基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有机硅橡胶废料的回收利用领域，具体是一种基于有机硅橡胶废料的 拒水微乳剂及制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前高分子材料高聚物已广泛应用于工业生产及日常生活中。大多数高分子材料 高聚物都是易燃的，在可燃固体火灾中占有主导地位。因此阻燃型的高分子材料高聚物成 为材料领域的一个重点研究方向，添加型阻燃剂是目前使用最为广泛的。目前，添加型阻燃 剂的年使用量超过100万吨。其中：（1)无机阻燃剂如氢氧化钾和氢氧化铝虽然同时具有 阻燃和抑烟作用且燃烧时不产生有毒气体和腐蚀性气体，但因所需的添加量较大而严重影 响被阻燃材料的物理、机械性能及加工性能。（2)有机卤系阻燃剂虽然具有高阻燃效率和高 性价比等特点，但因其起阻燃作用的HX是有毒的腐蚀性气体，对环境和人体有害，因此其 应用领域已受到限制，己逐渐被淘汰。（3)无卤阻燃剂（IFR)具有低烟、无毒等优点，IFR 以磷、氮、碳为主要核心成份，在受热时会产生协同阻燃效应；复配的IFR通常以聚磷酸铵 (APP)为酸源，以三聚氰胺（MEL)为发泡剂，以季戊四醇（PER)为成炭剂，受高热时可生成均 匀致密的炭质泡沫层，可隔热、隔氧、抑烟、防熔滴，具有很好的阻燃性能；但该类阻燃剂多 为亲水性的，与高聚物基材相容性差，且所需的添加量较大，影响了阻燃高分子材料高聚物 的物理性能，因此也不能满足高分子材料的需求。（4)有机硅阻燃剂是近年来发展的一种新 型高效、低毒、防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂。有机硅阻燃剂在赋 予基材优异的阻燃性能之外，还能改善基材的加工性能、耐热性能等；但因价格较贵，应用 也受到一定限制。
[0003] 有机硅橡胶由于具有突出的耐高温性能、抗氧化性、耐老化性、耐候性和低温屈挠 性，其应用范围越来越广泛。但是，其原料价格昂贵，且在加工成型和应用中总有废料出现。 这些废料由于经过高温硫化，分子链相互交联，因此不能自然降解；如果不妥善处理，会严 重污染环境。目前，如何回收废料并将其再度合理利用，以实现资源的可持续发展吸引着人 们的目光。
[0004] 另外，现有采用熔融共混法制得含有氮磷类膨胀阻燃剂或者含有氮磷类膨胀阻燃 剂和阻燃增效剂的阻燃聚合物虽然具有低烟无毒和耐溶滴等特性，但阻燃效果仍不够理 想，耐溶滴性还有待提高，也因所需添加的阻燃剂量较大而会使材料的力学性能如拉伸强 度、断裂强度下降，且生产成本较高。
[0005] 本发明为了改善有机硅材料的耐热性和耐候性以及回收废料并将其再度合理利 用，以实现资源的可持续发展，特别提供一种基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂及方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种应用广泛、廉价、环保、阻燃效果好且不影响高分子材 料高聚物力学性能的基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂及方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂，按照重量份的原料为：有机硅橡胶废料 20-40份、有机硅弹性体15-25份、三羟甲基丙烷10-40份、压敏粘合剂1-10份、KH560硅烷 偶联剂2-8份、硫化胺5-20份、偶氮二异丁腈1-10份、氢氧化钾10-25份、聚丙三醇80-120 份、阻燃增效组合物10-20份。
[0008] 作为本发明的进一步方案，所述有机硅弹性体是由A组分和B组分按重量份计 为100:15-120 :10的比例混合制备的双组份固化型橡胶。
[0009] 作为本发明的进一步方案，所述压敏粘合剂是由具有至少一种可交联官能团的丙 烯酸酯聚合物和具有至少一种可交联官能团的液体低聚物的混合物形成。
[0010] 作为本发明的进一步方案，所述阻燃增效组合物按照重量份的组分为：纳米介孔 分子筛1-10份、碳纳米管1-8份、八钼酸铵2-6份、微米氮化硅1-4份。
[0011] 作为本发明的进一步方案，按照重量份的原料为：有机硅橡胶废料25-35份、有机 硅弹性体20-25份、三羟甲基丙烷30-40份、压敏粘合剂6-8份、KH560硅烷偶联剂4-8份、 硫化胺10-15份、偶氮二异丁腈1-6份、氢氧化钾15-25份、聚丙三醇100-120份、阻燃增效 组合物12-18份。
[0012] 作为本发明的进一步方案，按照重量份的原料为：有机硅橡胶废料30份、有机硅 弹性体20份、三羟甲基丙烷30份、压敏粘合剂6份、KH560硅烷偶联剂5份、硫化胺12份、 偶氮二异丁腈5份、氢氧化钾20份、聚丙三醇100份、阻燃增效组合物15份。
[0013] 作为本发明的进一步方案，所述有机硅弹性体的A组分和B组分按重量份比例 为 110:15-120 :10 〇
[0014] 作为本发明的进一步方案，所述阻燃增效组合物按照重量份的组分为：纳米介孔 分子筛1-5份、碳纳米管2-6份、八钼酸铵3-5份、微米氮化硅2-4份。
[0015] 作为本发明的进一步方案，所述阻燃增效组合物按照重量份的组分为：纳米介孔 分子筛3份、碳纳米管4份、八钼酸铵4份、微米氮化硅3份。
[0016] 作为本发明的进一步方案，所述纳米介孔分子筛为MCM-48介孔分子筛或SBA-16 介孔分子筛中的任意一种或两种。
[0017] 本发明还提供一种基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂的制备方法，具体步骤为： (1) 形成如下组分的分散体： A) 有机娃弹性体分散体； B) 有机硅橡胶废料分散体：将有机硅废料橡胶粉碎成粒径不大于2_的颗粒，然后与 KH560硅烷偶联剂、氢氧化钾和单元醇一起加入反应釜； (2) 将步骤（1)形成的分散体混合，在搅拌作用下，加入三羟甲基丙烷、压敏粘合剂、 KH560硅烷偶联剂、硫化胺、偶氮二异丁腈、氢氧化钾、聚丙三醇，微波加热到40-60°C，保温 2-2. 5小时；所述微波加热的功率为1. 0 -1. 2kW，频率为2800-3000MHZ; (3 )将步骤（2 )过滤后加去离子水萃取，静置分离，取下层液体置于反应釜中； (4) 再向反应釜中加入阻燃增效组合物，在搅拌作用下，超声处理0. 5-1. 5小时；所述 超声波处理的功率为150-250W，频率为20-40kHz; (5) 冷却，过滤，洗涤反应产物，加入足量的去离子水，即得到基于有机硅橡胶废料的拒 水微乳剂。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 本发明基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂，回收废料并将其再度合理利用，以实现资 源的可持续发展，同时，本发明提供的产品拒水性能很好，应用广泛，可添加到油墨制剂、罩 光油、木器漆、工业、阻燃剂、抗高温、保护涂层、汽车挡风雨条、炊具、烘焙用具、建筑、线圈、 罐头、塑料涂层、汽车OEM和修补漆、航空、船舶、玻璃涂层或皮革涂层制剂中，可使得上述 产品的阻燃性能显著提高，阻燃性能达到UL-94V-0级，极限氧指数可达38. 5%以上，也可 明显改善上述产品燃烧时的发烟情况、滴落情况以及材料的力学性能(抗拉强度、弯曲强度 和冲击强度。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0020] 实施例1 一种基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂，按照重量份的原料为：有机硅橡胶废料20 份、有机硅弹性体15份、三羟甲基丙烷10份、压敏粘合剂1份、KH560硅烷偶联剂2份、硫 化胺50份、偶氮二异丁腈1份、氢氧化钾10份、聚丙三醇80份、阻燃增效组合物10份；所 述阻燃增效组合物按照重量份的组分为：纳米介孔分子筛1份、碳纳米管1份、八钼酸铵2 份、微米氮化娃1份。
[0021] 所述的基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂的制备方法，具体步骤为： (1) 形成如下组分的分散体： A) 有机娃弹性体分散体； B) 有机硅橡胶废料分散体：将有机硅废料橡胶粉碎成粒径不大于2_的颗粒，然后与 KH560硅烷偶联剂、氢氧化钾和单元醇一起加入反应釜； (2) 将步骤（1)形成的分散体混合，在搅拌作用下，加入三羟甲基丙烷、压敏粘合剂、 KH560硅烷偶联剂、硫化胺、偶氮二异丁腈、氢氧化钾、聚丙三醇，微波加热到40-60°C，保温 2-2. 5小时；所述微波加热的功率为1. 0 -1. 2kW，频率为2800-3000MHZ; (3 )将步骤（2 )过滤后加去离子水萃取，静置分离，取下层液体置于反应釜中； (4) 再向反应釜中加入阻燃增效组合物，在搅拌作用下，超声处理0. 5-1. 5小时；所述 超声波处理的功率为150-250W，频率为20-40kHz; (5) 冷却，过滤，洗涤反应产物，加入足量的去离子水，即得到基于有机硅橡胶废料的拒 水微乳剂。
[0022] 本实施例产品收率为95. 5% ;在马弗炉中300°C灼烧30分钟，失重1. 5%，将产品放 置水中一周不下沉，说明疏水性能很好。
[0023] 实施例2 一种基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂，按照重量份的原料为：有机硅橡胶废料30 份、有机硅弹性体20份、三羟甲基丙烷25份、压敏粘合剂5份、KH560硅烷偶联剂5份、硫 化胺12份、偶氮二异丁腈6份、氢氧化钾18份、聚丙三醇100份、阻燃增效组合物15份；所 述阻燃增效组合物按照重量份的组分为：纳米介孔分子筛6份、碳纳米管5份、八钼酸铵4 份、微米氮化娃3份。
[0024] 所述的基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂的制备方法，具体步骤为： (1) 形成如下组分的分散体： A) 有机娃弹性体分散体； B) 有机硅橡胶废料分散体：将有机硅废料橡胶粉碎成粒径不大于2_的颗粒，然后与 KH560硅烷偶联剂、氢氧化钾和单元醇一起加入反应釜； (2) 将步骤（1)形成的分散体混合，在搅拌作用下，加入三羟甲基丙烷、压敏粘合剂、 KH560硅烷偶联剂、硫化胺、偶氮二异丁腈、氢氧化钾、聚丙三醇，微波加热到40-60°C，保温 2-2. 5小时；所述微波加热的功率为1. 0 -1. 2kW，频率为2800-3000MHZ; (3 )将步骤（2 )过滤后加去离子水萃取，静置分离，取下层液体置于反应釜中； (4) 再向反应釜中加入阻燃增效组合物，在搅拌作用下，超声处理0. 5-1. 5小时；所述 超声波处理的功率为150-250W，频率为20-40kHz; (5) 冷却，过滤，洗涤反应产物，加入足量的去离子水，即得到基于有机硅橡胶废料的拒 水微乳剂。
[0025] 本实施例产品收率为93. 7%;在马弗炉中300°C灼烧30分钟，失重1. 2%，将产品放 置水中一周不下沉，说明疏水性能很好。
[0026] 实施例3 一种基于有机硅橡胶废料的拒水微乳剂，按照重量份的原料为：有机硅橡胶废料40 份、有机硅弹性体25份、三羟甲基丙烷40份、压敏粘合剂10份、KH560硅烷偶联剂8份、硫 化胺20份、偶氮二异丁腈10份、氢氧化钾25份、聚丙三醇120份、阻燃增效组合物20份； 所述阻燃增效组合物按照重量份的组分为：纳米介孔分子筛10份、碳纳米管8份、八钼酸铵 6份、微米氮化娃4份。