[发明专利]一种阻燃橡胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃橡胶及其制备方法，尤其是一种阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法。

背景技术

三元乙丙橡胶是由乙烯、丙烯和二烯三种单体在催化剂的存在下聚合而得到的，作为第三单体的二烯主要有亚乙基降冰片烯、双环戊二烯和1，4-己二烯等。三元乙丙橡胶具有很好的化学稳定性，它的耐臭氧性能、耐老化性、耐药品性、耐气候性和耐热性都很优异。它的主要生产方法是通过齐格勒-纳塔催化剂进行的溶液或悬浮聚合。主要用于高级电缆材料、汽车部件尤其是用做汽车密封条、防风防雨胶布、防水建材、散热器胶管、防震器和轮胎侧胎等。此外，三元乙丙橡胶还广泛用于电子产品密封、高档家具、建筑桥梁和体育场馆建设等。

但是，在某些情况下，需要橡胶具有一些特殊的性能，比如阻燃性能。而三元乙丙橡胶都比较容易燃烧，为了提高其阻燃性能，现有技术中一般采用的方法是添加阻燃剂。常用的阻燃剂包括磷氮类阻燃剂、含卤阻燃剂或无机阻燃剂(如氢氧化镁、氢氧化铝或氢氧化钙等)。但是磷氮类阻燃剂在材料的加工使用过程中容易产生烟雾。含卤阻燃剂在使用过程中容易产生卤化氢气体对环境和人体都有较大危害。无机阻燃剂清洁无污染，来源广泛，价格低廉，但是，需要在较大的添加量下才能体现出阻燃效果；并且，无机阻燃剂的添加量越大，对材料的力学性能的负面影响也越大。

通常，减低无机阻燃剂对材料力学性能影响的方法为添加偶联剂，比如硅烷偶联剂。现有技术中公开了一种阻燃乙丙胶，通过将三元乙丙胶、氢氧化镁或氢氧化铝、不饱和羧酸和过氧化物混炼，然后硫化制得。其中，所述不饱和羧酸为甲基丙烯酸、丙烯酸或十一烯酸。

但是，用硅烷偶联剂表面处理的氢氧化物/三元乙丙橡胶体系拉伸强度基本没有提高，一般达不到使用要求。用不饱和羧酸处理的氢氧化物/三元乙丙橡胶，力学性能也非常低，并且由于不饱和羧酸的作用，在制品的生产过程中，模具的开启和制品的脱模均有较大的困难。

发明内容

本发明为了克服现有技术中制备阻燃橡胶时，在添加有效量的氢氧化物阻燃剂的情况下，制得的材料力学性能低下的问题，提供了一种阻燃橡胶及其制备方法。该阻燃橡胶具有优异的阻燃性能和力学性能。

本发明公开的阻燃橡胶通过将含有三元乙丙生胶、改性聚丁二烯、硫化剂、氢氧化物阻燃剂的混合物混炼、硫化得到，所述改性聚丁二烯为异氰酸酯封端的聚丁二烯和/或马来酸化的聚丁二烯。

上述阻燃橡胶的制备方法包括将含有三元乙丙生胶、改性聚丁二烯、硫化剂、氢氧化物阻燃剂的混合物在30-150℃下混炼2-40分钟，得到混炼胶；然后将混炼胶在150-220℃下硫化2-30分钟，得到阻燃橡胶。

本发明的发明人通过大量实验发现，三元乙丙橡胶为极性非常低的有机物，而作为阻燃剂的氢氧化物为强极性无机物。当氢氧化物阻燃剂存在于三元乙丙橡胶中时，氢氧化物阻燃剂与三元乙丙橡胶相容性差，随着氢氧化物阻燃剂含量的增加，其对三元乙丙橡胶力学性能的负面影响也增大。而氢氧化物作为阻燃剂使用时，只有在较大添加量的情况下才能起到效果，从而导致三元乙丙橡胶的力学性能大幅度下降。发明人通过添加改性聚丁二烯，如异氰酸酯封端的聚丁二烯和/或马来酸化的聚丁二烯，改性后添加的异氰酸酯基和马来酸基均为强极性基团，可以与氢氧化物阻燃剂产生强烈的作用。同时，发明人发现，添加改性聚丁二烯并非单纯的采用有机物对无机物进行表面改性。改性聚丁二烯与三元乙丙橡胶之间的作用并不限于有机物之间的相容性。由于聚丁二烯本身为非极性的，能与低极性的三元乙丙橡胶良好相容。并且，聚丁二烯的链状结构十分规整，支链极少，能与支链少的三元乙丙橡胶分子链之间形成强烈的氢键，从而极大的提高了氢氧化物阻燃剂与三元乙丙橡胶的结合力，提高了材料的力学性能。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开的阻燃橡胶通过将含有三元乙丙生胶、改性聚丁二烯、硫化剂、氢氧化物阻燃剂的混合物混炼、硫化得到，所述改性聚丁二烯为异氰酸酯封端的聚丁二烯和/或马来酸化的聚丁二烯。