[发明专利]耐高温火焰的膨胀型阻燃三元乙丙橡胶

说明书

技术领域

本发明涉及阻燃橡胶技术领域，本发明提供的耐高温火焰的膨胀型阻燃三元乙丙橡胶尤其适用于建筑、交通领域重要公共场所电缆束的火灾安全防护。

背景技术

目前，橡胶的阻燃主要有两类：(1)以添加无机金属氢氧化物阻燃剂为主的体系，如以氢氧化铝、氢氧化镁为主，复配少量硼酸锌、红磷、有机磷酸酯、有机硅等；(2)添加含溴阻燃剂，以三氧化二锑为协同阻燃组分，同时加入大量无机填料实现对橡胶的阻燃处理。二十世纪80年代末，出现了膨胀型阻燃聚合物的技术，这种膨胀阻燃聚合物在火焰作用下，体系的酸源、炭源、气源通过化学反应及物理作用在材料表面迅速膨胀，形成导热系数很低的多孔致密炭层，因而可有效阻隔火焰热量的传导，具有抗拒高温火焰热氧化的作用。另外，膨胀型阻燃体系还具有阻燃效率高、发烟量少、无滴落等优点，是目前无卤阻燃塑料、涂层的重要体系之一，但很少见用于膨胀阻燃橡胶的报导。

专利CN1923884采用填充大量氢氧化铝或氢氧化镁阻燃剂的无卤阻燃技术对三元乙丙橡胶进行阻燃的，氧指数达到了37％；同时使用不饱和酸盐甲基丙烯酸镁，显著提高了阻燃橡胶的力学性能。专利CN1546561公布了一种制备无卤阻燃三元乙丙橡胶的方法，该发明是以氢氧化镁/红磷为协同阻燃体系，降低了无机阻燃剂的总体添加量，氧指数达到了30％，具有良好的低温性能。专利CN1542042发明了一种含卤阻燃三元乙丙橡胶，该阻燃橡胶由于采用的是卤锑协同体系(十溴二苯醚/三氧化二锑)，因而具有填充量低、阻燃效果好、力学性能好的优点。但上述阻燃橡胶虽有很高的氧指数，但不具有抗拒高温火焰燃烧的阻燃隔热能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优良耐热、耐高温老化、柔性的超薄耐高温火焰的阻燃橡胶。将≤1mm厚度的该膨胀阻燃橡胶压制在1mm厚度的钢板上，阻燃橡胶可抗拒1200℃烃类火焰的燃烧，10min内可保持被防护钢板基材背面的温度≤300℃。

本发明采用三元乙丙橡胶(EPDM)为体系基体树脂，以高聚合度聚磷酸铵(APP)为酸源，以具有熔体黏度调节功能的成炭发泡剂为炭源和气源，同时添加成炭促进剂加快体系膨胀成炭的能力，添加无机隔热耐火助剂玻璃微珠及二氧化钛提高膨胀炭层耐受高温火焰的冲击及抗氧化能力。

本发明由下列原料及按质量百分比含量的组成：

三元乙丙橡胶    30～40％

聚磷酸铵        40～55％

成炭发泡剂      10～35％

成炭促进剂      4～11％

隔热耐火助剂    3～10％

硅油            0.5～1.5％

上述三元乙丙橡胶(EPDM)中乙烯重量含量为55％～75％，丙烯的重量含量为25％～35％，二烯ENB重量含量为2％～10％，其门尼黏度(ML1+4，125℃)在40～100之间。三元乙丙橡胶(EPDM)用作膨胀型阻燃剂体系的载体树脂，具有良好的耐热、耐候、电绝缘性及物理机械性能。高聚合度聚磷酸铵(APP)作为膨胀阻燃体系的酸源，聚合度＞700，1％热失重分解温度≥270℃，水中溶解度≤0.5g/100mL H₂O(25℃)。聚磷酸铵(APP)通过热分解产生的多磷酸使炭源脱水、交联、成炭。成炭发泡剂由重量百分比4～11％缩水甘油醚双酚A型环氧树脂(分子量1800)、1～5％酚醛树脂(KR120)、7～15％大分子三嗪系成炭-发泡剂组成。其中环氧树脂与酚醛树脂作为膨胀阻燃体系的炭源兼黏结剂，具有调节体系燃烧成炭过程中熔体黏度的功能；大分子三嗪系成炭-发泡剂(CFA)是东北林业大学专利产品。CFA为白色粉末、1％热失重分解温度≥290℃、氮含量为21～23％、800℃残余炭含量≥40％(氮气气氛)、水中溶解度≤0.1％。这种大分子三嗪系成炭-发泡剂在受热燃烧条件下可产生大量残余炭、同时释放出气体，促使体系发泡形成膨胀多孔的炭层。成炭促进剂可以是滑石粉、黏土、五硼酸铵、偏硼酸硼砂、无水硼酸锌、水合硼酸锌、氢氧化镁、碳酸镁这类活性填料中的一种或几种。在本发明中成炭促进剂的热分解产物可对膨胀炭层物理结构起到增强作用，可防止炭层出现细微裂纹，同时也具有良好的抑烟作用。隔热耐火助剂由重量百分比1～5％玻璃微珠(500目～2000目)、0.5～2％二氧化钛组成。玻璃微珠具有降低膨胀炭层导热系数的隔热效果；二氧化钛为无机耐热填料，具有提高炭层抗高温火焰热氧化的能力，同时也具有对膨胀阻燃体系协同耐火的作用。硅油为二甲基硅氧烷，用以改善加工流变性能及润滑性。