专利名称：一种阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种三元乙丙橡胶及其制备方法，具体说，是涉及一种经树枝形有机蒙脱土阻燃剂改性的阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法，属于橡胶材料技术领域。
背景技术：
三元乙丙橡胶(EPDM)是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，由于其具有卓越的耐候性、耐化学性和电性能，被广泛应用于电线电缆、输送带、胶管、车身密封制品以及防水材料等领域，而这些领域均具有较高的阻燃要求，因此，涉及三元乙丙橡胶的阻燃技术已成为人们研究的热点。
通常使用卤素或氢氧化物作为阻燃剂对三元乙丙橡胶进行阻燃改性。但由于卤素阻燃剂在燃烧中会释放出大量有毒烟雾，易使在场人员中毒、窒息并影响视觉和逃生，根据早年的报道，卤素阻燃剂还具有致癌的作用，因此已被很多发达国家禁止使用；虽然氢氧化物集阻燃、抑烟、填充三重功能于一体，燃烧时无毒、无腐蚀性物质产生，原料易得、价廉，但由于其加入量较大，对聚合物的力学和电性能影响严重。近年来聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究发展相当迅速，不论是从学术角度考虑，还是从工业化生产出发，都已引起人们的广泛关注。作为层状硅酸盐的重要品种，蒙脱土在应用过程中必须使其插层或剥离，才能完全显示其独特的阻燃性能。但是，蒙脱土即使插层或剥离并拥有较好的补强效果，若单独使用，其阻燃效果仍不显著。究其原因为阻燃机理为阻隔作用，较为单一，具体表述为纳米层状硅酸盐阻隔了外部热量和氧气向聚合物基体内部的传递和扩散，同时又阻隔了内部可燃挥发物向气相燃烧区的释放。研究结果表明，树枝形有机蒙脱土既可替代或部分替代传统的价格较高、环境不友好以及损害聚合物其它性能的阻燃和补强材料，如:卤素阻燃剂、膨胀型阻燃剂、氢氧化物阻燃剂、白炭黑和炭黑等，又可提高橡胶材料的阻燃和力学等性能(详见中国专利ZL201010022884.2)。但如何使用树枝形有机蒙脱土对三元乙丙橡胶进行改性，实现蒙脱土的可控剥离及其在聚合物基体中的均匀分散和相容性，得到阻燃效果及力学性能均优良的阻燃三元乙丙橡胶，至今未见相关报道。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种采用树枝形有机蒙脱土改性的阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法，以很好地满足三元乙丙橡胶的应用要求。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下:一种阻燃三元乙丙橡胶，由以下组分按如下配比组成:三元乙丙橡胶基体 100重量份；硫化剂2 4重量份；促进剂2 4重量份；阻燃剂I 10重量份；
加工助剂2 6重量份；防老剂3 5重量份；其中的阻燃剂为树枝形有机蒙脱土。作为一种优选方案，所述的硫化剂为硫磺。作为一种优选方案，所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)与二甲基二硫代氨基甲酸钠(促进剂S)的复配物。作为进一步优选方案，所述的促进剂为促进剂M与促进剂S按质量比2:1 6:1组成的复配物。作为一种优选方案，所述的加工助剂为硬脂酸和氧化锌的复配物。作为进一步优选方案，所述的加工助剂为硬脂酸与氧化锌按质量比1:3 3:1组成的复配物。 作为一种优选方案，所述的防老剂为N-异丙基-N’ -苯基对苯二胺。本发明所述的阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，包括如下步骤:a)调节橡胶开炼机的辊筒温度在30 60°C之间，依次将三元乙丙橡胶基体、促进齐U、加工助剂和防老剂投入开炼机中进行混炼均匀；b)调整开炼机的棍距到0.5 1.5mm,加入阻燃剂,捣胶,混炼5 15min ；c)再调整开炼机的辊距到3 5mm，继续混炼，直至形成光滑无隙的胶料；d)将步骤c)所得胶料辊压出片，待胶片在室温下自然冷却后，再次投入开炼机中，加入硫化剂，进行出料、硫化，即得所述的阻燃三元乙丙橡胶。作为一种优选方案，步骤a)中所述的混炼时间为20 30min。作为一种优选方案，步骤c)中所述的混炼时间为10 20min。本发明中所述的树枝形有机蒙脱土，是由有机蒙脱土与丁二胺、丙烯腈在金属催化剂的作用下反应制得，具体制备方法参见中国专利ZL201010022884.2中所述。与现有技术相比，本发明实现了用树枝形有机蒙脱土改性三元乙丙橡胶，得到阻燃和力学等性能均优良的阻燃三元乙丙橡胶，且实现了其中的蒙脱土可控剥离及其在聚合物基体中的均匀分散和与聚合物的良好相容性，降低了阻燃三元乙丙橡胶的门尼粘度，改善了阻燃三元乙丙橡胶的加工性能，不仅在性能上可很好地满足三元乙丙橡胶的应用要求，而且使用安全环保，具有潜在的经济效益和社会意义。
具体实施例方式下面结合实施例和对比例对本发明的技术方案做进一步详细、完整地说明。实施例中所述的有机蒙脱土和树枝形有机蒙脱土均是参照中国专利ZL201010022884.2中所述工艺制备而得。实施例参照GB528-83和GB/T10707标准对所得三元乙丙橡胶的物理机械性能和阻燃性能进行测试。实施例1调节橡胶开炼机的辊筒温度到30°C，依次将IOOg三元乙丙橡胶基体、2g促进剂M、0.5g促进剂S、Ig硬脂酸、Ig氧化锌、3g防老剂(4010NA，化学名为:N_异丙基-N’-苯基对苯二胺)投入开炼机中，混炼均匀(约20min)；调整辊距到0.5mm,加入Ig阻燃剂(树枝形有机蒙脱土)，捣胶，混炼5min ;再调整辊距到3mm，继续混炼(约IOmin)直至形成光滑无隙的胶层；将所得胶料辊压出片，待胶片在室温下自然冷却后(约8h)，再次投入开炼机中，加入2g硫化剂(硫磺)，进行出料、硫化，即得所述的阻燃三元乙丙橡胶。对所得三元乙丙橡胶的拉伸强度、断裂伸长率及极限氧指数的测试数据见表I所
/Jn ο对比例I将IOOg三元乙丙橡胶基体、2g硫磺、2g促进剂M、0.5g促进剂S、Ig有机蒙脱土、Ig硬脂酸、Ig氧化锌及3g防老剂(4010NA，化学名为:N-异丙基-N’ -苯基对苯二胺)投入开炼机中，在30°C下混炼均匀，即得现有的阻燃三元乙丙橡胶。对所得三元乙丙橡胶的拉伸强度、断裂伸长率及极限氧指数的测试数据见表I所
/Jn ο实施例2调节橡胶开炼机的辊筒温度到45°C，依次将IOOg三元乙丙橡胶基体、2.5g促进剂M、0.7g促进剂S、2g硬脂酸、2g氧化锌、4g防老剂(4010NA，化学名为:N_异丙基-N’-苯基对苯二胺)投入开炼机中，混炼均匀(约25min)；调整辊距到1mm，加入5g阻燃剂(树枝形有机蒙脱土)，捣胶，混炼IOmin ;再调整辊距到4_，继续混炼(约15min)直至形成光滑无隙的胶层；将所得胶料辊压·出片，待胶片在室温下自然冷却后(约16h)，再次投入开炼机中，加入3g硫化剂(硫磺)，进行出料、硫化，即得所述的阻燃三元乙丙橡胶。对所得三元乙丙橡胶的拉伸强度、断裂伸长率及极限氧指数的测试数据见表I所
/Jn ο对比例2将IOOg三元乙丙橡胶基体、3g硫磺、2.5g促进剂M、0.7g促进剂S、5g有机蒙脱土、2g硬脂酸、2g氧化锌及4g防老剂(4010NA，化学名为:N_异丙基-N’ -苯基对苯二胺)投入开炼机中，在45°C下混炼均匀，即得现有的阻燃三元乙丙橡胶。对所得三元乙丙橡胶的拉伸强度、断裂伸长率及极限氧指数的测试数据见表I所
/Jn ο实施例3调节橡胶开炼机的辊筒温度到60°C，依次将IOOg三元乙丙橡胶基体、3g促进剂M、
0.9g促进剂S、3g硬脂酸、3g氧化锌、5g防老剂(4010NA，化学名为:N_异丙基-N’ -苯基对苯二胺)投入开炼机中，混炼均匀(约30min)；调整辊距到1.5mm,加入IOg阻燃剂(树枝形有机蒙脱土)，捣胶，混炼15min ;再调整辊距到5mm，继续混炼(约20min)直至形成光滑无隙的胶层；将所得胶料辊压出片，待胶片在室温下自然冷却后(约24h)，再次投入开炼机中，加入4g硫化剂(硫磺)，进行出料、硫化，即得所述的阻燃三元乙丙橡胶。对所得三元乙丙橡胶的拉伸强度、断裂伸长率及极限氧指数的测试数据见表I所
/Jn ο对比例3将IOOg三元乙丙橡胶基体、4g硫磺、3g促进剂M、0.9g促进剂S、IOg有机蒙脱土、3g硬脂酸、3g氧化锌及5g防老剂(4010NA，化学名为:N_异丙基-N’ -苯基对苯二胺)投入开炼机中，在60°C下混炼均匀，即得现有的阻燃三元乙丙橡胶。对所得三元乙丙橡胶的拉伸强度、断裂伸长率及极限氧指数的测试数据见表I所
/Jn ο表I
权利要求
1.一种阻燃三元乙丙橡胶，其特征在于，由以下组分按如下配比组成 三元乙丙橡胶基体 100重量份； 硫化剂2 4重量份； 促进剂2 4重量份； 阻燃剂I 10重量份； 加工助剂2 6重量份； 防老剂3 5重量份； 其中的阻燃剂为树枝形有机蒙脱土。
2.如权利要求I所述的阻燃三元乙丙橡胶，其特征在于所述的硫化剂为硫磺。
3.如权利要求I所述的阻燃三元乙丙橡胶，其特征在于所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)与二甲基二硫代氨基甲酸钠(促进剂S)的复配物。
4.如权利要求3所述的阻燃三元乙丙橡胶，其特征在于所述的促进剂为促进剂M与促进剂S按质量比2:1 6:1组成的复配物。
5.如权利要求I所述的阻燃三元乙丙橡胶，其特征在于所述的加工助剂为硬脂酸和氧化锌的复配物。
6.如权利要求5所述的阻燃三元乙丙橡胶，其特征在于所述的加工助剂为硬脂酸与氧化锌按质量比1:3 3:1组成的复配物。
7.如权利要求I所述的阻燃三元乙丙橡胶，其特征在于所述的防老剂为N-异丙基-N’ -苯基对苯二胺。
8.一种制备权利要求I所述的阻燃三元乙丙橡胶的方法，其特征在于，包括如下步骤 a)调节橡胶开炼机的辊筒温度在30 60°C之间，依次将三元乙丙橡胶基体、促进剂、加工助剂和防老剂投入开炼机中进行混炼均匀； b)调整开炼机的辊距到O.5 I. 5mm，加入阻燃剂，捣胶，混炼5 15min ； c)再调整开炼机的辊距到3 5_，继续混炼，直至形成光滑无隙的胶料； d)将步骤c)所得胶料辊压出片，待胶片在室温下自然冷却后，再次投入开炼机中，力口入硫化剂，进行出料、硫化，即得所述的阻燃三元乙丙橡胶。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于步骤a)中所述的混炼时间为20 30min。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于步骤c)中所述的混炼时间为10 20min。
全文摘要
本发明公开了一种阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法，所述的阻燃三元乙丙橡胶是由100重量份三元乙丙橡胶基体、2～4重量份硫化剂、2～4重量份促进剂、1～10重量份阻燃剂、2～6重量份加工助剂、3～5重量份防老剂组成，其中的阻燃剂为树枝形有机蒙脱土。本发明实现了用树枝形有机蒙脱土改性三元乙丙橡胶，得到阻燃和力学等性能均优良的阻燃三元乙丙橡胶，且实现了其中的蒙脱土可控剥离及其在聚合物基体中的均匀分散和与聚合物的良好相容性，降低了阻燃三元乙丙橡胶的门尼粘度，改善了阻燃三元乙丙橡胶的加工性能，不仅在性能上可很好地满足三元乙丙橡胶的应用要求，而且使用安全环保，具有潜在的经济效益和社会意义。
文档编号C08K13/02GK103254517SQ20131021140
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月30日 优先权日2013年5月30日
发明者王锦成, 杜有成, 潘晨, 孙一博, 赵雯, 赵艺 申请人:上海工程技术大学