[发明专利]绿色环保阻燃橡胶材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃橡胶材料及其制备方法。

背景技术

天然橡胶作为一种性能优良的高分子材料，早已广泛应用于各种领域中，例如：电线、电缆、矿井用的输送带、胶管、电子、电器工业上使用的各种橡胶制品，以及汽车、飞机、轮船上使用的橡胶制品，医院、车站、电影院、火车车厢等公共场所使用的橡胶板。

绝大多数橡胶制品都是可燃的或易燃的，这是其在应用上的一个严重缺陷，因此，它们的阻燃化至关重要。传统的卤素类阻燃剂可以达到很好的阻燃效果，但其在燃烧过程中会释放有毒的卤化氢气体，对人体、环境造成危害；而无机阻燃填料往往需要很高的添加量才能满足阻燃要求，却影响材料的使用性能。

有机磷系阻燃剂是一种阻燃性能较好的阻燃剂，它具有阻燃增塑双重功能，可代替卤化系阻燃剂，使阻燃完全实现无卤化，但其对聚合物的物理机械性能影响较大。利用插层技术制备的有机层状硅酸盐/聚合物纳米复合材料与传统填充聚合物相比，不仅能改善聚合物基体的力学性能、气体阻隔性能和耐溶剂性能，还具有潜在的阻燃性和燃烧自熄等特点。

随着人们对环保以及对材料性能要求的提高，开发研制新型有效的、环境友好的阻燃剂体系已成为研究的热点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有阻燃剂的缺点，提供一种绿色环保阻燃橡胶材料及其制备方法。

本发明的绿色环保阻燃橡胶材料的组分和重量份为：

橡胶基体：100；硫化剂：2～3；促进剂M：1～1.5；促进剂D：0.2～0.4；

促进剂TMTD：0.2～0.8；硬脂酸：0.5～1.5；氧化锌：3～5；防老剂A：1～2；

阻燃剂：10-15。

所述及的橡胶基体包括天然橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶或它们的并用胶等；

硫化剂为硫磺；

促进剂M的化学名称为2-硫醇基苯并噻唑；

促进剂DM的化学名称为二硫化二硫苯并噻唑；

促进剂TMTD的化学名称为双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物；

防老剂A的化学名称为二芳基仲胺类防老剂；

阻燃剂为有机蒙脱土和三芳基磷酸酯的复配物；

其中，有机蒙脱土∶三芳基磷酸酯＝0.5～1∶1(质量比)；

所述三芳基磷酸酯，可采用商业化的产品，如：河北振兴化工有限公司生产的牌号为TCP的产品；有机蒙脱土的制备方法，可采用《聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料理论与实践》(漆宗能，尚文宇编著，化学工业出版社，2002)报道的方法，具体包括如下步骤：

将钠基蒙脱土和有机插层剂浸润于乙醇/水的混和分散剂中，强力搅拌20～30分钟，加热至60～70℃左右取出，干燥至恒重；

产物经抽滤及清洗，再用AgNO₃(0.1摩尔/升)检验，直至不再有白色沉淀即可。

最后，将其于100～120℃真空干燥2～4小时，取出，即得所述的有机蒙脱土。

其中，钠基蒙脱土∶有机插层剂＝1∶0.5～1(质量比)；

有机插层剂∶混和分散剂＝1∶20～30(质量比)；

乙醇∶水＝1∶1～3(质量比)；

所述及的钠基蒙脱土为一类非金属层状硅酸盐矿物，主要的矿物成分为含90-95％蒙脱土的层状硅酸盐，其单位晶胞有两层硅氧四面体中间夹带一层硅氧八面体组成，两者之间靠共用氧原子连接。所用的蒙脱土的粒径为20～50μm，厚度为1nm，层间距为0.1～0.5nm。

所述及的有机插层剂为季铵盐、季膦盐或咪唑鎓盐，例如：二羟乙基三甲基十二烷基溴化铵，可采用商业化的产品，如浙江丰虹粘土有限公司生产的牌号为12-2H的产品；四丁基溴化膦，可采用商业化的产品，如淮安市天天化工有限公司生产的牌号为TPB的产品；1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐，可采用商业化的产品，如北京威盛威科技发展有限公司生产的牌号为1021863的产品。

本发明的绿色环保阻燃橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：

依次将橡胶基体、氧化锌、促进剂、防老剂、阻燃剂和硫化剂等按照上述比例投入开炼机中，在温度为40～60℃的条件下进行混炼0.5～0.8小时，即获得本发明的橡胶。