CN104098802A - 一种氢氧化铝阻燃胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢氧化铝阻燃胶及其制备方法，属于阻燃材料领域。一种氢氧化铝阻燃胶所述的阻燃胶的组分和质量份数：氯丁胶40份、天然胶60份、防老剂RD2—5份、酚醛树脂126877—15份、硬脂酸1—6份、氧化镁4—10份、陶土10—30份、碳黑10—30份、氢氧化铝20—25份、石蜡油8—14份、促进剂M1—3份、促进剂DM1—3份、硫磺2—4份。使用两段塑炼方式，将氢氧化铝在开炼步骤中进行加工。本发明具有很好的阻燃效果，使用氢氧化铝防止了可燃性气体的逸出，还避免了烟灰的形成，有较好的阻燃抑烟作用，拉伸强度高，拉伸率好，生产工艺简单，制造成本以及制造难度低。

Description

一种氢氧化铝阻燃胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻燃材料领域，更具体地说，涉及一种氢氧化铝阻燃胶及其制备方法。

背景技术

阻燃橡胶指能延缓着火、降低火焰传播速度，且在离开火焰后，其自身燃烧火焰能迅速自行熄灭的橡胶。阻燃橡胶在燃烧时能分解成不然性气体，以遮蔽热源和氧，从而起到阻燃作用。凡是能降低塑料起燃的容易程度和火焰传布速率的助剂都称为阻燃剂。阻燃剂大多是周期表中第V、Ⅶ和Ⅲ族元素的化合物。如第V族的氮、磷、锑的化合物，第Ⅶ族的氯、溴的化合物和第Ⅲ族的硼、铝的化合物。此外硅和钼的化合物也可作为阻燃剂使用。但其中最常用的和最重要的是磷、溴、氯、锑和铝的化合物。

阻燃橡胶在燃烧时能分解成不然性气体，以遮蔽热源和氧，从而起到阻燃作用。

主体材料：含卤素原子的橡胶如CR，含苯环或共轭双键的橡胶等。

橡胶中添加一定的阻燃剂制成阻燃橡胶，阻燃剂的要求如下：

1.阻燃剂不损害塑料的物理力学性能；

2.阻燃剂的分解温度需适应进行阻燃加工塑料的需要，阻燃剂必须在塑料热分解时急速分解以发挥其阻燃效果，但是阻燃剂在塑料成型加工时又不能发生热分解。

中国专利申请号200910067605.1，授权公告日为2009年1月5日，发明创造名称为：环保型阻燃胶管的配方。该申请案涉及一种阻燃胶管的配方，该发明的组份和质量份数为：三元乙丙橡胶100份，快压出炭黑20～40份，煅烧陶土40～60份，氢氧化铝120～160份，硼酸锌5～10份，三氧化二锑10～20份，四硫化双秋兰姆0.5～0.8份，二丁基二硫代氨基甲酸锌1.5～2.0份，二硫化四甲基秋兰姆0.5～0.8份，氧化锌3～5份，硬脂酸1～3份，聚乙二醇1～3份，二硫化吗啡林1.5～2.0份，硫磺0.3～0.6份，石蜡油20～40份。此发明与传统产品相比，物理机械性能拉伸强度14MPA，高于传统配方1.5倍，可获得阻燃性国家标准垂直燃烧FV-0级，即难燃材料的要求，与传统方法达到相同的阻燃效果，且符合当今汽车胶管环保和安全的要求，但此发明使用氢氧化铝比重大，损耗较多，且工艺生产时发热大，生产工艺要求高，制造成本以及制造难度高。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的损耗较多，生产工艺要求高，制造成本以及制造难度高问题，本发明提供了一种氢氧化铝阻燃胶及其制备方法，它可以实现配方损耗较少，生产工艺简单，制造成本以及制造难度低等优势。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种氢氧化铝阻燃胶，组分以及质量份数如下：

氯丁胶为氯丁橡胶CR322，氯丁胶的氧指数30-50％，氧指数超过27％为自熄性材料，其可以提高阻燃性能，氯丁橡胶CR322的氧指数高于一般性材料，具有很强的自熄性能。

碳黑为N220、N330、N550、N774、N990复配而成，质量份数为1:2:2:1:4。

硬脂酸可以选择为硬脂酸1801、硬脂酸1803或者硬脂酸1842，其硬脂酸以动物油脂为主要原料。

氢氧化铝可以选取质量份数为22份，在此时达到了可以有出色的阻燃效果以及抑烟效果。

氧化镁使用了纯度为99.7％轻质氧化镁，高纯度的氧化镁活化性能和催化性能更强，是反应过程更加深入以及迅速。

石蜡油可以为12份，石蜡油为氯化石蜡油，有极好地拉伸强度，添加入橡胶中对其阻燃效果起到相互协同做用，取得了更好的阻燃效果。

一种所述的氢氧化铝阻燃胶的制造工艺，步骤如下：

1)按照一种上述氢氧化铝阻燃胶的组分和质量份数称取氯丁胶、天然胶、氢氧化铝。

2)胶料一段炼胶：在开炼机上将氯丁橡胶、氢氧化铝塑炼，下片停放12小时，再将天然胶塑炼，下片停放12小时，塑炼过程中，开炼机辊距为3mm，氢氧化铝在开炼机中先进行混合提高了氢氧化铝的分散性，减少了氢氧化铝的用量。

3)称量辅料：一种上述氢氧化铝阻燃胶的组分和质量份数称取防老剂RD、酚醛树脂12687、硬脂酸、氧化镁、陶土、碳黑，放置在同一个容器中；按所述的一种阻燃胶的组分和质量份数称取石蜡油，放置在同一个容器中；按所述的一种阻燃胶的组分和质量份数称取促进剂M、促进剂DM、硫磺放置在同一个容器中；

使用氧化镁和硬脂酸共用，作为活化剂，防老剂RD，防止胶料老化，陶土作为填充剂，增加体积，降低成本，石蜡油作为操作油用，起增塑作用，使用酚醛树脂12687，大幅度提高胶辊硬度，耐磨性和撕裂性，可以降低碳黑的用量，节约成本。

4)胶料二段塑炼：将步骤2)中已经塑炼一段的氯丁胶、氢氧化铝和天然胶，在开炼机上混合，并且将开炼机辊距调成1mm，薄通落盘5次，并打三角包三次，打三角包使天然胶和氯丁胶均匀混合，使之在后续工艺中更容易和迅速发生反应。

5)胶料的混炼，将防老剂RD、酚醛树脂12687、硬脂酸、氧化镁、陶土、碳黑，石蜡油，和步骤4)中塑炼的胶料一同放入密式炼胶机中，混炼6—8分钟，排胶，下片，等待冷却。

6)加促进剂和硫化剂，在开式炼胶机上，将促进剂M、促进剂DM、硫磺加入步骤5)的胶料中，并且在辊距2mm时，打三角包三次，然后下片待用，此阶段促进剂M、促进剂DM、硫磺在胶料中混合均匀。

7)取少量的步骤6)中的胶料，放入模具里，将模具放入平板硫化机里，设置压力为0.8Mpa，在160℃温度下硫化10min。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明使用的一种无公害阻燃剂，氢氧化铝属于添加型阻燃剂，氢氧化铝是水合氢氧化物，因其含有结合水，当温度上升到临界点后，水就离析出来，起到吸热、降温作用；它还会在聚合物表面形成Al₂O₃保护膜，既阻挡了氧气的进入，又防止了可燃性气体的逸出，还避免了烟灰的形成，起到了较好的阻燃抑烟作用；

(2)本发明以天然橡胶为主体材料，具有较高的耐磨性，和拉伸强度，由于天然胶是自补强橡胶，其具有较高的格林强度，有利于橡胶的加工成型；

(3)本发明含有氯丁胶，氯丁胶的氧指数30-50％之间，而氧指数超过27％为自熄性材料，其可以提高阻燃性能；

(4)本发明以复合型碳黑作为补强填料，多种类型碳黑进行综合作用，具有更好的拉伸强度，调节胶辊硬度，提高耐磨性；

(5)本发明以氧化镁和硬脂酸共用，作为活化剂，防老剂RD，防止胶料老化，陶土作为填充剂，增加体积，降低成本，石蜡油作为操作油用，起增塑作用；

(6)酚醛树脂12687，大幅度提高胶辊硬度，耐磨性和撕裂性，可以降低碳黑的用量，节约成本；

(7)氢氧化铝在开炼机先进行混合，提高了氢氧化铝的分散性，使得混合更加均匀，且减少了氢氧化铝的用量，使得成本降低。

具体实施方式

下面结合说明书和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例1

本发明的目的通过以下技术方案实现。

制备方法如下，组分以质量份数如下：

氯丁胶为氯丁橡胶CR322，使用重庆长寿化工有限公司公司生产CR322型号，氯丁胶的氧指数50％，一般情况下氧指数超过27％为自熄性材料，其可以提高阻燃性能，此型号氯丁橡胶CR322的氧指数高于一般性材料，具有很强的自熄性能。

碳黑为N220、N330、N550、N774、N990复配而成，质量份数为1:2:2:1:4，其中碳黑N220，碳黑N330能大幅度提高橡胶强度，但大量使用会降低拉升伸长率，碳黑N550，碳黑N774，碳黑N990补强性能略差，但能提高橡胶的拉升伸长率，因此五种碳黑并用橡胶既有比较好的拉伸强度，但拉伸伸长率也能得到保证，多种类型碳黑进行综合作用，由于原有单组份的碳黑的拉伸强度仅仅能达到12mpa-14mpa之间，复配后的拉伸强度可以达到30mpa，具有很好的拉伸强度，拉伸伸长率也有了显著的提高，现有技术中拉伸伸长率250％--350％，提高至420％可以调节胶辊硬度，提高耐磨性，且复配后的碳黑操作时的发热量小，对产品进行添加后的工艺制备更加简单便捷，具有很好的可操作性。

硬脂酸选择硬脂酸1801，其硬脂酸1801以动物油脂为主要原料，对活化程度有很大的提高，极大的对橡胶制备的硫化速度以及程度进行了提高，反应更快，节约时间。

氢氧化铝质量份数为22份，超细氢氧化铝和含卤的氯丁胶和氯化石蜡油的含卤阻燃剂并用时明显的协同效应，超细氢氧化铝是纳米级，大量填充对橡胶的物理性能基本没有影响，在此时达到了出色的阻燃效果以及抑烟效果。

氧化镁使用了纯度为99.7％轻质氧化镁，高纯度的氧化镁活化性能和催化性能更强，是反应过程更加深入以及迅速。

石蜡油石蜡油为氯化石蜡油，选取根据不同的用量有不同的拉伸强度和阻燃性能，如下表所示：

石蜡油为12份，在此时拉伸强度和阻燃时间有了最好的平衡点，此时拉伸强度和阻燃时间都达到了最有的效果，将石蜡油添加入橡胶中对其阻燃效果起到极好的做用，取得了更好的阻燃效果。

一种氢氧化铝阻燃胶的制造工艺，步骤如下：

1)按照一种氢氧化铝阻燃胶的组分和质量份数称取氯丁胶、天然胶、氢氧化铝分别为40份、60份、22份。

2)胶料一段炼胶：在开炼机上将氯丁橡胶、氢氧化铝塑炼，下片停放12小时，再将天然胶塑炼，下片停放12小时，塑炼过程中，开练机辊距为3mm，现有技术中氢氧化铝在密式炼胶机中进行混合，混合不充分，对氢氧化铝损耗打，以及混合的分散性和均匀性都大打折扣，此发明中由于氢氧化铝在开炼机先进行混合，提高了氢氧化铝的分散性，混合更加均匀，减少了氢氧化铝的用量，节约了成本。

3)称量辅料：一种氢氧化铝阻燃胶的组分和质量份数称取防老剂RD 3份、酚醛树脂126877份、硬脂酸3份、氧化镁7份、陶土20份、碳黑20份，放置在同一个容器中；称取石蜡油8份，放置在同一个容器中；称取促进剂M2份、促进剂DM2份、硫磺3份放置在同一个容器中；

使用氧化镁和硬脂酸共用，作为活化剂，防老剂RD，防止胶料老化，陶土作为填充剂，增加体积，降低成本，石蜡油作为操作油用，起增塑作用，使用酚醛树脂12687，大幅度提高胶辊硬度，耐磨性和撕裂性，可以降低碳黑的用量，节约成本。

4)胶料二段塑炼：将步骤2)中已经塑炼一段的氯丁胶、氢氧化铝和天然胶，在开炼机上混合，并且将开炼机辊距调成1mm，薄通落盘5次，并打三角包三次，打三角包使天然胶和氯丁胶混匀混合，使之在后续工艺中更容易和迅速发生反应。

5)胶料的混炼，将防老剂RD、酚醛树脂12687、硬脂酸、氧化镁、陶土、碳黑，石蜡油，和步骤4)中塑炼的胶料一同放入密式炼胶机中，混炼7分钟，排胶，下片，等待冷却。

6)加促进剂和硫化剂，在开式炼胶机上，将促进剂M、促进剂DM、硫磺加入步骤5)的胶料中，并且在辊距2mm时，打三角包三次，促进剂和硫化剂在胶料中混合均匀，然后下片待用。

7)取少量的步骤6)中的胶料，放入模具里，将模具放入平板硫化机里，设置压力为0.8Mpa，在160℃温度下硫化10min。

使用上述制得的胶片用酒精喷灯做燃烧试验，按照MT_113-1995聚合物制品阻燃抗静电方法规则进行测试，符合所需要的阻燃效果，可以达到难燃材料的要求，拉伸强度可以达到30mpa，拉伸伸长率为420％，有焰燃烧时间平均低于5s，无焰燃烧时间平均低于6s，拉伸强度好，拉伸伸长率高，阻燃效果好。

实施例2

本发明的目的通过以下技术方案实现。

本实施例的制备方法同实施例1，其不同之处在于，各物料的质量，组分以质量份数如下：

氯丁胶的氧指数为40％，一般情况下氧指数超过27％为自熄性材料，其可以提高阻燃性能，氯丁胶氧指数高于一般性材料，具有很强的自熄性能。

碳黑为N220、N330、N550、N774、N990复配而成，质量份数为1:2:2:1:4。

硬脂酸选择硬脂酸1803，其硬脂酸1803以动物油脂为主要原料，对活化程度有很大的提高，极大的对橡胶制备的硫化速度以及程度进行了提高，反应更快，节约时间。

氢氧化铝质量份数为25份，超细氢氧化铝和含卤的氯丁胶和氯化石蜡油的含卤阻燃剂并用时明显的协同效应。

使用上述制得的胶片用酒精喷灯做燃烧试验，按照MT_113-1995聚合物制品阻燃抗静电方法规则进行测试，符合所需要的阻燃效果，可以达到难燃材料的要求，拉伸强度可以达到25mpa，拉伸伸长率为390％，有焰燃烧时间平均低于6s，无焰燃烧时间平均低于7s，拉伸强度好，拉伸伸长率高，阻燃效果好。

实施例3

本发明的目的通过以下技术方案实现。

本实施例的制备方法同实施例1，其不同之处在于，各物料的质量，组分以质量份数如下：

氯丁胶的氧指数30％，一般情况下氧指数超过27％为自熄性材料，其可以提高阻燃性能，氯丁胶氧指数高于一般性材料，具有很强的自熄性能。

碳黑为N220、N330、N550、N774、N990复配而成，质量份数为1:2:2:1:4。

硬脂酸选择硬脂酸1842，其硬脂酸1842以动物油脂为主要原料。

氢氧化铝质量份数为20份，超细氢氧化铝和含卤的氯丁胶和氯化石蜡油的含卤阻燃剂并用时明显的协同效应，超细氢氧化铝是纳米级，大量填充对橡胶的物理性能基本没有影响。

使用上述制得的胶片用酒精喷灯做燃烧试验，按照MT_113-1995聚合物制品阻燃抗静电方法规则进行测试，符合所需要的阻燃效果，可以达到难燃材料的要求，拉伸强度可以达到21mpa，拉伸伸长率为380％，有焰燃烧时间平均低于7s，无焰燃烧时间平均低于8s，拉伸强度好，拉伸伸长率高，阻燃效果好。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种氢氧化铝阻燃胶，其特征在于：所述的阻燃胶的组分和质量份数如下：

2.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝阻燃胶，其特征在于：所述的氯丁胶为氯丁橡胶CR322，所述的氯丁胶的氧指数30-50％。

3.根据权利要求2所述的一种氢氧化铝阻燃胶，其特征在于：所述的碳黑为N220、N330、N550、N774、N990复配而成，质量份数比为1:2:2:1:4。

4.根据权利要求2所述的一种氢氧化铝阻燃胶，其特征在于：所述的硬脂酸为硬脂酸1801、硬脂酸1802或硬脂酸1842。

5.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝阻燃胶，其特征在于：所述的氢氧化铝为超细氢氧化铝，质量份数为22份。

6.根据权利要求5所述的一种氢氧化铝阻燃胶，其特征在于：所述的氧化镁为纯度为99.7％轻质氧化镁。

7.根据权利要求3所述的一种氢氧化铝阻燃胶，其特征在于：所述的石蜡油为12份。

8.根据利要求1所述的一种氢氧化铝阻燃胶的制备方法，其步骤如下：

1)按权利要求1所述的氢氧化铝阻燃胶的组分和质量份数称取氯丁胶、天然胶、氢氧化铝；

2)胶料一段炼胶：在开炼机上将氯丁橡胶、氢氧化铝塑炼，下片停放12小时，再将天然胶塑炼，下片停放12小时，塑炼过程中，开炼机辊距为3mm；

3)称量辅料：按权利要求1所述的一种氢氧化铝阻燃胶的组分和质量份数称取防老剂RD、酚醛树脂12687、硬脂酸、氧化镁、陶土、碳黑，放置在同一个容器中；按权利要求1所述的一种阻燃胶的组分和质量份数称取石蜡油，放置在一个容器中；按权利要求1所述的一种阻燃胶的组分和质量份数称取促进剂M、促进剂DM、硫磺放置在同一个容器中；

4)胶料二段塑炼：将步骤2)中已经塑炼一段的氯丁胶、氢氧化铝和天然胶，在开炼机上混合，并且将开炼机辊距调成1mm，薄通落盘5次，并打三角包三次，天然胶、氢氧化铝和氯丁胶均匀混合；

5)胶料的混炼，将防老剂RD、酚醛树脂12687、硬脂酸、氧化镁、陶土、碳黑、石蜡油，和步骤4)中塑炼的胶料一同放入密式炼胶机中，混炼6—8分钟，排胶，下片，等待冷却；

6)加促进剂和硫化剂：在开式炼胶机上，将促进剂M、促进剂DM、硫磺加入步骤5)制成的胶料中，并且在辊距2mm时，打三角包三次，然后下片待用；

7)取步骤6)中的胶料，放入模具里，将模具放入平板硫化机里，设置压力为0.8Mpa，在160℃温度下硫化10min。