利用有机硅橡胶废料生产的阻燃剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及有机娃橡胶废料的回收利用领域，具体是一种利用有机娃橡胶废料生 产的阻燃剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 有机娃橡胶由于具有突出的耐高溫性能、抗氧化性、耐老化性、耐候性和低溫屈晓 性，其应用范围越来越广泛。但是，其原料价格昂贵，且在加工成型和应用中总有废料出现。 运些废料由于经过高溫硫化，分子链相互交联，因此不能自然降解；如果不妥善处理，会严 重污染环境。目前，如何回收废料并将其再度合理利用，W实现资源的可持续发展吸引着人 们的目光。
[0003]目前高分子材料高聚物已广泛应用于工业生产及日常生活中。大多数高分子材料 高聚物都是易燃的，在可燃固体火灾中占有主导地位。因此阻燃型的高分子材料高聚物成 为材料领域的一个重点研究方向，添加型阻燃剂是目前使用最为广泛的。目前，添加型阻燃 剂的年使用量超过100万吨。其中：（1)无机阻燃剂如氨氧化儀和氨氧化侣虽然同时具有 阻燃和抑烟作用且燃烧时不产生有毒气体和腐蚀性气体，但因所需的添加量较大而严重影 响被阻燃材料的物理、机械性能及加工性能。（2)有机面系阻燃剂虽然具有高阻燃效率和高 性价比等特点，但因其起阻燃作用的HX是有毒的腐蚀性气体，对环境和人体有害，因此其 应用领域已受到限制，己逐渐被淘汰。（3)无面阻燃剂（IFR)具有低烟、无毒等优点，IFR W憐、氮、碳为主要核屯、成份，在受热时会产生协同阻燃效应；复配的IFR通常W聚憐酸锭 (APP)为酸源，WS聚氯胺（MEL)为发泡剂，W季戊四醇（阳R)为成炭剂，受高热时可生成均 匀致密的炭质泡沫层，可隔热、隔氧、抑烟、防烙滴，具有很好的阻燃性能；但该类阻燃剂多 为亲水性的，与高聚物基材相容性差，且所需的添加量较大，影响了阻燃高分子材料高聚物 的物理性能，因此也不能满足高分子材料的需求。（4)有机娃阻燃剂是近年来发展的一种新 型高效、低毒、防烙滴、环境友好的无面阻燃剂，也是一种成炭型抑烟剂。有机娃阻燃剂在赋 予基材优异的阻燃性能之外，还能改善基材的加工性能、耐热性能等；但因价格较贵，应用 也受到一定限制。
[0004] 据英国《聚合物降解与稳定》（Polymer DegradationandStebili ty，90:523-534, 2005)介绍，加入占体系总质量40%的由=聚氯胺硫酸锭和季戊四醇组成 的膨胀阻燃剂所制得的阻燃聚丙締才能达到化-94V0级别，但因添加膨胀阻燃剂的总量较 大而会导致材料的力学性能如拉伸强度和断裂强度下降。
[0005]据美国《聚合物科学杂志》（Journal of Polymer Science, part A = Ploymer chemistry 42:6163-6173, 2004)介绍，将有机蒙脱±与膨胀型阻燃剂协效阻燃聚丙締时， 当有机蒙脱±质量占体系总质量百分含量比为4%时，可W明显降低阻燃聚丙締的热释放 速率；但随着有机蒙脱上含量的增加（超过4%后）因团聚加剧，其阻燃效果反而下降。
[0006]另外，现有采用烙融共混法制得含有氮憐类膨胀阻燃剂或者含有氮憐类膨胀阻燃 剂和阻燃增效剂的阻燃聚合物虽然具有低烟无毒和耐溶滴等特性，但阻燃效果仍不够理 想，耐溶滴性还有待提高，也因所需添加的阻燃剂量较大而会使材料的力学性能如拉伸强 度、断裂强度下降，且生产成本较高。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种廉价、环保、阻燃效果好且不影响高分子材料高聚物 力学性能的利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂及其制备方法。
[000引为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂，按照重量份的原料为：有机娃橡胶废料 18-35份、S聚氯胺5-10份、苯基S氯娃腕5-10、硅烷偶联剂1-6份、强碱5-16份、醇80-110 份、去离子水20-50份、阻燃增效组合物4-19份； 所述阻燃增效组合物按照重量份的组分为：碳纳米管4-6份、纳米介孔分子筛4-6份、 纳米凹凸棒± 4-6份、微米氮化娃1-3份、微米碳化娃1-3份。
[0009] 进一步，所述阻燃增效组合物按照重量份的组分为：碳纳米管4份、纳米介孔分子 筛5份、纳米凹凸棒± 5份、微米氮化娃2份、微米碳化娃2份。
[0010] 进一步，所述硅烷偶联剂是皿550硅烷偶联剂、皿560硅烷偶联剂和皿570硅烷偶 联剂中的任意一种或多种。
[0011] 进一步，所述强碱为氨氧化钢和/或氨氧化钟。
[0012] 进一步，所述醇的碳原子数为2-6个。
[0013] 进一步，所述纳米介孔分子筛为MCM-41介孔分子筛、MCM-48介孔分子筛、SBA-15 介孔分子筛和SBA-16介孔分子筛中的任意一种或多种。
[0014] 利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为： (1) 先将有机娃橡胶废料粉碎成粒径不大于2mm的颗粒，然后与硅烷偶联剂、强碱和单 元醇一起加入反应蓋，在揽拌作用下，微波加热到30-90°C，保溫1-3小时；所述微波加热的 功率为 0. 8 -1. 2kW，频率为 1200-3600MHZ ; (2) 过滤后加去离子水萃取，静置分离，取下层液体置于反应蓋中； (3 )再向反应蓋中加入=聚氯胺、苯基=氯娃腕和阻燃增效组合物，在揽拌作用下，超 声处理0. 5-1. 5小时；所述超声波处理的功率为150-250W，频率为20-40曲Z ; (4)冷却，过滤，洗涂反应产物，干燥后，即得到利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂。
[0015] 进一步，步骤（1)中微波加热到40-60°C，保溫1. 5-2. 5小时；所述微波加热的功率 为 0. 9 -1. IkW，频率为 2000-2800MHZ。
[0016] 进一步，步骤（3)中超声处理0. 8-1. 2小时；所述超声波处理的功率为180-220W， 频率为25-35曲Z。
[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 本发明利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂疏水性能很好，添加到聚丙締中，可使得聚 丙締的阻燃性能显著提高，阻燃性能达到化-94 V-O级，极限氧指数可达38. 5% W上。另外， 还可使聚丙締燃烧时的发烟情况和滴落情况，W及材料的力学性能(抗拉强度、弯曲强度和 冲击强度）也得到明显改善。
【具体实施方式】
[0018]下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[001引实施例1 一种利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂，按照重量份的原料为：有机娃橡胶废料22 份、S聚氯胺8份、苯基S氯娃腕6份、皿550硅烷偶联剂2份、氨氧化钢5份、乙醇80份、去 离子水30份、阻燃增效组合物2份；所述阻燃增效组合物按照重量份的组分为：碳纳米管6 份、MCM-41介孔分子筛4份、纳米凹凸棒± 4份、微米氮化娃1份、微米碳化娃1份。
[0020] 所述利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂的制备方法，具体步骤为： (1) 先将有机娃橡胶废料粉碎成粒径不大于2mm的颗粒，然后与硅烷偶联剂、强碱和单 元醇一起加入反应蓋，在揽拌作用下，微波加热到30°C，保溫3小时；所述微波加热的功率 为 0. 8 kW，频率为 1200MHz ; (2) 过滤后加去离子水萃取，静置分离，取下层液体置于反应蓋中； (3 )再向反应蓋中加入=聚氯胺、苯基=氯娃腕和阻燃增效组合物，在揽拌作用下，超 声处理1. 5小时；所述超声波处理的功率为150W，频率为20曲Z ; (4)冷却，过滤，洗涂反应产物，干燥后，即得到利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂。
[0021] 本实施例产品收率为92. 3% ;在马弗炉中300°C灼烧30分钟，失重1. 5%，将产品放 置水中一周不下沉，说明疏水性能很好。
[00过实施例2 一种利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂，按照重量份的原料为：有机娃橡胶废料30 份、S聚氯胺10份、苯基S氯娃腕5份、皿560硅烷偶联剂4份、氨氧化钟12份、季戊四醇 100份、去离子水40份、阻燃增效组合物11份；所述阻燃增效组合物按照重量份的组分为： 碳纳米管5份、MCM-48介孔分子筛5份、纳米凹凸棒± 5份、微米氮化娃2份、微米碳化娃2 份。
[0023] 所述利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂的制备方法，具体步骤为： (1) 先将有机娃橡胶废料粉碎成粒径不大于2mm的颗粒，然后与硅烷偶联剂、强碱和单 元醇一起加入反应蓋，在揽拌作用下，微波加热到60°C，保溫2小时；所述微波加热的功率 为IkW，频率为2400MHz ; (2) 过滤后加去离子水萃取，静置分离，取下层液体置于反应蓋中； (3 )再向反应蓋中加入=聚氯胺、苯基=氯娃腕和阻燃增效组合物，在揽拌作用下，超 声处理1小时；所述超声波处理的功率为200W，频率为30曲Z ; (4)冷却，过滤，洗涂反应产物，干燥后，即得到利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂。
[0024] 本实施例产品收率为93. 4%;在马弗炉中300°C灼烧30分钟，失重1. 2%，将产品放 置水中一周不下沉，说明疏水性能很好。
[00幼实施例3 一种利用有机娃橡胶废料生产的阻燃剂，按照重量份的原料为：有机娃橡胶废料35 份、S聚氯胺9份、苯基S氯娃腕8份、皿570硅烷偶联剂6份、强碱15份、乙醇120份、去 离子水50份、阻燃增效组合物20份；所述阻燃增效组合物按照重量份的组分为：碳纳米管 6份、SBA-16介孔分子筛6份、纳米凹凸棒± 6份、微米氮化娃3份、微米碳化娃3份。