[发明专利]一种高强度低膨胀无卤阻燃三元乙丙橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度低膨胀无卤阻燃三元乙丙橡胶材料及其制备方法，涉及橡胶材料技术领域，包括以下质量份的原料：三元乙丙橡胶150份、碳黑1～4份、白炭黑1～4份、橡胶填充油5～15份、氢氧化铝20～60份、氮磷系阻燃剂10～100份、偶联剂2.0～6.0份、氧化锌3～8份、硬脂酸2.0～6.0份、硫磺0.02～0.08份、过氧化物硫化剂5.0～15.0份、助交联剂1.0～3.0份、润滑剂2.0～8.0份；其中，以氢氧化铝和氮磷系阻燃剂的总质量计，氮磷系阻燃剂的质量百分含量为60％。本发明三元乙丙橡胶具有较高拉伸强度、撕裂强度、高耐热水性、低膨胀的特点，能够达到燃烧无烟，并且离火自熄，能够很好地解决目前无卤阻燃橡胶强度低、遇过热水高膨胀的缺陷。

技术领域

本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种高强度低膨胀无卤阻燃三元乙丙橡胶材料及其制备方法。

背景技术

三元乙丙橡胶(EPDM)属于碳氢聚合材料，氧指数较低，极易燃烧，且发烟量较大。目前EPDM常用的无卤阻燃剂有无机金属化合物阻燃剂、硅系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、磷系阻燃剂、磷-氮协效阻燃剂等。这几类阻燃剂中，磷-氮协效阻燃体系具有磷系阻燃剂和氮系阻燃剂的优点，通过在磷系阻燃剂中加入氮元素，能够起到提高热稳定性能、降低生烟量等效果，同时能够减少阻燃剂的用量。该类阻燃剂被加热时，其表面会产生一层均匀的碳泡沫层，具有隔热、保温、抑氧、抑烟和防止雾滴现象的作用，因此具有良好的阻燃性能。同时，由于磷氮阻燃元素间的协同和增效作用，磷-氮协效阻燃体系成为近年来无卤阻燃材料研究的热点，被认为是今后无卤阻燃发展的方向之一。虽然磷-氮协效阻燃剂有诸多优点，但是，该类阻燃剂填充橡胶后，会使橡胶物理性能劣化，耐水性较差，尤其是经过长期热水浸泡后，体积膨胀较大，通常体积变化在20％以上。特别是在耐过热水环境下体积变化高达50％以上。因此，磷-氮协效阻燃剂在橡胶中应用受到限制。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度低膨胀无卤阻燃三元乙丙橡胶材料及其制备方法，得到高强度、高耐热水性、低膨胀、无卤环保且阻燃V0级橡胶材料，从而解决磷-氮系阻燃三元乙丙橡胶强度低、耐热水性差和膨胀率高的缺陷，同时也扩大无卤环保阻燃三元乙丙橡胶使用范围。

本发明提出的一种高强度低膨胀无卤阻燃三元乙丙橡胶材料，其特征在于，包括以下质量份的原料：三元乙丙橡胶150份、碳黑1～4份、白炭黑1～4份、橡胶填充油5～15份、氢氧化铝20～60份、氮磷系阻燃剂10～100份、偶联剂2.0～6.0份、氧化锌3～8份、硬脂酸2.0～6.0份、硫磺0.02～0.08份、过氧化物硫化剂5.0～15.0份、助交联剂1.0～3.0份、润滑剂2.0～8.0份；其中，以氢氧化铝和氮磷系阻燃剂的总质量计，氮磷系阻燃剂的质量百分含量为60％。

优选地，所述氮磷系阻燃剂中主要元素的质量百分含量为磷20％～30％，氮20％～30％。

优选地，所述三元乙丙橡胶为充油三元乙丙橡胶，其门尼粘度ML(1+8)150℃为60～70，乙烯含量为60～70％，第三单体含量为5.0～7.0％，填充油40～60份。

在本发明中，上述第三单体选自5-亚乙基-2-降冰片烯、双环戊二烯、1，4-己二烯中的至少一种。

在本发明中，上述充油三元乙丙橡胶的参数优选为：门尼粘度ML(1+8)150℃为66，乙烯含量为65％，第三单体含量为6.0％，填充油50份。

优选地，所述碳黑为N220、N330、N550、N770、N774、N990中的至少一种。

优选地，所述白炭黑的比表面积为160～230m²/g。

优选地，所述偶联剂为偶联剂KH-560、偶联剂Si-69或其组合。

优选地，所述橡胶填充油为石蜡油。