一种复合阻燃剂、综合性能优异的阻燃减振橡胶及其制备方法与流程

文档序号:25957206发布日期:2021-07-20 17:16阅读:206来源:国知局
一种复合阻燃剂、综合性能优异的阻燃减振橡胶及其制备方法与流程

本发明属于阻燃剂领域,尤其涉及一种复合阻燃剂、综合性能优异的阻燃减振橡胶及其制备方法。



背景技术:

目前橡胶工业中,通常采用机械混合法将阻燃剂加入到橡胶中以提升橡胶的阻燃性能。为了使橡胶及其制品满足越来越苛刻的阻燃要求,达到如欧盟轨道车辆防火标准en45545-2r9的热释放速率、烟密度及烟气毒性要求,胶料中通常需要添加大量的阻燃剂,往往会导致胶料力学性能和耐疲劳性能下降、生热和蠕变增大等,严重影响橡胶制品的功能及其使用。

阻燃剂包括无机阻燃剂和有机阻燃剂,其中,无机阻燃剂主要包括硅酸盐类如强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土等,有机阻燃剂主要包括有机磷氮系阻燃剂、笼形低聚硅倍半氧烷等。大多数阻燃剂与橡胶的相互作用较弱,在胶料中不易分散,其阻燃效果不能充分实现。为了使橡胶及其制品达到较为理想的阻燃等级,一般会采用多种阻燃剂复配成为复合阻燃剂。复合阻燃剂是将两种或两种以上的阻燃剂和/或其他材料复合而成,与单一种类的阻燃剂相比,具有阻燃效果相对较高的特点,故广泛应用于橡胶制品阻燃。但常用的复合阻燃剂与橡胶相容性较差,对橡胶及其制品的性能损害亦大。

因此,提升复合阻燃剂与橡胶的相容性,减小其对胶料性能的损害,具有十分重要的意义。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是复合阻燃剂与橡胶相容性较差,对橡胶及其制品的性能损害大,为了克服以上背景技术中提到的不足和缺陷,提供一种复合阻燃剂、综合性能优异的阻燃减振橡胶及其制备方法,加入阻燃改性剂的复合阻燃剂与橡胶相容性良好且对胶料性能损害小,应用在减振橡胶配方中,所制得的减振橡胶性能优良。

为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:

一种复合阻燃剂,所述复合阻燃剂的主要成分包括橡胶、固体阻燃剂和液体阻燃剂,所述复合阻燃剂中还含有阻燃改性剂;所述阻燃改性剂为含有异氰酸酯基、环氧基、三烷氧硅丙基中的一种或多种官能团的二烯类液体橡胶,所述二烯类液体橡胶包括丁二烯系、氯丁二烯系、异戊二烯系、1,3-戊二烯系、环戊二烯系中的至少一种。

主要成分同时有固体阻燃剂和液体阻燃剂,固体阻燃剂保证阻燃效果,液体阻燃剂在不损害阻燃性能的同时可改善加工性能。

本发明的阻燃改性剂官能化二烯类液体橡胶分子中含有的官能基团,如异氰酸酯基、环氧基、三乙氧基硅丙基等,受热下能与阻燃剂分子中的羟基、羧基等含氧官能团以及氨基等作用,形成共价键和/或氢键,从而在阻燃改性剂与阻燃剂之间形成强的结合力,即对阻燃剂进行改性;

优选的,所述阻燃改性剂,含有单端三乙氧基硅丙基官能化液体聚丁二烯、双端三乙氧基硅丙基官能化液体聚丁二烯、三乙氧基硅丙基三官能化液体聚丁二烯、环氧化液体聚丁二烯、双端异氰酸酯基官能化液体聚丁二烯中的至少一种。

官能化二烯类液体橡胶分子中的二烯烃链段,与橡胶相容性较好,且可以参与橡胶的硫化反应,即对橡胶进行改性,制备出的橡胶产品在性能上具有更大优势。丁二烯系产品目前有市售品,可直接购买,无需合成,材料易得。

上述的复合阻燃剂,优选的,所述橡胶包括顺丁橡胶和/或反式丁戊橡胶。复合阻燃剂中选用的顺丁橡胶和反式丁戊橡胶,与减振橡胶配方中的生胶如天然橡胶等具有良好的相容性以及共硫化特性,且顺丁橡胶还可改善胶料的低温性能。

优选的,所述橡胶包括顺丁橡胶和反式丁戊橡胶,顺丁橡胶与反式丁戊橡胶质量比为(60~95):(5~40);更优选的,顺丁橡胶与反式丁戊橡胶质量比为(70~90):(10~30)。

复合阻燃剂中顺丁橡胶与反式丁戊橡胶的配比,会影响复合阻燃剂与减振胶料的相容性以及影响减振胶料的力学性能、低温性能等。该质量比范围内,复合阻燃剂与减振胶料的相容性以及胶料的力学性能、低温性能等的综合效果最佳。

上述的复合阻燃剂,优选的,所述固体阻燃剂包括抑烟剂、成炭剂、磷氮类阻燃剂中的至少一种。所述抑烟剂为硅酸盐类,包括强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土中的至少一种。所述成炭剂包括笼形低聚硅倍半氧烷和/或氧化石墨烯。所述磷氮类阻燃剂包括二乙基次磷酸铝和/或三聚氰胺聚磷酸盐。

更优选的,固体阻燃剂包括抑烟剂、成炭剂和磷氮类阻燃剂。

优选的,所述固体阻燃剂中的抑烟剂与橡胶质量比为(5~100):100,更优选为(30~80):100。所述固体阻燃剂中的成炭剂与橡胶质量比为(2~20):100,更优选为(5~15):100。所述固体阻燃剂中的磷氮类阻燃剂与橡胶质量比为(5~40):100,更优选为(5~30):100。

优选的,所述磷氮类阻燃剂中的二乙基次磷酸铝与三聚氰胺聚磷酸盐的质量比为(1.8~2.2):1;更优选的,质量比为2:1。

上述的复合阻燃剂,优选的,所述液体阻燃剂包括磷酸三辛酯、四溴苯酐酯、间对位磷酸甲苯二苯酯中的至少一种。以上三种液体阻燃剂根据本发明复合阻燃剂的特性优选出,使复合阻燃剂阻燃效果最佳。

上述的复合阻燃剂,优选的,所述固体阻燃剂与橡胶质量比为(12~160):100,更优选为(40~125):100。所述液体阻燃剂与橡胶质量比为(1~30):100,更优选为(5~20):100。所述阻燃改性剂与固体阻燃剂质量比为(1~25):100,更优选为(3~15):100。

作为一个总的发明构思,本发明还提供一种复合阻燃剂的制备方法,在橡胶中加入所述固体阻燃剂、液体阻燃剂和所述阻燃改性剂,采用高温混炼工艺进行混炼,所述混炼温度为130~170℃。所述高温混炼时间为2~30min。

上述的制备方法所用混炼设备优选为开炼机、密炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机中的至少一种。

作为一个总的发明构思,本发明还提供一种综合性能优异的阻燃减振橡胶,所述减振橡胶配方包括生胶、上述的复合阻燃剂、补强填充剂、活性剂、防老剂、促进剂、硫化剂。

优选的,所述生胶包括任意品种、规格的天然橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、氯醚橡胶、聚硫橡胶、丙烯酸酯橡胶、再生橡胶或其不同比例的并用橡胶。所述补强填充剂包括炭黑和/或白炭黑,炭黑包括任意品种、规格的n100系列、n200系列、n300系列、n400系列、n500系列、n600系列、n700系列、n800系列、n900系列、代槽炉黑、天然气槽黑、混气炭黑或其不同比例的并用混合物,白炭黑包括任意品种、规格的沉淀法白炭黑和/或气相法白炭黑;所述活性剂、防老剂、促进剂、硫化剂为常规品种。

优选的,所述复合阻燃剂与生胶的质量比为(40~120):100,更优选为(50~100):100。所述补强填充剂与生胶质量比为(2~50):100,更优选为(5~45):100。其他功能性助剂可参考常规的配比范围进行选择性添加。

复合阻燃剂、生胶、补强填充剂的配比比较重要,活性剂、防老剂、促进剂和硫化剂,依据生胶种类及减振配方不同而不同。

在同一个技术构思下,本发明还提供一种阻燃减振橡胶的制备方法,包括以下步骤:

(1)将橡胶和复合阻燃剂加入混炼机进行一次混炼,温度控制在50~90℃;

(2)加入补强填充剂、活性剂和防老剂继续混炼,温度控制在50~130℃;

(3)将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂混炼,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

本发明的复合阻燃剂,阻燃改性剂在阻燃剂与橡胶之间架起共价键和/或氢键,即“桥键”,增强阻燃剂与橡胶之间的结合力,改善阻燃剂在橡胶基体中的分散性,从而充分实现阻燃剂阻燃橡胶的效果,同时亦能减小对胶料性能的损害。

若复合阻燃剂中不同时含有上述的橡胶、阻燃剂、阻燃改性剂等3种组分,比如不含有橡胶,则复合阻燃剂与减振橡胶配方中的生胶相容性不好,若不含有阻燃改性剂,则不能实现对阻燃剂和橡胶的改性、阻燃剂与橡胶之间的结合力较弱,二者均会导致阻燃剂在生胶中分散较差、阻燃效果不理想;若不含有阻燃剂,则减振橡胶配方中需要额外添加大量阻燃剂来满足阻燃要求,会损害胶料性能。上述3种情况,均不能在阻燃剂与橡胶之间形成共价键和/或氢键,无法通过改善阻燃剂与橡胶之间的相容性来减小对胶料性能的损害。

与现有技术相比,本发明的有益效果为:

(1)本发明中的阻燃改性剂,可以与阻燃剂和橡胶发生反应,在阻燃剂与橡胶之间架起“桥键”,增强阻燃剂与橡胶之间的结合力,改善阻燃剂在橡胶基体中的分散性,从而大大提升复合阻燃剂的阻燃性能。

(2)本发明的复合阻燃剂,与橡胶具有很强的结合性,能够充分实现在橡胶中的阻燃的效果,应用在减振橡胶中,显著改善阻燃减振橡胶配方胶料的力学性能、低温性能、生热性能和耐疲劳性能。

(3)复合阻燃剂采用高温混炼工艺,减振橡胶配方胶料采用常规混炼工艺,在混炼和硫化过程中实现对阻燃剂以及对橡胶的改性,工艺简单,设备通用性高,在橡胶工业领域具有很好的市场应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的复合阻燃剂a的红外谱图。

图2为实施例4提供的复合阻燃剂d的红外谱图。

具体实施方式

为了便于理解本发明,下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1:

一种本发明的复合阻燃剂,包括以下质量份数的各组分:顺丁橡胶75份,反式丁戊橡胶25份,双端三乙氧基硅丙基官能化液体聚丁二烯10份,强威粉20份,滑石粉15份,纳米蒙脱土30份,氧化石墨烯5份,二乙基次磷酸铝20份,三聚氰胺聚磷酸盐10份,磷酸三辛酯10份。

本实施例的复合阻燃剂的制备方法为:将上述质量配比的顺丁橡胶和反式丁戊橡胶加入密炼机中混炼均匀,混炼温度控制在40~80℃;然后加入强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三辛酯和双端三乙氧基硅丙基官能化液体聚丁二烯,160~170℃下混炼5min,排胶冷却,即得到复合阻燃剂,命名为复合阻燃剂a。

图1为本实施例提供的复合阻燃剂a的红外谱图,图中1143.66cm-1处为c-o的伸缩振动特征峰,1104.51cm-1处为si-o的不对称伸缩振动特征峰,967.28cm-1处为si-o的对称伸缩振动特征峰,823.80cm-1处为si-o的变形振动峰,可见阻燃改性剂与阻燃剂和橡胶之间发生了反应,增强阻燃剂与橡胶之间的结合力,复合阻燃剂a改性成功。

按照表1所示配方进行本实施例减振橡胶的胶料制备。对照品1#和2#的减振橡胶产品混炼工艺为:将天然橡胶加入密炼机中,加入活性剂混炼2min,然后加入炭黑n330、白炭黑、强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三辛酯和防老剂继续混炼8min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

本发明3#减振橡胶产品混炼工艺为:将天然橡胶和复合阻燃剂a加入密炼机混炼均匀,混炼温度控制在50~90℃;加入炭黑n330、白炭黑、活性剂和防老剂继续混炼3min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

1#产品和2#产品中加入的强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三辛酯是本发明复合阻燃剂中除阻燃改性剂以外的组成成分,通过加入这些成分来平衡变量,与直接加入复合阻燃剂a的3#产品形成对照,对比三个配方得到的胶料的性能,可以证明阻燃改性剂在复合阻燃剂a中起到的效果,若不含有阻燃改性剂,则不能实现对阻燃剂和橡胶的改性、阻燃剂与橡胶之间的结合力较弱,导致阻燃剂在生胶中分散较差、阻燃效果不理想,同时也证明了复合阻燃剂a对减振橡胶配方的改良效果。

表1天然橡胶减振配方(质量份)

按表1所示配方制备的胶料在150℃下硫化15min,所得硫化胶的性能见表2。复合阻燃剂中的橡胶和改性剂不起阻燃作用,有效阻燃成分为起阻燃作用的固体阻燃剂和液体阻燃剂,即强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三辛酯;由表2可见,在1#产品、2#产品和3#产品中,1#产品含有41份有效阻燃成分,2#产品含有114份有效阻燃成分,3#产品的90份复合阻燃剂a中含有45份有效阻燃成分。与2#产品相比,3#产品的有效阻燃成分用量比2#产品的少,但阻燃性能更好;1#产品和3#产品中有效阻燃成分含量几乎相同,3#产品阻燃性能更好。由此可知,复合阻燃剂a在天然橡胶胶料中的分散性得到改善,具有良好的阻燃效果。采用较小有效阻燃成分用量的复合阻燃剂,阻燃性能即能达到en45545-2r9hl2等级要求(热释放速率≤90kw/m2,烟密度≤600,毒性指数≤1.8),同时可显著改善硫化胶的力学性能、低温性能、生热性能和耐疲劳性能,解决了天然橡胶减振配方阻燃和功能性不能兼顾的问题。

表2天然橡胶减振硫化胶性能

实施例2:

一种本发明的复合阻燃剂,包括以下质量份数的各组分:顺丁橡胶70份,反式丁戊橡胶30份,双端三乙氧基硅丙基官能化液体聚丁二烯10份,强威粉25份,滑石粉15份,纳米蒙脱土40份,氧化石墨烯12份,二乙基次磷酸铝20份,三聚氰胺聚磷酸盐10份,间对位磷酸甲苯二苯酯15份。

本实施例的复合阻燃剂的制备方法为:将上述质量配比的顺丁橡胶和反式丁戊橡胶加入密炼机中混炼均匀,混炼温度控制在40~80℃;然后加入强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、间对位磷酸甲苯二苯酯和双端三乙氧基硅丙基官能化液体聚丁二烯,155~165℃下混炼8min,排胶冷却,即得到复合阻燃剂,命名为复合阻燃剂b。

按照表3所示配方进行本实施例减振橡胶的胶料制备。对照品4#减振橡胶产品混炼工艺为:将天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶加入密炼机中,加入活性剂混炼2min,然后加入炭黑n110、炭黑n330、炭黑n660、强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、间对位磷酸甲苯二苯酯和防老剂继续混炼8min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

本发明5#减振橡胶产品混炼工艺为:将天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶和复合阻燃剂b加入密炼机混炼均匀,混炼温度控制在50~90℃;加入炭黑n110、炭黑n330、炭黑n660、活性剂和防老剂继续混炼3min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

4#产品作为5#产品的对照,证明复合阻燃剂b对减振橡胶配方的改良效果,及阻燃改性剂在复合阻燃剂b中起到的效果。

表3天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶减振配方(质量份)

按表3所示配方制备的胶料在150℃下硫化20min,所得硫化胶的性能见表4。复合阻燃剂中的橡胶和改性剂不起阻燃作用,有效阻燃成分为起阻燃作用的固体阻燃剂和液体阻燃剂(强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、间对位磷酸甲苯二苯酯);5#产品的100份复合阻燃剂b中含有40.5份橡胶,4份改性剂,55.5份有效阻燃成分(起阻燃作用的固体阻燃剂和液体阻燃剂);4#产品中的固体阻燃剂和液体阻燃剂共计55份。因此,4#产品和5#产品的有效阻燃成分用量相同。且橡胶成分不利于阻燃,5#产品即使比4#产品多了顺丁橡胶和反式丁戊橡胶,但性能依然比4#优异。由表4可见,有效阻燃成分相同用量下,复合阻燃剂b在天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶胶料中的分散性得到改善,具有良好的阻燃效果,阻燃性能达到了en45545-2r9hl2等级要求,同时可显著改善硫化胶的力学性能、低温性能、生热性能和耐疲劳性能,解决了天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶减振配方阻燃和功能性不能兼顾的问题。

表4天然橡胶/丁苯橡胶/顺丁橡胶减振硫化胶性能

实施例3:

一种本发明的复合阻燃剂,包括以下质量份数的各组分:顺丁橡胶75份,反式丁戊橡胶25份,三乙氧基硅丙基三官能化液体聚丁二烯9份,强威粉30份,纳米蒙脱土50份,笼形低聚硅倍半氧烷15份,二乙基次磷酸铝16.6份,三聚氰胺聚磷酸盐8.3份,四溴苯酐酯12份。

本实施例的复合阻燃剂的制备方法为:将上述质量配比的顺丁橡胶和反式丁戊橡胶加入密炼机中混炼均匀,混炼温度控制在40~80℃;然后加入强威粉、纳米蒙脱土、笼形低聚硅倍半氧烷、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、四溴苯酐酯和三乙氧基硅丙基三官能化液体聚丁二烯,150~160℃下混炼10min,排胶冷却,即得到复合阻燃剂,命名为复合阻燃剂c。

按照表5所示配方进行本实施例减振橡胶的胶料制备。对照品6#减振橡胶产品混炼工艺为:将异戊橡胶加入密炼机中,加入活性剂混炼2min,然后加入炭黑n550、白炭黑、强威粉、纳米蒙脱土、笼形低聚硅倍半氧烷、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、四溴苯酐酯和防老剂继续混炼7min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

本发明7#减振橡胶产品混炼工艺为:将异戊橡胶和复合阻燃剂c加入密炼机混炼均匀,混炼温度控制在50~90℃;加入炭黑n550、白炭黑、活性剂和防老剂继续混炼3min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

6#产品作为7#产品的对照,证明复合阻燃剂b对减振橡胶配方的改良效果,及阻燃改性剂在复合阻燃剂c中起到的效果。

表5异戊橡胶减振配方(质量份)

按表5所示配方制备的胶料在150℃下硫化15min,所得硫化胶的性能见表6。由表6可见,复合阻燃剂中的橡胶和改性剂不起阻燃作用,有效阻燃成分为起阻燃作用的固体阻燃剂和液体阻燃剂(强威粉、纳米蒙脱土、笼形低聚硅倍半氧烷、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、四溴苯酐酯);6#产品中的固体阻燃剂和液体阻燃剂共计55份;7#产品的100份复合阻燃剂c中含有40.5份橡胶,4份改性剂,54.7份有效阻燃成分(起阻燃作用的固体阻燃剂和液体阻燃剂)。因此,可视作6#产品和7#产品的有效阻燃成分用量相同。有效阻燃成分相同用量下,复合阻燃剂c在异戊橡胶胶料中的分散性得到改善,具有良好的阻燃效果,阻燃性能达到了en45545-2r9hl2等级要求,同时可显著改善硫化胶的力学性能、低温性能、生热性能和耐疲劳性能,解决了异戊橡胶减振配方阻燃和功能性不能兼顾的问题。

表6异戊橡胶减振硫化胶性能

实施例4:

一种本发明的复合阻燃剂,包括以下质量份数的各组分:顺丁橡胶80份,反式丁戊橡胶20份,环氧化液体聚丁二烯6份,滑石粉25份,纳米蒙脱土50份,氧化石墨烯10份,二乙基次磷酸铝13.3份,三聚氰胺聚磷酸盐6.7份,间对位磷酸甲苯二苯酯20份。

本实施例的复合阻燃剂的制备方法为:将上述质量配比的顺丁橡胶和反式丁戊橡胶加入密炼机中混炼均匀,混炼温度控制在40~80℃;然后加入滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、间对位磷酸甲苯二苯酯和环氧化液体聚丁二烯,145~155℃下混炼12min,排胶冷却,即得到复合阻燃剂,命名为复合阻燃剂d。

图2为本实施例提供的复合阻燃剂d的红外谱图,图中1114.66-1087.77cm-1处为si-o-c的不对称伸缩振动特征峰,969.81cm-1处为si-o-c的对称伸缩振动特征峰,912.62cm-1处为环氧基的振动峰,si-o-c特征峰为改性剂中的环氧基团与固体阻燃剂中的硅酸盐类阻燃剂反应形成的,可见阻燃改性剂与阻燃剂和橡胶之间发生了反应,增强阻燃剂与橡胶之间的结合力,复合阻燃剂d改性成功。

按照表7所示配方进行本实施例减振橡胶的胶料制备。对照品8#减振橡胶产品混炼工艺为:将三元乙丙橡胶加入密炼机中,加入活性剂混炼2min,然后加入炭黑n234、天然气槽黑、炭黑n990、滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、间对位磷酸甲苯二苯酯和防老剂继续混炼6min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

本发明9#减振橡胶产品混炼工艺为:将三元乙丙橡胶和复合阻燃剂d加入密炼机混炼均匀,混炼温度控制在50~90℃;加入炭黑n234、天然气槽黑、炭黑n990、活性剂和防老剂继续混炼3min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

8#产品作为9#产品的对照,证明复合阻燃剂d对减振橡胶配方的改良效果,及阻燃改性剂在复合阻燃剂d中起到的效果。

表7三元乙丙橡胶减振配方(质量份)

按表7所示配方制备的胶料在160℃下硫化20min,所得硫化胶的性能见表8。由表8可见,复合阻燃剂中的橡胶和改性剂不起阻燃作用,有效阻燃成分为起阻燃作用的固体阻燃剂和液体阻燃剂(滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、间对位磷酸甲苯二苯酯);8#产品中的固体阻燃剂和液体阻燃剂共计51.1份;9#产品的95份复合阻燃剂d中含有51.4份有效阻燃成分(起阻燃作用的固体阻燃剂和液体阻燃剂)。因此,可视作8#产品和9#产品的有效阻燃成分用量相同。有效阻燃成分相同用量下,复合阻燃剂d在三元乙丙橡胶胶料中的分散性得到改善,具有良好的阻燃效果,阻燃性能达到了en45545-2r9hl2等级要求,同时可显著改善硫化胶的力学性能、低温性能、生热性能和耐疲劳性能,解决了三元乙丙橡胶减振配方阻燃和功能性不能兼顾的问题。

表8三元乙丙橡胶减振硫化胶性能

实施例5:

一种本发明的复合阻燃剂,包括以下质量份数的各组分:顺丁橡胶85份,反式丁戊橡胶15份,双端异氰酸酯基官能化液体聚丁二烯9份,强威粉10份,纳米蒙脱土25份,笼形低聚硅倍半氧烷11份,二乙基次磷酸铝10份,三聚氰胺聚磷酸盐5份,磷酸三辛酯5份。

本实施例的复合阻燃剂的制备方法为:将上述质量配比的顺丁橡胶和反式丁戊橡胶加入密炼机中混炼均匀,混炼温度控制在40~80℃;然后加强威粉、纳米蒙脱土、笼形低聚硅倍半氧烷、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三辛酯和双端异氰酸酯基官能化液体聚丁二烯,140~150℃下混炼15min,排胶冷却,即得到复合阻燃剂,命名为复合阻燃剂e。

按照表9所示配方进行本实施例减振橡胶的胶料制备。对照品10#减振橡胶产品混炼工艺为:将氯丁橡胶/氯醚橡胶加入密炼机中,加入活性剂混炼2min,然后加入炭黑n330、炭黑n880、白炭黑、强威粉、纳米蒙脱土、笼形低聚硅倍半氧烷、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三辛酯和防老剂继续混炼7min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

本发明11#减振橡胶产品混炼工艺为:将氯丁橡胶/氯醚橡胶和复合阻燃剂e加入密炼机混炼均匀,混炼温度控制在50~90℃;加入炭黑n330、炭黑n880、白炭黑、活性剂和防老剂继续混炼3min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

10#产品作为11#产品的对照,证明复合阻燃剂e对减振橡胶配方的改良效果,及阻燃改性剂在复合阻燃剂e中起到的效果。

表9氯丁橡胶/氯醚橡胶减振配方(质量份)

按表9所示配方制备的胶料在150℃下硫化30min,所得硫化胶的性能见表10。由表10可见,复合阻燃剂中的橡胶和改性剂不起阻燃作用,有效阻燃成分为起阻燃作用的固体阻燃剂和液体阻燃剂(强威粉、纳米蒙脱土、笼形低聚硅倍半氧烷、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、磷酸三辛酯);10#产品中的固体阻燃剂和液体阻燃剂共计23份;11#产品的60份复合阻燃剂e中含有22.5份有效阻燃成分。因此,可视作10#产品和11#产品的有效阻燃成分用量相同。有效阻燃成分相同用量下,复合阻燃剂e在氯丁橡胶/氯醚橡胶胶料中的分散性得到改善,具有良好的阻燃效果,阻燃性能达到了en45545-2r9hl2等级要求,同时可显著改善硫化胶的力学性能、低温性能、生热性能和耐疲劳性能,解决了氯丁橡胶/氯醚橡胶减振配方阻燃和功能性不能兼顾的问题。

表10氯丁橡胶/氯醚橡胶减振硫化胶性能

实施例6:

一种本发明的复合阻燃剂,包括以下质量份数的各组分:顺丁橡胶90份,反式丁戊橡胶10份,单端三乙氧基硅丙基官能化液体聚丁二烯14份,强威粉20份,滑石粉20份,纳米蒙脱土40份,笼形低聚硅倍半氧烷7份,二乙基次磷酸铝6.6份,三聚氰胺聚磷酸盐3.7份,四溴苯酐酯9份。

本实施例的复合阻燃剂的制备方法为:将上述质量配比的顺丁橡胶和反式丁戊橡胶加入密炼机中混炼均匀,混炼温度控制在40~80℃;然后加入强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土、笼形低聚硅倍半氧烷、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、四溴苯酐酯和阻燃改性剂,135~145℃下混炼20min,排胶冷却,即得到复合阻燃剂,命名为复合阻燃剂f。

按照表11所示配方进行本实施例减振橡胶的胶料制备。对照品12#减振橡胶产品混炼工艺为:将丁腈橡胶加入密炼机中,加入活性剂混炼2min,然后加入炭黑n440、代槽炭黑s315、强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土、笼形低聚硅倍半氧烷、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、四溴苯酐酯和防老剂继续混炼8min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

本发明13#减振橡胶产品混炼工艺为:将丁腈橡胶和复合阻燃剂f加入密炼机混炼均匀,混炼温度控制在50~90℃;加入炭黑n440、代槽炭黑s315、活性剂和防老剂继续混炼3min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

12#产品作为13#产品的对照,证明复合阻燃剂f对减振橡胶配方的改良效果,及阻燃改性剂在复合阻燃剂f中起到的效果。

表11丁腈橡胶减振配方(质量份)

按表11所示配方制备的胶料在160℃下硫化15min,所得硫化胶的性能见表12。由表12可见,复合阻燃剂中的橡胶和改性剂不起阻燃作用,有效阻燃成分为起阻燃作用的固体阻燃剂和液体阻燃剂(强威粉、滑石粉、纳米蒙脱土、笼形低聚硅倍半氧烷、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、四溴苯酐酯);12#产品中的固体阻燃剂和液体阻燃剂共计41份;13#产品的85份复合阻燃剂f中含有40.9份有效阻燃成分。因此,可视作12#产品和13#产品的有效阻燃成分用量相同。有效阻燃成分相同用量下,复合阻燃剂f在丁腈橡胶胶料中的分散性得到改善,具有良好的阻燃效果,阻燃性能达到了en45545-2r9hl2等级要求,同时可显著改善硫化胶的力学性能、低温性能、生热性能和耐疲劳性能,解决了丁腈橡胶减振配方阻燃和功能性不能兼顾的问题。

表12丁腈橡胶减振硫化胶性能

实施例7:

一种本发明的复合阻燃剂,包括以下质量份数的各组分:顺丁橡胶80份,反式丁戊橡胶20份,双端异氰酸酯基官能化液体聚丁二烯10份,滑石粉25份,纳米蒙脱土50份,氧化石墨烯9份,二乙基次磷酸铝15份,三聚氰胺聚磷酸盐6.8份,间对位磷酸甲苯二苯酯11份。

本实施例的复合阻燃剂的制备方法为:将上述质量配比的顺丁橡胶和反式丁戊橡胶加入密炼机中混炼均匀,混炼温度控制在40~80℃;然后加入滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、间对位磷酸甲苯二苯酯和双端异氰酸酯基官能化液体聚丁二烯,130~140℃下混炼25min,排胶冷却,即得到复合阻燃剂,命名为复合阻燃剂g。

按照表13所示配方进行本实施例减振橡胶的胶料制备。对照品14#减振橡胶产品混炼工艺为:将丁基橡胶加入密炼机中,加入活性剂混炼2min,然后加入混气炭黑、n774、滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、间对位磷酸甲苯二苯酯和防老剂继续混炼6min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

本发明15#减振橡胶产品混炼工艺为:将丁基橡胶和复合阻燃剂g加入密炼机混炼均匀,混炼温度控制在50~90℃;加入混气炭黑、n774、活性剂和防老剂继续混炼3min,混炼温度控制在50~130℃;将混炼胶冷却至50~60℃,加入促进剂和硫化剂,混炼2~3min,混炼温度控制在50~100℃,排胶。

14#产品作为15#产品的对照,证明复合阻燃剂g对减振橡胶配方的改良效果,及阻燃改性剂在复合阻燃剂g中起到的效果。

表13丁基橡胶减振配方(质量份)

按表13所示配方制备的胶料在150℃下硫化20min,所得硫化胶的性能见表14。由表14可见,复合阻燃剂中的橡胶和改性剂不起阻燃作用,有效阻燃成分为起阻燃作用的固体阻燃剂和液体阻燃剂(滑石粉、纳米蒙脱土、氧化石墨烯、二乙基次磷酸铝、三聚氰胺聚磷酸盐、间对位磷酸甲苯二苯酯);14#产品中的固体阻燃剂和液体阻燃剂共计45.7份;15#产品的90份复合阻燃剂g中含有46.3份有效阻燃成分。因此,可视作14#产品和15#产品的有效阻燃成分用量相同。有效阻燃成分相同用量下,复合阻燃剂g在丁基橡胶胶料中的分散性得到改善,具有良好的阻燃效果,阻燃性能达到了en45545-2r9hl2等级要求,同时可显著改善硫化胶的力学性能、低温性能、生热性能和耐疲劳性能,解决了丁基橡胶减振配方阻燃和功能性不能兼顾的问题。

表14丁基橡胶减振硫化胶性能

由上述实施例和对比例可知,本发明提供的含橡胶、阻燃改性剂、固体阻燃剂和液体阻燃剂的复合阻燃剂可以在阻燃剂与橡胶之间架起“桥键”,增强阻燃剂与橡胶之间的结合力,改善阻燃剂在橡胶基体中的分散性,从而充分实现阻燃剂阻燃橡胶的效果,显著改善阻燃减振橡胶配方胶料的力学性能、低温性能、生热性能和耐疲劳性能。

上述只是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。

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