一种三元乙丙橡胶用无卤阻燃母粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种三元乙丙橡胶用无卤阻燃母粒及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 三元乙丙橡胶（Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM)具有良好的耐热和耐 臭氧性能，普遍用于制作汽车耐热橡胶零部件、密封件、防水卷材等在静态下使用的橡胶 制品。EPDM属于非自补强性橡胶，通常所用到的EPDM材料都是加入过炭黑等补强剂进行补 强后的产品，其具有较好的综合性能，同时炭黑等惰性填料在EPDM中也可以起到降低成本 和改善加工工艺性能的作用。
[0003] 纯胶的氧指数只有19%左右，加入炭黑补强后的EPDM阻燃性能也不行，在很多情 况下都是不能满足阻燃要求的，为此必须开发具有阻燃性的三元乙丙橡胶材料，以满足其 使用要求。含卤体系阻燃剂虽具有优良的阻燃性能，但燃烧时释放出大量烟气和有毒或腐 蚀性的卤化氢，易造成"二次污染"和臭氧层破坏。无机磷系阻燃剂，例如红磷，阻燃效率 高，添加很少的量就能达到阻燃要求，但存在易吸湿，加工危险系数高等缺点。膨胀型阻燃 剂（IFR)的吸湿性较好，阻燃效果好，但阻燃效率和红磷相比还是较低。氢氧化铝和氢氧化 镁类金属氢氧化物阻燃剂的抑烟效果好，但阻燃效率极低，通常要达到阻燃级别添加量需 达到50% (重量）及以上。且橡胶的加工工艺通常是开炼后再硫化，直接在开炼过程中添加 粉末状的阻燃剂会导致粉尘过大，且无法避免添加效率低的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在克服现有技术中制备阻燃三元乙丙橡胶材料时存在的各种问题，提供 一种三元乙丙橡胶用无卤阻燃母粒。
[0005] 本发明的另一目的是提供上述三元乙丙橡胶用无卤阻燃母粒的制备方法。
[0006] 为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是： 一种三元乙丙橡胶用无卤阻燃母粒，按重量百分比计，原料配方中包括以下组分：载体 树脂5%~20%、复配阻燃体系75%~90%、抗氧剂0. 5%~3%、润滑剂2%~5%和表面改性剂 0. 5%~2%;其中，所述载体树脂为熔融指数在1~20g/10min的线性低密度聚乙烯（LDPE) 或者熔融指数在2~20g/10min的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA)或者二者的混合；所述复 配阻燃体系由阻燃剂、成炭剂、抑烟剂和协效剂组成，阻燃剂和成炭剂按质量比1~2:1构 成主阻燃成分，抑烟剂和协效剂按质量比3~5:1构成辅阻燃成分，主阻燃成分与辅阻燃成 分的质量比为2~3:1;所述阻燃剂为微胶囊化红磷、微胶囊化聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸类 化合物和三聚氰胺氰尿酸盐（MCA)中的一种或几种的组合。
[0007] 优选地，所述成炭剂为季戊四醇笼状磷酸酯（PEPA)、季戊四醇（PER)、双季戊四醇 (DPER)、三嗪成炭剂（CFA)和焦磷酸哌嗪中的一种或几种的混合。
[0008] 优选地，所述抑烟剂为氢氧化镁、氢氧化铝和层状双氢氧化物（LDH)中的一种或几 种的混合。
[0009] 优选地，所述协效剂为4A分子筛、碳纳米管、石墨烯、可膨胀石墨（EG)、有机蒙脱 土、硅藻土、硼酸锌和氧化锌中的一种或多种的混合。
[0010] 优选地，所述微胶囊化红磷为密胺树脂微胶囊化红磷、酚醛树脂微胶囊化红磷、三 聚氰胺-甲醛树脂微胶囊化红磷、脲醛树脂微胶囊化红磷、氢氧化镁微胶囊化红磷、氢氧化 铝微胶囊化红磷和硼酸锌微胶囊化红磷中的一种或几种的混合；其中，氢氧化镁微胶囊化 红磷、氢氧化铝微胶囊化红磷和硼酸锌微胶囊化红磷又称为白度化红磷。
[0011] 进一步地，所述微胶囊化红磷的粒径范围在200~3000目之间。
[0012] 优选地，所述微胶囊化聚磷酸铵为密胺树脂微胶囊化聚磷酸铵、脲醛树脂微胶囊 化聚磷酸铵、三聚氰胺-甲醛树脂微胶囊化聚磷酸铵、硅氧烷微胶囊化聚磷酸铵和环氧树 脂微胶囊化聚磷酸铵中的一种或几种的混合。所述聚磷酸铵（APP)的聚合度最好> 1000。
[0013] 优选地，所述三聚氰胺磷酸类化合物为三聚氰胺磷酸盐（MP)、三聚氰胺聚磷酸盐 (MPP)和三聚氰胺焦磷酸盐（MPOP)中的一种或几种的混合。
[0014] 优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂B215中的一种或几种的混 合；所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、马来酸酐接枝聚乙烯 蜡和硅酮粉中的一种或几种的混合；所述表面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯 偶联剂和多聚硅氧烷表面改性剂中的一种或几种的混合。
[0015] 上述三元乙丙橡胶用无卤阻燃母粒的制备方法，包括如下步骤： (1) 将复配阻燃体系的各组分在70°C~90°C下干燥2~6小时； (2) 按配方比例，将经过步骤（1)干燥后的复配阻燃体系各组分置于高混机中高速混 合，混合的同时向高混机内的物料喷洒配方量的表面改性剂，得到阻燃混合料； (3) 将除复配阻燃体系外的其余组分混合均匀； (4) 将步骤（2)所得阻燃混合料的40%~60%和步骤（3)混合后所得物料从双螺杆挤出 机的加料口加入，将步骤（2)所得阻燃混合料的剩余部分从双螺杆挤出机的侧喂料口加入， 以100°C~150°C的加工温度熔融共混，并以磨面热切的方式造粒，得到所述的三元乙丙橡 胶用无卤阻燃母粒。
[0016] 由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点： 本发明三元乙丙橡胶用无卤阻燃母粒具有外观光滑，阻燃剂含量高，不掉渣等优点，能 够解决三元乙丙橡胶在开炼工艺中添加普通阻燃剂粉尘大的问题，提高开炼效率，增加加 工产能，并且对三元乙丙橡胶的硫化也没有任何影响。本发明无卤阻燃母粒的复配阻燃体 系，结合了无机磷阻燃剂、膨胀型阻燃剂和金属氢氧化物阻燃剂的各自优点，在拥有较高阻 燃效率的同时，还具有环保、抑烟、与橡胶基体的相容性好等特点，能够保证EPDM橡胶的力 学性能。本发明三元乙丙橡胶用无卤阻燃母粒适合大规模工业化连续生产；制备方法具有 效率尚、损耗小、能耗低和绿色环保等特点。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明，但不限于这些实施例。
[0018] 本发明三元乙丙橡胶用无卤阻燃母粒的具体制备方法如下： (1)将复配阻燃体系的各组分阻燃剂、成炭剂、抑烟剂和协效剂在80°C下干燥4小时； (2) 按配方比例，将经过步骤（1)干燥后的复配阻燃体系各组分置于高混机中以 1400r/min的转速高速混合10~15分钟，混合的同时通过高混机内的喷洒器向混合物料喷 洒配方量的表面改性剂，得到阻燃混合料； (3) 将除复配阻燃体系外的其余组分，即载体树脂、抗氧剂和润滑剂，通过高混机混合 均匀； (4) 将步骤（2)所得阻燃混合料的40%~60%和步骤（3)混合后所得物料从双螺杆挤 出机的加料口加入，将步骤（2)所得阻燃混合料的剩余部分从双螺杆挤出机的侧喂料口加 入，根据载体树脂的物性特征将双螺杆挤出机的加工温度设定在l〇〇°C~150°C之间，经熔 融共混，并以磨面热切的方式造粒，再经过冷却和筛分工艺，最后得到本发明的三元乙丙橡 胶用无卤阻燃母粒。
[0019] 上述制备方法中的磨面热切是指聚合物从口模挤出后即被与模面贴合的旋转刀 片切为粒子；这是一种能耗少、成粒效率高的造粒方法。
[0020] 实施例1 本实施例的EPDM用无卤阻燃母粒的原料配方如下： 低密度聚乙烯（LDPE) 10份 密胺微胶囊化红磷 12份 硅氧烷微胶囊化APP 18份 季戊四醇笼状磷酸酯（PEPA) 20份 季戊四醇（PER) 10份 石墨烯 5. 5份 氢氧化铝 20份 硬脂酸钙 2份 硅烷偶联剂 1份 抗氧剂168 0. 5份 抗氧剂1010 1份 实施例2 本实施例的EPDM用无卤阻燃母粒的原料配方如下： 低密度聚乙烯（LDPE) 15份 酚醛树脂微胶囊化红磷 12份 密胺树脂微胶囊化APP 18份 三嗪成炭剂 10份 双季戊四醇（DPER) 15份 季戊四醇（PER) 5份 可膨胀石墨（EG) 6份 氢氧化镁 20份 聚乙烯蜡 2. 5份 钛酸酯偶联剂 〇. 5份 抗氧剂B215 1份 实施例3 本实施例的EPDM用无卤阻燃母粒的原料配方如下： 乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA) 10份 脲醛树脂微胶囊化红磷 12份 三聚氰胺聚磷酸