本发明涉及一种三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体,属于高分子材料。
背景技术:
1、三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体既具有弹性体的优良物理力学性能,又具有塑料的优良加工特性,易于成型加工,又可回收重复利用,节能环保,是最广泛使用的一类热塑性弹性体,随着三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性材料应用范围的不断扩大,该种弹性体作为“第三代橡胶”逐渐替代传统的热固性橡胶,但因其易燃且放出大量烟气,从而限制了其应用范围。
2、三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性材料的阻燃主要有含卤阻燃体系和无卤阻燃体系,目前因含卤阻燃体系受到环保法规的种种限制,无卤阻燃体系受到越来越多的关注,但无卤阻燃体系大多需要填充大量的无机填料,这会造成弹性体力学性能的严重下降,因此无卤阻燃体系应用上仍受到很大的限制。
3、中国专利cn102786742a公开了一种氮磷体系无卤阻燃tpv材料,该材料是由epdm(三元乙丙橡胶)、pp(聚丙烯)、石蜡油、硫化剂先在混炼机中进行混炼,然后在双螺杆挤出机中进行动态硫化制成半成品粒子,半成品粒子中加入sebs(以聚苯乙烯为末端段,以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物)、氮磷阻燃剂、色母粒进行混合,最后通过水下切粒设备进行切粒制得。该材料阻燃等级可达到ul94v-3(3.0mm),但其拉伸强度也只有4.5~5.5mpa。中国专利cn103172938a公开了一种无卤阻燃型三元乙丙橡胶-聚丙烯复合材料的制备方法,是以三元乙丙橡胶与聚丙烯为基体,以有机化的密胺焦磷酸盐、季戊四醇、坡缕石黏土的混合物为复配阻燃剂混炼而成。该发明所得复合材料的阻燃性能较好,但是弹性体的力学性能很差。
4、从以上论述可以看出,开发力学性能好的无卤阻燃三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体是tpv(热塑性硫化橡胶)行业亟待解决的关键问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的不足,本发明提供一种三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体,实现以下发明目的:制备出阻燃性能佳、力学性能好的三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体。
2、为实现上述发明目的,本发明采取以下技术方案:
3、一种三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体,所述三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体的制备方法包括植酸改性海泡石的制备、复合阻燃剂的制备、密炼、双螺杆动态硫化4个步骤;
4、以下是对上述技术方案的进一步改进:
5、步骤1、植酸改性海泡石的制备
6、将海泡石浸没入质量浓度20~35wt%硝酸水溶液中,浸渍3~6小时后,离心分离,除去上清液后,用去离子水将沉淀物洗涤至洗出液呈中性,70~90℃下干燥5~9小时后得到酸处理的海泡石,然后将酸处理的海泡石、丙酮、植酸按质量比20~45:90~130:15~29混合后,静置40~53小时后,离心分离除去上清液,沉淀物在30~50℃下真空干燥1~3小时得到植酸改性海泡石;
7、所述海泡石的粒径为0.01~30微米。
8、步骤2、复合阻燃剂的制备
9、将植酸改性海泡石、二乙基次膦酸铝粉末、无水乙醇、硅烷偶联剂按质量比30~52:24~40:130~150:5~8混合后,在85~115℃下恒温回流搅拌5~10小时,然后在-0.09~-0.1mpa、75~95℃条件下旋蒸2~3.5小时,除去乙醇后,得到的固体粉末即为复合阻燃剂;
10、所述二乙基次膦酸铝粉末的粒径为1~40微米;
11、所述硅烷偶联剂为kh792、kh602、kh570中的一种。
12、步骤3、密炼
13、将复合阻燃剂、三元乙丙橡胶、聚丙烯、环烷油、过氧化二异丙苯、抗氧剂1010、聚乙烯蜡按质量比30~54:70~95:25~40:10~20:1~4:0.1~0.5:0.8~1.5混合后,投入密炼机,在100~115℃、80~100转/分条件下密炼9~17分钟后出料得到块状胶料。
14、步骤4、双螺杆动态硫化
15、将块状胶料略微粉碎后投入双螺杆挤出机中进行动态硫化,控制料筒温度为一区160~180℃,二区为180~190℃,三区为185~200℃,四区为205~220℃,五区为215~225℃,六区为215~225℃,螺杆转速100~130转/分,机头熔体压力为1.8~3.2mpa,喂料速度为30~60千克/小时,机头挤出后进入水下切粒机造粒,得到的粒子经80~95℃干燥2~3.5小时后得到三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体成品。
16、与现有技术相比,本发明取得以下有益效果:
17、1、本发明用磷含量高达28%的植酸来改性海泡石,植酸与海泡石内部孔壁存在氢键作用和金属离子的螯合作用,能够大量的紧密的化学吸附在海泡石内部微孔中,在三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体燃烧时,植酸的释放能够吸收大量燃烧热,另外植酸中磷元素的凝聚相阻燃作用也有阻隔热量进一步向三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体基体内部渗透的作用,从而大幅提高了三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体的阻燃性能;
18、2、本发明加入的二乙基次膦酸铝粉末能与植酸改性海泡石产生阻燃协同效应,二者能够促进三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体的结炭反应,从而提高氧指数;
19、3、本发明加入的植酸来改性海泡石提高阻燃性能的同时还能够增强三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体的力学性能;
20、4、本发明得到的三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体,拉伸强度9.7~10.3mpa,断裂伸长率492~537%,阻燃级别为v-0,氧指数30.4~31.3。
1.一种三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体,其特征在于:
2.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体,其特征在于:
3.根据权利要求1所述的三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体,其特征在于:
4.根据权利要求3所述的三元乙丙橡胶-聚丙烯热塑性弹性体,其特征在于: