一种高强度阻燃型组合物、制备方法及其用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机材料领域，尤其涉及一种阻燃型组合物、制备方法及其用途。
【背景技术】
[0002] 聚乙烯管是世界上使用最广泛的塑料管材之一，聚乙烯管的韧性优异、抗冲击、无 毒，并且聚乙烯管可以容易的通过熔化焊接组装而得到广泛应用。但由于本身的结构问题， 聚乙烯的氧指数低，也就是说易燃烧。
[0003] -般认为塑料燃烧的机理为塑料先受热发生降解，并产生挥发物，留下多孔残渣， 空气中氧通过残渣孔进入塑料中引起进一步氧化反应，残渣一般为碳渣，它吸收周围的辐 射热，产生积累性温升，促进塑料热裂解，最后挥发物引起燃烧形成火焰。也就是分为加热 阶段、降解阶段、分解阶段、点燃阶段和燃烧阶段。
[0004] 塑料可燃性大小取决于：
[0005] 1)塑料的基本化学结构；
[0006] 2)挥发物固有可燃性；
[0007] 3)可燃性物质在气相中的比例。
[0008]目前阻燃剂的阻燃作用机理相应的包括以下几种：
[0009] 1)阻燃剂在燃烧温度下形成不燃保护膜，隔离空气阻燃；
[0010] 2)阻燃剂在中等温度下分解出不燃性气体，稀释可燃性气体，阻止燃烧发生；
[0011] 3)阻燃剂在高温时剧烈分解吸收大量热能，降低环境温度，阻止燃烧继续；
[0012] 4)阻燃剂的分解产物易与活性自由基反应，降低某些自由基的浓度，使燃烧中起 关键作用的连锁反应不能顺利进行。
[0013]用于给水、燃气等市政工程之中埋地管道大多都采用塑料材质的管道。其中需用 到大量的注塑或电熔管件，为确保管道使用安全有保障，管件的阻燃要求较管材的要求更 高，因此研发低成本高阻燃管件用材料至关重要。
[0014]CN103613854A公开了一种阻燃绝缘电缆及其制备方法，所述绝缘电缆的成分包 括：基体橡胶、填充体系、硫化体系、增塑体系、阻燃体系、防老体系和功能性助剂；所述基 体橡胶为三元乙丙橡胶和氯丁橡胶；所述填充体系为炭黑；所述硫化体系为DCP、TAIC、氧 化镁、和季戊四醇；所述增塑体系为环烷油和氯化石蜡-70 ;所述阻燃体系为氢氧化镁、三 氧化二锑、低水硼酸锌；所述防老体系为防老剂4010和RD;所述功能性助剂为防辐照剂和 防水剂。虽然制备出的电缆绝缘材料具有良好的性能，但是其阻燃性及强度还不尽如人意。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的是提供一种高强度阻燃型组合物、制备方法及其用途，用以解决上 述现有技术存在的缺陷和不足。
[0016]为实现上述目的，本发明所述的一种高强度阻燃型组合物，其包括如下重量份的 组分：
[0017]
[0019] 本发明提供的组合物，含有三元乙丙橡胶60-70份，如61份、62份、63份、64份、65 份、66份、67份、68份或69份等；含有氢化丁腈橡胶20-30份，如21份、22份、23份、24份、 25份、26份、27份、28份或29份等；含有玻璃粉5-15份，如6份、8份、10份、12份、13份或 14份等；含有硫化剂1-10份，如2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份或9份等；含有硼化物 阻燃剂10-20份，如11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份等；含有含 卤磷酸酯类阻燃剂20-30份，如21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份或29份 等；含有其他助剂1-5份，如2份、3份、4份或5份等。
[0020] 作为优选的技术方案，本发明提供的高强度阻燃性组合物包括如下重量份的组 分：
[0021]
[0022] 本方法提供的高强度阻燃性组合物，其阻燃剂为含卤磷酸酯类化合物和硼化物阻 燃剂，硼化物阻燃剂与卤化物有协同作用，产生优良的阻燃效果，并且价格低廉；含卤磷酸 酯类化合物与基体相容性好。阻燃剂一般添加量大，因而对塑料的力学性能影响最为突出， 尤其是氢氧化铝，氢氧化镁等无机阻燃剂影响更甚，大量添加会严重影响到聚乙烯的韧性， 含卤磷酸酯类化合物分子中含有卤和磷，本身就有协同作用，同时生产的卤化物还与硼化 物有协同作用，属于多元复合阻燃体系，能够有效降低阻燃剂用量的同时提高阻燃效率。
[0023] 所述硼化物阻燃剂为硼酸锌和/或硼酸钡。
[0024] 所述含卤磷酸酯类阻燃剂选自三（2,3_二溴丙基）磷酸酯和/或磷酸三（2,3_二 氯丙）酯。
[0025] 所述硫化剂为任意比例的DCP、TAIC、氧化镁和季戊四醇的混合物。
[0026] 所述玻璃粉的粒径大小为10-100微米，如20微米、30微米、40微米、50微米、60 微米、70微米、80微米或90微米等。
[0027] 本发明提供的组合物中含有玻璃粉。当温度升高至玻璃粉软化温度时，玻璃粉熔 融形成液相，填充于橡胶之间；随着时间的延长，液相逐渐渗入聚合物网络，冷却固化后，起 到桥连作用，强化聚合物结构。
[0028] 所述其他助剂包括增塑剂、填充剂、功能性助剂和防老化剂。
[0029] 优选地，所述增塑体系为环烷油和氯化石蜡-70;所述填充体系为炭黑；所述防老 体系为防老剂4010和RD;所述功能性助剂为防辐照剂和防水剂。
[0030] 本发明还提供了上述高强度阻燃型组合物的加工方法，包括以下步骤：
[0031] 1)调节注塑机温度至200-350°C;
[0032] 2)将配方量的三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、玻璃粉、硫化剂、硼化物阻燃剂、含卤 磷酸酯类阻燃剂和其他助剂放在一起进行搅拌混合；
[0033] 3)将混合好的塑料混合物放入注塑机中进行凝练加工；
[0034] 4)把从注塑机中加工好的产物进行冷却处理，切粒完成得到阻燃型组合物。
[0035] 本发明提供的组合物能够用于电缆绝缘材料。
[0036] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0037] 本发明的技术方案根据燃烧的各阶段因素，和多种阻燃机理，研发出的复配阻燃 剂构成了多元协同复合阻燃体系，由此制备出的阻燃型组合物，具有阻燃效率高，阻燃剂添 加量少，保留了原材料的优良力学性能，并且成本低，设备和加工工艺简单，具有实际应用 的研发价值。
【具体实施方式】
[0038] 下面通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0039] 本发明所述高强度是指本发明提供的组合物其拉伸强度（MPa)和悬臂梁缺口冲 击强度（KJ/m2)在GB/T1040-2006 和GB/T1043-2008 测试下分别高于 45MPa和 60KJ/m2。
[0040] 实施例1
[0041] 本发明提供的高强度阻燃型组合物，其包括如下重量份的组分：
[0042]
[0043] 上述高强度阻燃型组合物的加工方法如下：
[0044] 1)调节注塑机温度至230°C;
[0045] 2)将配方量的三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、玻璃粉、硫化剂、硼酸锌、三（2, 3-二 溴丙基）磷酸酯、增塑剂和填充剂放在一起进行搅拌混合；
[0046] 3)将混合好的混合物放入注塑机中进行凝练加工；
[0047] 4)把从注塑机中加工好的产物进行冷却处理，切粒完成。
[0048] 实施例2
[0049] 本发明提供的高强度阻燃型组合物，其包括如下重量份的组分：
[0050]
[0051] 加工方法参加实施例1。
[0052] 实施例3
[0053] 本发明提供的高强度阻燃型组合物，其包括如下重量份的组分：
[0054]
[0057] 从表中可以看出，本发明提供的组合物具有优异的阻燃性能，并且力学性能较好， 强度较高。
[0058] 以上所述，仅为本发明的【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，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种高强度阻燃型组合物，其特征在于包括如下重量份的组分： 三元乙丙橡胶 60-70份 氢化丁腈橡胶 20-30份 玻璃粉 5-15份 硫化剂 1-1:0份 硼化物阻燃剂 10-20份 含卤磷酸酯类阻燃剂 20-30份 其他助剂 1-5汾。2. 根据权利要求1所述一种高强度阻燃型组合物，其特征在于包括如下重量份的组 分： 三元乙丙橡胶 63份 氢化丁腈橡胶 25份 玻璃粉 10份 硫化剂 6份 硼化物阻燃剂 12份 含鹵磷酸酯类阻燃剂 27份 其他助剂 5份。3. 根据权利要求1或2所述一种高强度阻燃型组合物，其特征在于所述硼化物阻燃剂 为硼酸锌和/或硼酸钡。4. 根据权利要求1-3之一所述一种阻燃型组合物，其特征在于所述含卤磷酸酯类阻燃 剂选自三（2, 3-二溴丙基）磷酸酯和/或磷酸三（2, 3-二氯丙）酯。5. 根据权利要求1-4之一所述一种高强度阻燃型组合物，其特征在于所述硫化剂为任 意比例的DCP、TAIC、氧化镁和季戊四醇的混合物。6. 根据权利要求1-5之一所述一种高强度阻燃型组合物，其特征在于所述玻璃粉的粒 径大小为10-100微米。7. 根据权利要求1-5之一所述一种高强度阻燃型组合物，其特征在于所述其他助剂包 括增塑剂、填充剂、功能性助剂和防老化剂； 优选地，所述增塑体系为环烷油和氯化石蜡-70 ;所述填充体系为炭黑；所述防老体系 为防老剂4010和RD;所述功能性助剂为防辐照剂和防水剂。8. 根据权利要求1-7任一所述一种高强度阻燃型组合物的制备方法，其特征在于包括 以下步骤： 1) 调节注塑机温度至200~350°C; 2) 将配方量的三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、玻璃粉、硫化剂、硼化物阻燃剂、含卤磷酸 酯类阻燃剂和其他助剂放在一起进行搅拌混合； 3) 将混合好的混合物放入注塑机中进行凝练加工； 4) 把从注塑机中加工好的产物进行冷却处理，切粒完成得到阻燃型组合物。9. 根据权利要求1-7任一所述一种高强度阻燃型组合物，其特征在于所述组合物用于 电缆绝缘材料。
【专利摘要】本发明提供了一种高强度阻燃型组合物、制备方法及其用途，所述高强度阻燃型组合物包括如下重量份的组分：三元乙丙橡胶60-70份；氢化丁腈橡胶20-30份；玻璃粉5-15份；硫化剂1-10份；硼化物阻燃剂10-20份；含卤磷酸酯类阻燃剂20-30份；其他助剂1-5份。本发明的技术方案根据燃烧的各阶段因素，和多种阻燃机理，研发出的复配阻燃剂构成了多元协同复合阻燃体系，由此制备出阻燃型组合物，并且在所述组合物中添加了玻璃粉，具有阻燃效率高，阻燃剂添加量少，力学性能高，成本低，设备和加工工艺简单的优点，具有实际应用的研发价值。
【IPC分类】C08L91/00, C08K5/521, C08L23/16, C08K3/38, C08K13/02, C08L91/06, C08L15/00, C08K3/40, C08K3/04
【公开号】CN105086170
【申请号】CN201510548832
【发明人】徐德生
【申请人】无锡市嘉邦电力管道厂
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月31日