专利名称：绿色环保阻燃橡胶材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种阻燃橡胶材料及其制备方法。
背景技术：
天然橡胶作为一种性能优良的高分子材料，早已广泛应用于各种领域中，例如电
线、电缆、矿井用的输送带、胶管、电子、电器工业上使用的各种橡胶制品，以及汽车、飞机、
轮船上使用的橡胶制品，医院、车站、电影院、火车车厢等公共场所使用的橡胶板。 绝大多数橡胶制品都是可燃的或易燃的，这是其在应用上的一个严重缺陷，因此，
它们的阻燃化至关重要。传统的卤素类阻燃剂可以达到很好的阻燃效果，但其在燃烧过程
中会释放有毒的卤化氢气体，对人体、环境造成危害；而无机阻燃填料往往需要很高的添加
量才能满足阻燃要求，却影响材料的使用性能。 有机磷系阻燃剂是一种阻燃性能较好的阻燃剂，它具有阻燃增塑双重功能，可代 替卤化系阻燃剂，使阻燃完全实现无卤化，但其对聚合物的物理机械性能影响较大。利用插 层技术制备的有机层状硅酸盐/聚合物纳米复合材料与传统填充聚合物相比，不仅能改善 聚合物基体的力学性能、气体阻隔性能和耐溶剂性能，还具有潜在的阻燃性和燃烧自熄等 特点。 随着人们对环保以及对材料性能要求的提高，开发研制新型有效的、环境友好的 阻燃剂体系已成为研究的热点。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有阻燃剂的缺点，提供一种绿色环保阻燃橡胶材料及 其制备方法。 本发明的绿色环保阻燃橡胶材料的组分和重量份为 橡胶基体100 ;硫化剂2 3 ;促进剂M : 1 1. 5 ;促进剂D :0. 2 0. 4 ;
促进剂TMTD :0. 2 0. 8 ;硬脂酸0. 5 1. 5 ;氧化锌3 5 ;防老剂A :1 2 ;
阻燃剂10-15。 所述及的橡胶基体包括天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶或它们的并 用胶等； 硫化剂为硫磺； 促进剂M的化学名称为2-硫醇基苯并噻唑； 促进剂匿的化学名称为二硫化二硫苯并噻唑； 促进剂TMTD的化学名称为双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物； 防老剂A的化学名称为二芳基仲胺类防老剂； 阻燃剂为有机蒙脱土和三芳基磷酸酯的复配物； 其中，有机蒙脱土三芳基磷酸酯=0.5 1 : l(质量比)； 所述三芳基磷酸酯，可采用商业化的产品，如河北振兴化工有限公司生产的牌号为TCP的产品；有机蒙脱土的制备方法，可采用《聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践》(漆宗能，尚文宇编著，化学工业出版社，2002)报道的方法，具体包括如下步骤
将钠基蒙脱土和有机插层剂浸润于乙醇/水的混和分散剂中，强力搅拌20 30分钟，加热至60 7(TC左右取出，干燥至恒重； 产物经抽滤及清洗，再用AgN03(0. 1摩尔/升)检验，直至不再有白色沉淀即可。
最后，将其于100 12(TC真空干燥2 4小时，取出，即得所述的有机蒙脱土。
其中，钠基蒙脱土 有机插层剂=1 : 0. 5 1 (质量比)；
有机插层剂混和分散剂=1 : 20 30(质量比)； 乙醇水=i : i 3(质量比)； 所述及的钠基蒙脱土为一类非金属层状硅酸盐矿物，主要的矿物成分为含90-95%蒙脱土的层状硅酸盐，其单位晶胞有两层硅氧四面体中间夹带一层硅氧八面体组成，两者之间靠共用氧原子连接。所用的蒙脱土的粒径为20 50ym，厚度为lnm，层间距为0. 1 0. 5nm。 所述及的有机插层剂为季铵盐、季膦盐或咪唑鎗盐，例如二羟乙基三甲基十二烷基溴化铵，可采用商业化的产品，如浙江丰虹粘土有限公司生产的牌号为12-2H的产品；四
丁基溴化膦，可采用商业化的产品，如淮安市天天化工有限公司生产的牌号为TPB的产品；
1-乙基_3-甲基咪唑鎗四氟硼酸盐，可采用商业化的产品，如北京威盛威科技发展有限公司生产的牌号为1021863的产品。 本发明的绿色环保阻燃橡胶材料的制备方法，包括如下步骤 依次将橡胶基体、氧化锌、促进剂、防老剂、阻燃剂和硫化剂等按照上述比例投入开炼机中，在温度为40 6(TC的条件下进行混炼0. 5 0. 8小时，即获得本发明的橡胶。
本发明采用有机磷系阻燃剂一三芳基磷酸酯和有机改性纳米蒙脱土复配制备高效、环保型阻燃剂，并将其应用到天然橡胶体系中，制备绿色环保阻燃橡胶材料。采用GB528-83，GB/T1689-1998，GB/T10707标准测试橡胶的拉伸性能、磨耗性能及阻燃性能。结果表明，所制备的阻燃橡胶，阻燃效果好，力学性能和耐磨性能相对优良，而且生产成本低、易于实施。 对比例1 将3#烟片胶100份；硫磺2份；促进剂M : 1份；促进剂D :0. 2份；促进剂TMTD :0. 2份；硬脂酸0. 5份；氧化锌3份；防老剂A :1份；置于开炼机中，于40°C的温度下进行
混炼0.5小时，得普通橡胶。 橡胶的拉伸性能、磨耗性能及阻燃性能见表1。
实施例1 将1克钠基蒙脱土和0. 5克二羟乙基三甲基十二烷基溴化铵浸润于10克重量浓度为25%乙醇水溶液中，搅拌20分钟，加热至7(TC左右取出干燥至恒重；产物经抽滤及清洗，再用Ag冊3(0. l摩尔/升)检验，直至不再有白色沉淀即可。最后，将其于IO(TC真空干燥4小时，取出，得有机蒙脱土。 将3#烟片胶100份；硫磺2份；促进剂M : 1份；促进剂D :0. 2份；促进剂TMTD :0. 2份；硬脂酸0. 5份；氧化锌3份；防老剂A :1份；有机蒙脱土 5份；三芳基磷酸酯5
份；置于开炼机中，于4(TC的温度下进行混炼0. 8小时，即得本发明的阻燃橡胶。
橡胶的拉伸性能、磨耗性能及阻燃性能见表1。
实施例2 将1克钠基蒙脱土和0. 8克四丁基溴化膦浸润于20克重量浓度为40%乙醇水溶液中，强力搅拌25分钟，加热至65t:左右取出干燥至恒重；产物经抽滤及清洗，再用AgN03(0. 1摩尔/升)检验，直至不再有白色沉淀即可。最后，将其于ll(TC真空干燥3小时，取出，得有机蒙脱土。
将3#烟片胶:100份；硫磺2. 5份；促进剂M :1. 3份；促进剂D :0. 3份；促进剂TMTD :0. 5份；硬脂酸1份；氧化锌4份；防老剂A :1. 5份；有机蒙脱土 5份；三芳基磷酸酯10份；置于开炼机中，于5(TC的温度下进行混炼0. 6小时，即得本发明的阻燃橡胶。
橡胶的拉伸性能、磨耗性能及阻燃性能见表1。
实施例3 将1克钠基蒙脱土和1克1-乙基-3-甲基咪唑鎗四氟硼酸盐浸润于30克重量浓度为50%乙醇水溶液中，强力搅拌30分钟，加热至6(TC左右取出干燥至恒重；产物经抽滤及清洗，再用AgN03(0. 1摩尔/升)检验，直至不再有白色沉淀即可。最后，将其于12(TC真空干燥2小时，取出，得有机蒙脱土 。 将3#烟片胶:100份;硫磺3份;促进剂M :1. 5份;促进剂D :0. 4份;促进剂TMTD :0. 8份；硬脂酸1. 5份；氧化锌5份；防老剂A :2份；有机蒙脱土 10份；三芳基磷酸酯10
份；置于开炼机中，于6(TC的温度下进行混炼0. 5小时，即得本发明的阻燃橡胶。
橡胶的拉伸性能、磨耗性能及阻燃性能见表1。
表1
实施例拉伸强度 /MPa断裂伸长率 /%磨耗体积 /cm3极限氧指数 /%
对比例117. 76800. 2116. 0
实施例117. 56400. 3826. 5
实施例217. 16700. 5532. 5
实施例314. 96200. 5934. 5
权利要求
绿色环保阻燃橡胶材料，其特征在于，组分和重量份为橡胶基体100；硫化剂2～3；促进剂M1～1.5；促进剂D0.2～0.4；促进剂TMTD0.2～0.8；硬脂酸0.5～1.5；氧化锌3～5；防老剂A1～2；阻燃剂10-15。
2. 根据权利要求1所述的绿色环保阻燃橡胶材料，其特征在于，所述的橡胶基体包括 天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶或它们的并用胶。
3. 根据权利要求1所述的绿色环保阻燃橡胶材料，其特征在于，阻燃剂为有机蒙脱土和三芳基磷酸酯的复配物；其中，有机蒙脱土三芳基磷酸酯=0.5 1 : i(质量比)。
4. 根据权利要求1所述的绿色环保阻燃橡胶材料，其特征在于，有机蒙脱土的制备方法，包括如下步骤将钠基蒙脱土和有机插层剂浸润于乙醇/水的混和分散剂中，强力搅拌20 30分钟， 加热至60 7(TC左右取出，干燥至恒重；产物经抽滤及清洗，最后，将其于100 12(TC真空干燥2 4小时，取出，即得所述的 有机蒙脱土；其中，钠基蒙脱土 有机插层剂=i : 0.5 1(质量比)； 有机插层剂混和分散剂=i : 20 30(质量比)； 乙醇水=i : 1 3(质量比)。
5. 根据权利要求4所述的绿色环保阻燃橡胶材料，其特征在于，有机插层剂为季铵盐、季膦盐或咪唑鎗盐。
6. 根据权利要求1 5任一项所述的绿色环保阻燃橡胶材料的制备方法，其特征在于， 包括如下步骤依次将橡胶基体、氧化锌、促进剂、防老剂、阻燃剂和硫化剂等按照上述比例投入开炼 机中在温度为40 6(TC的条件下进行混炼0. 5 0. 8小时，即获得绿色环保阻燃橡胶材 料。
全文摘要
本发明提供了一种绿色环保阻燃橡胶材料及其制备方法，所述绿色环保阻燃橡胶材料，组分和重量份为橡胶基体100；硫化剂2～3；促进剂M1～1.5；促进剂D0.2～0.4；促进剂TMTD0.2～0.8；硬脂酸0.5～1.5；氧化锌3～5；防老剂A1～2；阻燃剂10-15。本发明制备绿色环保阻燃橡胶材料。采用GB 528-83，GB/T1689-1998，GB/T10707标准测试橡胶的拉伸性能、磨耗性能及阻燃性能。结果表明，所制备的阻燃橡胶，阻燃效果好，力学性能和耐磨性能相对优良，而且生产成本低、易于实施。
文档编号C08K13/06GK101792544SQ20101013623
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者仓世娇, 王锦成, 薛烨, 郑晓昱 申请人:上海工程技术大学