CN101597409B - 一种膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物，该组合物含有(1)50-90重量份的热塑性动态硫化橡胶，(2)10-50重量份的膨胀型无卤阻燃剂，(3)0-20重量份的协效剂，(4)0-5重量份的加工助剂；(5)0.3-6重量份的表面改性剂；膨胀型无卤阻燃剂由碳源、气源、酸源组成，三者的重量比为1∶0.1-3∶0.5-4。该组合物阻燃剂含量少，该组合物无卤低毒，满足苛刻的环保要求；具有优异的阻燃性能、机械物理性能和加工性能，可用普通的热塑性塑料加工设备加工成型，可用于汽车、船舶、建筑、家电、通讯、等行业，特别适合用于制作电线电缆、建筑密封条。

Description

一种膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物
技术领域
本发明涉及一种膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物。
背景技术
目前制备阻燃热塑性动态硫化橡胶通常采用多溴联苯醚、多溴联苯、十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂等配合三氧化二锑的含卤阻燃体系。中国专利申请“动态硫化阻燃三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体”(申请号200310106228.0)提出了一种在动态硫化前加入溴化物/三氧化二锑阻燃剂，经双螺杆挤出造粒，得到阻燃三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体，氧指数可高达32，硬度范围为55A-55D。中国专利申请“阻燃热塑性硫化胶的制备方法”(专利申请号200510077245.5)提出了一种在动态硫化后的热塑性硫化胶弹性体熔融状态下加入份数比3∶1的溴化物/三氧化二锑阻燃剂及协效剂制备阻燃热塑性动态硫化橡胶的方法。随着国际社会越来越严格的环保要求，溴化物阻燃剂的使用受到越来越多的限制，一些跨国公司开始在部分领域禁止使用含卤阻燃材料。因此无卤阻燃材料的研制开发受到了越来越广泛的关注。
中国专利申请“无卤阻燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体”(申请号200310112701.6)提出了在动态硫化前加入氢氧化镁/红磷体系，采用过氧化物作为硫化体系，经挤出机动态硫化挤出造粒，得到无卤阻燃三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体，氧指数高达30，硬度范围70A-50D。
发明内容
本发明的目的是提供一种膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物，它包括(1)50-90重量份的热塑性动态硫化橡胶，(2)10-50重量份的膨胀型无卤阻燃剂，(3)0-20重量份的协效剂，(4)0-5重量份的加工助剂；(5)0.3-6重量份的表面改性剂；膨胀型无卤阻燃剂由碳源、气源、酸源组成，三者的重量比为1∶0.1-3∶0.5-4。
本发明所用的热塑性动态硫化橡胶是：三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶、三元乙丙橡胶/聚乙烯热塑性动态硫化橡胶、天然橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶、天然橡胶/聚乙烯热塑性动态硫化橡胶、异戊橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶、异戊橡胶/聚乙烯热塑性动态硫化橡胶、丁基橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶、丁基橡胶/聚乙烯热塑性动态硫化橡胶、丁腈橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶、丁腈橡胶/聚乙烯热塑性动态硫化橡胶、丁腈橡胶/尼龙热塑性动态硫化橡胶、丙烯酸酯/尼龙热塑性动态硫化橡胶或它们的共混物。
本发明所用的无卤膨胀型阻燃剂的碳源是：季戊四醇、淀粉、纤维素、脲树脂或它们的共混物。
本发明所用的无卤膨胀型阻燃剂的酸源是：聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐或它们的共混物。
本发明所用的无卤膨胀型阻燃剂的气源是：三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐或它们的共混物。
本发明所用的协效剂是：硅酮树脂、氢氧化镁、氢氧化铝、锡酸锌、硼酸锌、膨胀型石墨、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铝或它们的共混物。
本发明所用的加工助剂是：聚烯烃蜡、氧化聚烯烃蜡、费托蜡或它们的共混物。
本发明所用的表面改性剂是：硬脂酸、硬脂酸盐、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂或它们的共混物。
本发明提供的膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物的制备是先用表面改性剂处理膨胀型无卤阻燃剂和/或协效剂，使其表面活化，增加阻燃剂或协效剂与热塑性动态硫化橡胶的相容性，以获得良好的机械物理性能；再将表面处理过的无卤阻燃剂、协效剂、加工助剂经高速混合机充分混合均匀，然后在160-230℃下经螺杆挤出机共混、挤出、切粒即可。
本发明阻燃剂添加量少，该组合物无卤低毒，满足苛刻的环保要求；具有优异的阻燃性能、机械物理性能和加工性能，可用普通的热塑性塑料加工设备加工成型，可用于汽车、船舶、建筑、家电、通讯、等行业，特别适合用于制作电线电缆、建筑密封条。
具体实施方式
本发明的组合物的重量份数如下：
热塑性动态硫化橡胶    50-90
膨胀型无卤阻燃剂      10-50
协效剂                0-20
加工助剂              0-5
表面改性剂            0.3-6
其中，膨胀型无卤阻燃剂由碳源、气源、酸源组成，三者的重量比为1∶0.1-3∶0.5-4；其中碳源、气源、酸源的重量比优选1∶0.5-2∶1-2.5。
其中，膨胀型无卤阻燃剂所占组合物的重量份数与热塑性动态硫化橡胶的硬度和所要求的阻燃级别密切相关；硬度越低，要求阻燃级别越高，膨胀型无卤阻燃剂所占组合物的重量份数越多。
本发明各实施例所得组合物均按相应国家标准测试，实施例性能列入表一。
实施例1膨胀型无卤阻燃剂由季戊四醇、三聚氰胺、红磷组成，重量比为1∶0.6∶1.4。先将膨胀型无卤阻燃剂与阻燃剂重量1.5％硅烷偶联剂在高速混合机中混合均匀，升温至70℃，保温30分钟。再按以下重量比在高速混合机中将物料混合均匀，然后经同向双螺杆挤出机共混、挤出、切粒。
三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶  75
膨胀型无卤阻燃剂                       23
硅酮树脂                               2
实施例2膨胀型无卤阻燃剂由季戊四醇、三聚氰胺氰尿酸盐、聚磷酸铵组成，重量比为1∶1∶1.5。先将膨胀型无卤阻燃剂、阻燃剂重量20％的硼酸锌和阻燃剂重量2.0％硼酸酯偶联剂在高速混合机中混合均匀，升温至70℃，保温30分钟。再按以下重量比在高速混合机中将物料混合均匀，然后经同向双螺杆挤出机共混、挤出、切粒。
三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶  73.5
膨胀型无卤阻燃剂                       26
费托蜡                                 0.5
表一
 硬度(邵氏A)  拉伸强度(MPa)   断裂伸长率(％)   垂直燃烧
  实施例1   85   8.3   350   FV-0
  实施例2   75   7.5   300   FV-0

Claims (5)

1.一种膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物，该组合物含有热塑性动态硫化橡胶和膨胀型无卤阻燃剂，其特征在于含（1）50-90重量份的热塑性动态硫化橡胶，（2）10-50重量份的膨胀型无卤阻燃剂，（3）大于0份并且小于等于20重量份的协效剂，（4）大于0份并且小于等于5重量份的加工助剂；膨胀型无卤阻燃剂由碳源、气源、酸源组成，三者的重量比为1：0.1-3：0.5-4，其制备方法为先用0.3-6重量份的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂或它们的共混物处理无卤阻燃剂，以使其表面活化;再将表面处理过的无卤阻燃剂、热塑性动态硫化橡胶、协效剂、加工助剂经高速混合机充分混合均匀，然后在160-230℃下经螺杆挤出机共混、挤出、切粒；所述协效剂为：硅酮树脂、氢氧化镁、氢氧化铝、锡酸锌、膨胀型石墨、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铝或它们的共混物；所述加工助剂为聚烯烃蜡、氧化聚烯烃蜡、费托蜡或它们的共混物。
2.根据权利要求1所述的一种膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物，其特征在于热塑性动态硫化橡胶为：天然橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶、天然橡胶/聚乙烯热塑性动态硫化橡胶、异戊橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶、异戊橡胶/聚乙烯热塑性动态硫化橡胶、丁基橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶、丁基橡胶/聚乙烯热塑性动态硫化橡胶、丁腈橡胶/聚丙烯热塑性动态硫化橡胶、丁腈橡胶/聚乙烯热塑性动态硫化橡胶、丁腈橡胶/尼龙热塑性动态硫化橡胶、丙烯酸酯/尼龙热塑性动态硫化橡胶或它们的共混物。
3.根据权利要求1所述的一种膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物，其特征在于碳源为：季戊四醇、淀粉、纤维素、脲树脂或它们的共混物。
4.根据权利要求1所述的一种膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物，其特征在于酸源为：聚磷酸铵、聚磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐或它们的共混物。
5.根据权利要求1所述的一种膨胀型无卤阻燃热塑性动态硫化橡胶组合物，其特征在于气源为：三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐或它们的共混物。
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