一种阻燃改性天然橡胶材料及其制备方法
【专利摘要】一种阻燃改性天然橡胶材料及其制备方法，涉及一种橡胶材料及其制备方法，其原料配方由聚磷酰胺阻燃剂（PPA）、天然橡胶（NR）、环氧化天然橡胶（ENR）、硬脂酸，氧化锌，促进剂CZ，防老剂4010，炭黑，石蜡组成。将一种自制的高效环保阻燃剂PPA接枝到ENR基体上对ENR进行阻燃改性，再将阻燃改性后的ENR以及各种橡胶加工助剂通过混炼添加到NR中，利用ENR与NR的高相容性实现阻燃剂在NR基体中均匀分散；采用本方法制备的天然橡胶具有优异的阻燃性能、机械性能以及良好的热稳定性，并且在很大程度上改善了阻燃剂添加到橡胶基体中引起的机械性能下降问题。适用于轮胎、天然橡胶板材、管材，电线电缆，汽车用橡胶零件等。
【专利说明】
-种阻燃改性天然橡胶材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种橡胶材料及其制备方法，特别是设及一种阻燃改性天然橡胶材料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的不断进步，天然橡胶的用途不断扩大。但是天然橡胶是一种易燃 聚合物材料，运大大限制了其应用范围。所W提高天然橡胶及其制品的阻燃性能是一个亟 待解决的科研问题。在橡胶中添加阻燃剂能有效提高橡胶制品的阻燃性能，目前广泛应用 的阻燃剂大都是面系阻燃剂，虽然阻燃效果较好，但是易产生面化氨等有害气体，造成环境 污染等问题，使其应用受到限制。随着科研人员研究课题逐渐深入，人们发现有机憐氮类膨 胀型阻燃剂具有高效阻燃，清洁环保对聚合物材料力学性能影响低等优势。但是，阻燃剂的 强极性使其与天然橡胶材料基体难W很好的相容。运就使得阻燃剂在聚合物基体内容易发 生迁移，在基体内易团聚分散不均，从而导致橡胶材料的阻燃性能、力学性能大幅度下降。 所W目前急需一种能解决阻燃剂与天然橡胶材料界面相容问题的方法来提高阻燃剂与基 材的相容性，从而提高阻燃天然橡胶材料的阻燃性能、热稳定性W及机械性能。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种阻燃改性天然橡胶材料及其制备方法，本发明采用的 自制的有机憐氮类源一体"膨胀型阻燃剂PPA，可W通过化学键合很好的接枝到环氧化 天然橡胶上，并且能高效阻燃天然橡胶材料，具有优异的阻燃性能、热稳定性W及良好的机 械性能。
[0004] 本发明的目的是通过W下技术方案实现的： 一种阻燃改性天然橡胶材料，所述材料组成成份W质量份数表示如下： 天然橡胶(NR) 50-80;阻燃改性环氧化天然橡胶20-50;硬脂酸1-4;氧化锋3-5;促进 剂CZ 2-4;防老剂4010 1-3;炭黑10-30;硫横1-3;石蜡2-10。
[0005] -种阻燃改性天然橡胶材料制备方法，所述制备方法包括W下步骤： a. 将天然橡胶生胶在开炼机上塑炼IO-ISmin; b. 按照权利要求1中所述质量配比将阻燃改性后的环氧化天然橡胶(ENR) W及其它橡 胶加工助剂添加到天然橡胶中混炼;胶料混炼加料顺序如下:硬脂酸，氧化锋，促进剂CZ， 防老剂4010，炭黑，石蜡，阻燃改性ENR，硫横； C.将上述混炼胶在开炼机上进行打=角包、下片，混炼胶放置2地后使用平板硫化机硫 化，硫化溫度为130-160°C。
[0006] 所述的一种阻燃改性天然橡胶材料制备方法，所述阻燃改性ENR是将阻燃剂PPA通 过化学键合将其接枝到ENR基体上;阻燃改性ENR的合成方法如下： 将20-50姐NR溶解在装有50-80ml甲苯的S口瓶中，后加入10-30g阻燃剂PPA，在50-100 °(：下冷凝回流反应1-化，将产物洗涂干燥，即制得阻燃改性的ENR。
[0007]所述的一种阻燃改性天然橡胶材料制备方法，所述阻燃剂PPA是一种集碳源、酸 源、气源于一体的膨胀性阻燃剂;阻燃剂PPA的合成方法如下： 将季戊四醇与S氯氧憐W1: (1-3)质量比加到装有150-200ml氯代苯和0.5-1.5g氯化 侣的S口瓶中，在氮气保护下60-80°C冷凝回流反应6-lOh，将产物用二氯甲烧洗涂1-3次， 干燥； 将上述产物和二氨基二苯讽W质量比1: (2-5)加入到装有苯的S口瓶中，在氮气保护 下80-100°C冷凝回流反应6-1 Oh，过滤干燥，制得阻燃剂PPA。
[000引本发明的优点与效果是： 1.本发明采用的自制的有机憐氮类源一体"膨胀型阻燃剂PPA，可W通过化学键合 很好的接枝到环氧化天然橡胶上，并且能高效阻燃天然橡胶材料。
[0009] 2.本发明制备的阻燃改性环氧化天然橡胶可W与天然橡胶基体很好的相容，从而 实现阻燃剂在天然橡胶基体中均匀分散。
[0010] 3.本发明公开的阻燃天然橡胶具有优异的阻燃性能、热稳定性W及良好的机械性 能。
[0011] 4.本发明公开的阻燃改性天然橡胶制备工艺简单，选用原料价格低廉，能耗低，易 于生产。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0013] 本发明采用的阻燃改性环氧化天然橡胶自制合成方法如下:将季戊四醇与=氯氧 憐Wl: (1-3)质量比加到装有150-200ml氯代苯和0.5-1.5g氯化侣的S口瓶中，在氮气保护 下60-80°C冷凝回流反应6-lOh，将产物用二氯甲烧洗涂1-3次，干燥。将上述产物和二氨基 二苯讽W质量比1: (2-5)加入到装有苯的S口瓶中，在氮气保护下80-100°C冷凝回流反应 6-lOh，过滤干燥，制得阻燃剂聚憐酷胺。将20-50姐NR溶解在装有50-80ml甲苯的S 口瓶中， 后加入10-30g聚憐酷胺，在50-100°C下冷凝回流反应1-化，将产物洗涂干燥，即制得阻燃改 性的ENR。
[0014] 自制阻燃改性环氧化天然橡胶合成机理如下式：
[0015] 本发明制备方法如下： a.将天然橡胶生胶在开炼机上塑炼l〇-15min。
[0016] b.按照权利要求1中所述质量配比将阻燃改性后的ENRW及其它橡胶加工助剂添 加到橡胶中混炼。胶料混炼加料顺序如下:硬脂酸，ZnO，促进剂CZ，防老剂4010,炭黑，石 蜡，阻燃改性ENR，硫横。
[0017] C.将上述混炼胶在开炼机上进行打=角包、下片，混炼胶放置2地后使用平板硫化 机硫化，硫化溫度为130-160°C。
[001引实施例1 将季戊四醇与S氯氧憐Wl :2.5质量比加到装有200ml氯代苯和Ig氯化侣的S口瓶中， 在氮气保护下60°C冷凝回流反应化，将产物用二氯甲烧洗涂3次，干燥。将上述产物和二氨 基二苯讽W质量比1:2.1加入到装有苯的=口瓶中，在氮气保护下80°C冷凝回流反应lOh， 过滤干燥，制得阻燃剂聚憐酷胺。将23巧NR溶解在装有50-80ml甲苯的S口瓶中，后加入30g 聚憐酷胺，在80°C下冷凝回流反应化，将产物洗涂干燥，即制得阻燃改性的ENR。
[0019] 将天然橡胶生胶在开炼机上塑炼15min。按照一定质量配比将阻燃改性后的ENRW 及其它橡胶加工助剂添加到橡胶中混炼。胶料混炼加料顺序如下：硬脂酸，ZnO，促进剂 CZ，防老剂4010，炭黑，石蜡，阻燃改性ENR，硫横。
[0020] 将上述混炼胶在开炼机上进行打=角包、下片，混炼胶放置2地后使用平板硫化机 硫化，硫化溫度为145 °C。
【主权项】
1. 一种阻燃改性天然橡胶材料，其特征在于，所述材料组成成份以质量份数表示如下： 天然橡胶(NR) 50-80;阻燃改性环氧化天然橡胶20-50;硬脂酸1-4;氧化锌3-5;促进 剂CZ 2-4;防老剂4010 1-3;炭黑10-30;硫磺1-3;石蜡2-10。2. -种阻燃改性天然橡胶材料制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤： a. 将天然橡胶生胶在开炼机上塑炼10_15min; b. 按照权利要求1中所述质量配比将阻燃改性后的环氧化天然橡胶(ENR)以及其它橡 胶加工助剂添加到天然橡胶中混炼;胶料混炼加料顺序如下:硬脂酸，氧化锌，促进剂CZ， 防老剂4010，炭黑，石蜡，阻燃改性ENR，硫磺； c. 将上述混炼胶在开炼机上进行打三角包、下片，混炼胶放置24h后使用平板硫化机硫 化，硫化温度为130-160 °C。3. 根据权利要求2所述的一种阻燃改性天然橡胶材料制备方法，其特征在于，所述阻燃 改性ENR是将阻燃剂PPA通过化学键合将其接枝到ENR基体上；阻燃改性ENR的合成方法如 下： 将20-50gENR溶解在装有50-80ml甲苯的三口瓶中，后加入10-30g阻燃剂PPA，在50-100 °(：下冷凝回流反应l_5h，将产物洗涤干燥，即制得阻燃改性的ENR。4. 根据权利要求2所述的一种阻燃改性天然橡胶材料制备方法，其特征在于，所述阻燃 剂PPA是一种集碳源、酸源、气源于一体的膨胀性阻燃剂;阻燃剂PPA的合成方法如下： 将季戊四醇与三氯氧磷以1: (1-3)质量比加到装有150-200ml氯代苯和0.5-1.5g氯化 铝的三口瓶中，在氮气保护下60-80°C冷凝回流反应6-10h，将产物用二氯甲烷洗涤1-3次， 干燥； 将上述产物和二氨基二苯砜以质量比1: (2-5)加入到装有苯的三口瓶中，在氮气保护 下80-100 °C冷凝回流反应6-1 Oh，过滤干燥，制得阻燃剂PPA。
【文档编号】C08K13/02GK105837872SQ201610396190
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】王娜, 王升, 亢萍
【申请人】沈阳化工大学