速度快，该充油橡胶耐油性和耐寒性好，提高了整体使用性能，丁苯橡胶和聚碳酸酯作为基体，其基础氧指数高，具有自熄性，并加入碳化硅纤维、碳黑和石棉纤维作为复合物增强基体性能，使用磷酸酯阻燃剂、氢氧化铝阻燃剂和可膨胀石墨多种无卤阻燃剂复合，大大提高复合材料的阻燃效果，燃烧时不挥发，不产生有毒和腐蚀气体，加入多种改性添加剂，提高复合材料的整体物理性能，该复合材料强度高，弹性好，耐腐蚀、抗氧化，不易老化，使用寿命长，而且抑烟效果好，燃烧安全性能高。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。