CN102226016B - 纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶及其制备方法 - Google Patents
纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102226016B CN102226016B CN201110120587A CN201110120587A CN102226016B CN 102226016 B CN102226016 B CN 102226016B CN 201110120587 A CN201110120587 A CN 201110120587A CN 201110120587 A CN201110120587 A CN 201110120587A CN 102226016 B CN102226016 B CN 102226016B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mesoporous molecular
- mass parts
- rubber
- molecular screen
- nano
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶及其制备方法，涉及一种阻燃橡胶及其制备方法，橡胶基体100质量份；硫化剂1.5~2.8质量份；促进剂CZ1~1.5质量份；硬脂酸1~3质量份；氧化锌4.5~5质量份；防老剂40101~2质量份；液体石蜡1~3质量份；炭黑30~40质量份；膨胀阻燃剂60~80质量份；纳米介孔分子筛0~5质量份。将橡胶在开炼机上塑炼，加入，硬脂酸→氧化锌→促进剂CZ→防老剂4010→纳米介孔分子筛、炭黑→液体石蜡→IFR→硫磺；混炼下片；再硫化。由于采用纳米介孔分子筛协效膨胀型阻燃剂，其表现出优良的阻燃协效效应和界面相容效应，使得橡胶材料的阻燃性能和力学性能得到较大程度提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻燃橡胶及其制备方法，特别是涉及一种纳米介孔分子筛协效膨胀型阻燃剂阻燃橡胶材料及其制备方法。
背景技术
橡胶作为一种性能优良的高分子材料，被广泛的用于电线、电缆、胶鞋、手套输送带以及汽车、飞机轮胎、电器上使用的橡胶制品，商场、医院等公共场所使用的橡胶板，甚至连火箭、人造地球卫星和宇宙飞船等高精尖科学技术产品都离不开橡胶材料。
但绝大多数橡胶制品都是可燃的或易燃的，并且会在燃烧过程中释放大量黑烟，因此橡胶材料的阻燃非常重要。传统的卤素类阻燃剂可以达到很好的阻燃效果，但其会在燃烧过程中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。
膨胀型阻燃剂是一种当高聚物受热时能在表面生成一层均匀的碳质泡沫层，隔热、隔氧、抑烟、并能防止产生熔滴的新型添加型阻燃剂，具有良好的阻燃性能。但是若将其直接应用于高分子材料中则会因两者之间的相容等问题使材料的物理机械性能大大下降。为此，人们希望能在不破坏材料本身性能的前提下提高其阻燃性能。纳米阻燃剂不但无毒环保，而且阻燃效率高。因此，纳米阻燃剂与膨胀阻燃剂的复配协效成为橡胶阻燃的新课题。
纳米介孔分子筛是一种双纳米结构的新型纳米颗粒，既具有纳米级的颗粒尺寸又具有纳米级的一维直孔道。同时还有比表面积大，水热稳定性高以及孔径可在2-10nm可调节等优点。近年来，发明人所在的课题组在国内外研究了纳米介孔分子筛在聚合物中的应用，曾经研究过在聚丙烯、聚乙烯、环氧树脂基体中加入低含量的纳米介孔分子筛MCM-41，测试结果表明填加纳米介孔分子筛MCM-41确实起到了增容和增韧的效果。
随着人们对材料性能要求的提高，开发研制新型有效的、环境友好的阻燃体系已成为研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶及其制备方法，该阻燃胶料采用纳米介孔分子筛协同膨胀阻燃剂提高阻燃效率，由于采用纳米介孔分子筛协效膨胀型阻燃剂，其表现出优良的阻燃协效效应和界面相容效应，使得橡胶材料的阻燃性能和力学性能得到较大程度提高。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明选择在电器领域、线缆材料中广泛应用的橡胶为基材；选择膨胀型阻燃剂作为添加型阻燃剂；添加纳米介孔分子筛为协同阻燃剂和增容剂。采用极限氧指数测试方法对橡胶复合材料阻燃性能进行综合评价，并对其力学性能进行了研究。
纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶，该阻燃橡胶由下列组成按质量份数混合而成：
橡胶基体用量100质量份；硫化剂用量1.5~2.8质量份；促进剂CZ用量1~1.5质量份；硬脂酸用量1~3质量份；氧化锌用量4.5~5质量份；防老剂4010用量1~2质量份；液体石蜡用量1~3质量份；炭黑用量30~40质量份；膨胀阻燃剂用量60~80质量份；纳米介孔分子筛用量0~5质量份；其阻燃协效剂为纳米介孔分子筛。
所述的纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶，所述的纳米介孔分子筛MCM-41、SBA-15分为无孔道和有孔道结构：
（1）无孔道结构为：没有经过高温煅烧过的纳米介孔分子筛，孔道内部填充着软物质，即模板剂；
（2）有孔道结构为：经过高温煅烧过的纳米介孔分子筛，孔道内无模板剂；孔道为规则有孔道或无规则有孔道结构。
所述的纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶，所述的纳米介孔分子筛MCM-41、SBA-15是双纳米结构的新型纳米颗粒，具有孔径均匀的孔道结构，孔径为2～10 nm。
所述的纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶，所述的膨胀型阻燃剂由聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)组成，或由聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)组成；膨胀型阻燃剂组成的重量比为：聚磷酸铵：季戊四醇=3:1~2；聚磷酸铵：季戊四醇：三聚氰胺=3:1~2:1~2。
所述的纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶， 所述的橡胶基体选自天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶或三元乙丙橡胶/聚丙烯的混合物。
纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶制备方法，该阻燃橡胶是按如下方法制作的：首先将橡胶在开炼机上塑炼，待包辊后依次加入，硬脂酸→氧化锌→促进剂CZ→防老剂4010→纳米介孔分子筛、炭黑→液体石蜡→IFR→硫磺；混炼均匀后打三角包并下片；混炼胶再用平板硫化机硫化，硫化条件为：130~185℃/10~15MPa×Tc90。
本发明的优点与效果是：
本发明采用纳米介孔分子筛、膨胀阻燃剂协效阻燃橡胶材料，所制得的胶料，阻燃效率良好、力学性能满足应用要求的环保型纳米介孔分子筛复配协同膨胀阻燃橡胶。
具体实施方式
本发明将天然橡胶在开炼机上塑炼数分钟，待包辊后依次加入，硬脂酸→氧化锌→促进剂CZ→防老剂4010→纳米介孔分子筛、炭黑→液体石蜡→IFR→硫磺。混炼均匀后打三角包并下片；混炼胶再用平板硫化机硫化，硫化条件为：130~185℃/10~15MPa×Tc90。
测试方法：硫化胶的性能-硫化特性、拉伸强度和伸长率、硬度、耐热空气老化性能、压缩永久变形分别按国家标准GB/T16584-1966、GB/T528-1998、GB/T531-1999、GB/T3512-2001和GB/T7759-1996进行，其中老化试验条件为100℃×24h。压缩永久变形率试验条件为常压，100℃×22h。
对比例1~4和实施例1~3的阻燃胶料性能如表1所示。
从表1的对比例1~4中看出：胶料不用纳米介孔分子筛经100℃×24h的老化后，材料的力学性能丧失很大。实施例1~3与对比例1~4相比较，除本发明所用纳米介孔分子筛用量少、无毒外，其拉伸强度、断裂伸长率均好于只添加膨胀阻燃剂的胶料。在膨胀阻燃剂用量相同的情况下（对比例2实施例1、对比例3和实施例2、对比例4和实施例3），纳米介孔分子筛的协同膨胀阻燃效果明显好于单独使用膨胀阻燃剂效果。
表1 对比例1~4和实施例1~3的阻燃胶料性能
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| IFR用量（份） | 0 | 60 | 70 | 80 | 60 | 70 | 80 |
| 纳米介孔分子筛MCM-41用量（份） | 0 | 0 | 0 | 0 | 3 | 3 | 3 |
| 拉伸强度/MPa | 22.77 | 7.56 | 7.46 | 7.41 | 9.05 | 10.61 | 8.41 |
| 拉伸强度/Mpa老化后 | 18.67 | 6.76 | 6.23 | 6.01 | 7.74 | 9.05 | 7.92 |
| 断裂伸长率/% | 553.19 | 335.23 | 286.21 | 226.21 | 386.16 | 391.31 | 336.29 |
| 断裂伸长率/% 老化后 | 341.35 | 172.17 | 168.72 | 141.36 | 321.36 | 323.11 | 229.55 |
| 硬度/邵A | 58 | 66 | 66 | 66 | 67 | 68 | 67 |
| 压缩永久变形率/% | 20 | 23 | 25 | 31 | 20 | 19 | 21 |
| 氧指数/% | 22 | 23 | 24.5 | 25.3 | 26.5 | 29.4 | 28.3 |
Claims (6)
1.纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶，其特征在于，该阻燃橡胶由下列组成按质量份数混合而成：橡胶基体用量100质量份；硫化剂用量1.5~2.8质量份；促进剂CZ用量1~1.5质量份；硬脂酸用量1~3质量份；氧化锌用量4.5~5质量份；防老剂4010用量1~2质量份；液体石蜡用量1~3质量份；炭黑用量30~40质量份；膨胀阻燃剂用量60~80质量份；纳米介孔分子筛用量0~5质量份；其阻燃协效剂为纳米介孔分子筛。
2.根据权利要求1所述的纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶，其特征在于，纳米介孔分子筛MCM-41、SBA-15分为无孔道和有孔道结构：
（1）无孔道结构为：没有经过高温煅烧过的纳米介孔分子筛，孔道内部填充着软物质，即模板剂；
（2）有孔道结构为：经过高温煅烧过的纳米介孔分子筛，孔道内无模板剂；孔道为规则有孔道或无规则有孔道结构。
3.根据权利要求1所述的纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶，其特征在于，纳米介孔分子筛MCM-41、SBA-15是双纳米结构的纳米颗粒，具有孔径均匀的孔道结构，孔径为2～10 nm。
4.根据权利要求1所述的纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶，其特征在于，所述的膨胀型阻燃剂由聚磷酸铵、季戊四醇组成，或由聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺组成；膨胀型阻燃剂组成的重量比为：聚磷酸铵：季戊四醇=3:1~2；聚磷酸铵：季戊四醇：三聚氰胺=3:1~2:1~2。
5.根据权利要求1所述的纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶，其特征在于，所述的橡胶基体选自天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶或三元乙丙橡胶/聚丙烯的混合物。
6.纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶制备方法，其特征在于，该阻燃橡胶是按如下方法制作的：首先将橡胶在开炼机上塑炼，待包辊后依次加入，硬脂酸→氧化锌→促进剂CZ→防老剂4010→纳米介孔分子筛、炭黑→液体石蜡→IFR→硫磺；混炼均匀后打三角包并下片；混炼胶再用平板硫化机硫化，硫化条件为：130~185℃/10~15MPa×Tc90；
该阻燃橡胶由下列组成按质量份数混合而成：橡胶基体用量100质量份；硫化剂用量1.5~2.8质量份；促进剂CZ用量1~1.5质量份；硬脂酸用量1~3质量份；氧化锌用量4.5~5质量份；防老剂4010用量1~2质量份；液体石蜡用量1~3质量份；炭黑用量30~40质量份；膨胀阻燃剂用量60~80质量份；纳米介孔分子筛用量0~5质量份；其阻燃协效剂为纳米介孔分子筛。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110120587A CN102226016B (zh) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | 纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110120587A CN102226016B (zh) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | 纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102226016A CN102226016A (zh) | 2011-10-26 |
| CN102226016B true CN102226016B (zh) | 2012-10-17 |
Family
ID=44807017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110120587A Active CN102226016B (zh) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | 纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102226016B (zh) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102675895A (zh) * | 2012-06-15 | 2012-09-19 | 沈阳化工大学 | 一种dopo改性纳米介孔分子筛的阻燃复合材料 |
| CN103087360B (zh) * | 2013-01-17 | 2015-07-29 | 沈阳化工大学 | 双包覆微胶囊化膨胀阻燃天然橡胶及其制备方法 |
| CN103980538B (zh) * | 2014-05-30 | 2016-03-30 | 山东慧科助剂股份有限公司 | 磷酸改性纳米β分子筛-聚磷酸铵复合阻燃剂及其制备方法 |
| CN104479232B (zh) * | 2014-12-29 | 2017-09-01 | 上海至正道化高分子材料股份有限公司 | 一种125℃低烟无卤阻燃乙丙橡胶电缆料及其制备方法 |
| CN105097104A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-11-25 | 刘雷 | 一种阻燃型通讯电缆及其制作方法 |
| CN105118548A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-02 | 刘雷 | 一种阻燃型计算机信号电缆及其制作方法 |
| CN105070385B (zh) * | 2015-09-09 | 2016-11-02 | 唐山师范学院 | 一种具有防火功能的计算机信号数据电缆及其制作方法 |
| CN105161200A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-16 | 刘雷 | 一种防火型计算机信号数据电缆及其制作方法 |
| CN105139947A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-09 | 刘雷 | 一种阻燃型信号电缆及其制作方法 |
| CN105139948A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-12-09 | 陈薇 | 一种防火型电缆光缆数据电缆一体化总线及其制备方法 |
| CN105097125A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-11-25 | 陈薇 | 一种物联网现场总线电缆及其制备方法 |
| CN105097124A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-11-25 | 陈薇 | 一种电缆光缆数据电缆一体化总线及其制备方法 |
| CN105206322A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-30 | 安徽华星电缆集团有限公司 | 一种计算机用防高温耐火电缆 |
| CN105161193A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-16 | 安徽德源电缆集团有限公司 | 一种高性能复合防火电缆及其制作方法 |
| CN105206347A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-30 | 安徽神州缆业集团有限公司 | 一种耐火、耐高温通讯电缆 |
| CN105199159B (zh) * | 2015-10-27 | 2017-08-08 | 沈阳化工大学 | 一种接枝石墨烯阻燃橡胶及制备方法 |
| CN108049509A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-05-18 | 杭州晶索建材有限公司 | 一种新型防火防爆可拆卸孔洞封堵系统及其施工方法 |
| CN108395703B (zh) * | 2018-02-27 | 2021-07-09 | 上海工程技术大学 | 一种基于介孔材料的膨胀阻燃硅橡胶及其制备方法 |
| CN110028701B (zh) * | 2019-04-09 | 2020-11-20 | 上海工程技术大学 | 一种改性介孔氧化铝阻燃剂的制备方法及其应用 |
| CN113025287B (zh) * | 2021-02-08 | 2022-03-04 | 厦门大学 | 一种石墨烯基杂化复合材料的制备方法及其在制备导热汽车轮胎中的应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080141863A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-06-19 | Chunqing Liu | Method of Making High Performance Mixed Matrix Membranes Using Suspensions Containing Polymers and Polymer Stabilized Molecular Sieves |
| CN101338201A (zh) * | 2007-07-03 | 2009-01-07 | 东丽纤维研究所（中国）有限公司 | 含介孔分子筛的有机-无机复合阻燃剂及其制备方法 |
| CN101983980A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-03-09 | 沈阳化工大学 | 一种提高吸水膨胀橡胶性能的方法 |
-
2011
- 2011-05-11 CN CN201110120587A patent/CN102226016B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080141863A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-06-19 | Chunqing Liu | Method of Making High Performance Mixed Matrix Membranes Using Suspensions Containing Polymers and Polymer Stabilized Molecular Sieves |
| CN101338201A (zh) * | 2007-07-03 | 2009-01-07 | 东丽纤维研究所（中国）有限公司 | 含介孔分子筛的有机-无机复合阻燃剂及其制备方法 |
| CN101983980A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-03-09 | 沈阳化工大学 | 一种提高吸水膨胀橡胶性能的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102226016A (zh) | 2011-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102226016B (zh) | 纳米介孔分子筛协效膨胀阻燃橡胶及其制备方法 | |
| CN103146081B (zh) | 一种可挤出成型的高阻燃橡胶材料及其制备方法 | |
| Liu et al. | Synergistic flame retardant effects between hollow glass microspheres and magnesium hydroxide in ethylene-vinyl acetate composites | |
| WO2021129216A1 (zh) | 一种pvc电缆材料及其制备方法 | |
| CN104513473B (zh) | 一种无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法 | |
| CN106633915A (zh) | 高阻燃无卤环保硅橡胶及其制备方法 | |
| CN104558716A (zh) | 一种高效无卤膨胀阻燃橡胶体系及其制备方法 | |
| CN103333364B (zh) | 复合膨胀型阻燃剂及其在阻燃聚丙烯和聚氨酯中的应用 | |
| Wang et al. | Double-layered co-microencapsulated ammonium polyphosphate and mesoporous MCM-41 in intumescent flame-retardant natural rubber composites | |
| CN105440420A (zh) | 纳米级镁铝水滑石阻燃eva发泡材料及其制备方法 | |
| CN1730525A (zh) | 微胶囊化膨胀型阻燃橡胶及其制备方法 | |
| CN110240760A (zh) | 一种绝缘阻燃三元乙丙橡胶软管组合物及其制备方法 | |
| CN108485244A (zh) | 阻燃型聚氨酯弹性体及其制备方法和应用 | |
| CN102134353A (zh) | 轨道车辆用挤出型阻燃环保三元乙丙橡胶减振垫 | |
| CN109401197A (zh) | 一种阻燃材料及其制备方法 | |
| CN113308118A (zh) | 一种环保型发泡阻燃硅橡胶材料及其制备方法 | |
| CN105802193A (zh) | 一种微发泡无卤阻燃聚氨酯材料 | |
| CN108264691B (zh) | 一种耐低温型无卤阻燃橡胶及其制备方法 | |
| CN111440362B (zh) | 一种叠层弹簧的橡胶胶料及其制备方法 | |
| CN102002174B (zh) | 一种sbr海绵复合材料及其制备方法 | |
| CN108164755B (zh) | 聚磷酸铵微胶囊、聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法 | |
| CN104262875B (zh) | 以植物基活性炭为协效剂的膨胀阻燃电缆料及制备方法 | |
| CN112812450A (zh) | 一种电缆用低烟无卤阻燃绝缘料 | |
| CN111471224A (zh) | 一种沙漏弹簧的橡胶胶料及其制备方法 | |
| CN110483859A (zh) | 一种阻燃橡胶电缆料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20181029 Address after: 110300 revitalization of eight Street 31-5, Hu Tai new town, Shenyang, Liaoning Patentee after: Shenyang Shuangji Plastics Technology Co Ltd Address before: No. 11, economic and Technological Development Zone, Shenyang, Liaoning Province, Liaoning Patentee before: Shenyang University of Chemical Technology |