CN104262726A - 一种用于氯丁橡胶的阻燃剂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于氯丁橡胶的阻燃剂组合物及其制备方法，所述阻燃剂组合物包含三氧化二锑、硼酸镁、铝酸锌和碳酸镁；按重量份数计，所述阻燃剂组合物包含三氧化二锑10～30份、硼酸镁20～50份、铝酸锌10～40份、碳酸镁10～30份。采用该阻燃剂组合物，在氯丁橡胶中将无需另外添加溴系阻燃剂(如十溴二苯醚、十溴二苯乙烷等)、卤系阻燃剂(氯化石蜡、氯化聚乙烯)、金属氢氧化物及硼酸锌等其他阻燃剂。并且，该阻燃剂组合物具有用量少、阻燃效率高的优点。

Description

一种用于氯丁橡胶的阻燃剂组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于橡胶阻燃剂领域，具体涉及一种用于氯丁橡胶的阻燃剂组合物及其制备方法。

背景技术

氯丁橡胶是一种耐候、耐油、耐化学腐蚀的自补强型特种橡胶，广泛应用于电缆、输送带、胶管、密封件等橡胶制品中。由于氯丁橡胶含氯，燃烧时发生脱氯化氢反应，在气相中形成Cl·自由基，可以捕捉火焰中的·OH自由基和H·自由基，从而起到阻燃作用。氯丁橡胶的耐燃性是通用橡胶中最好的。但为了提高阻燃性能，仍然需要使用其它阻燃剂，常用的阻燃剂有三氧化二锑，硼酸锌，十溴二苯醚，氢氧化铝，氢氧化镁，磷酸三甲苯酯等。

国内氯丁橡胶阻燃剂技术主要有：

1、中国专利CN102604242B公开了一种难燃耐热织物芯输送带用覆盖胶及其制备方法，其中提供了一种氯丁橡胶组合物，阻燃剂为三氧化二锑5-10份，十溴二苯醚、氢氧化镁复合阻燃剂5-30份。

2、中国专利CN101314654B公开了一种橡套阻燃电缆的护套配方及制造方法，其中提供了以氯丁橡胶和氯化聚乙烯为基础的阻燃组合物，以组合物总量为100％计，阻燃剂含量为：十溴二苯醚2.5-8％、三氧化二锑1.0-3.0％、氢氧化铝1.0-8.0％。

3、中国专利CN102532633B公开了一种氯丁橡胶护套及其制备方法，其中提供了以氯丁橡胶为基础的阻燃组合物，其中阻燃剂用量为35-45份，阻燃剂具体为三氧化二锑、十溴二苯醚、聚磷酸铵、季戊四醇、氢氧化铝和三甲基磷酸酯。

众所周知，无论是单一阻燃剂，还是阻燃剂组合物，上述现有技术中的阻燃剂的阻燃效率都相对较低，而且添加量相对较大。根据文献报道，氯丁橡胶中阻燃剂用量均占10份以上。此外，与炭黑等补强填料相比，一般阻燃剂的粒径相对较粗，使得阻燃剂和橡胶界面的结合相对较差，因此当阻燃剂填充量越大，对橡胶力学性能和加工性能负面影响也就越大。同时，阻燃剂的价格一般比炭黑和白炭黑等补强剂高，阻燃剂使用量越大，制得的阻燃橡胶成本也越高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于氯丁橡胶的阻燃剂组合物及其制备方法。采用该阻燃剂组合物，在氯丁橡胶中将无需另外添加溴系阻燃剂(如十溴二苯醚、十溴二苯乙烷等)、卤系阻燃剂(氯化石蜡、氯化聚乙烯)、金属氢氧化物及硼酸锌等其他阻燃剂。并且，该阻燃剂组合物具有用量少、阻燃效率高的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于氯丁橡胶的阻燃剂组合物，该阻燃剂组合物包含三氧化二锑、硼酸镁、铝酸锌和碳酸镁；优选地，该阻燃剂组合物由三氧化二锑、硼酸镁、铝酸锌和碳酸镁组成。

按重量份数计，该阻燃剂组合物包含三氧化二锑10～30份、硼酸镁20～50份、铝酸锌10～40份、碳酸镁10～30份；优选地，按重量份数计，该阻燃剂组合物包含三氧化二锑15～25份、硼酸镁30～45份、铝酸锌15～35份、碳酸镁10～25份。

其中，所述三氧化二锑的平均粒径＜3μm；硼酸镁的平均粒径＜3μm；铝酸锌的平均粒径＜3μm；碳酸镁的平均粒径＜3μm。

本发明还提供了所述阻燃剂组合物的制备方法，包括以下步骤：

将上述阻燃剂组合物各原料按比例搅拌混合；优选地，所述搅拌的速度为60～80r/min；优选地，所述搅拌的时间为40～50min。

本发明还提供了所述阻燃剂组合物在制备氯丁橡胶中的用途。

其中优选地，在制备所述氯丁橡胶时，以氯丁橡胶生胶质量100份数计，所述阻燃剂组合物的质量份数不超过5份。

本发明还提供了一种包含所述阻燃剂组合物的氯丁橡胶。

在所述氯丁橡胶中，以氯丁橡胶生胶质量100份数计，所述阻燃剂组合物的质量份数不超过5份。

与现有技术相比，本发明具有至少以下有益效果：

(1)采用本发明所述阻燃剂组合物制备氯丁橡胶过程时，无需再添加溴系阻燃剂(如十溴二苯醚、十溴二苯乙烷等)、卤系阻燃剂(氯化石蜡，氯化聚乙烯)、金属氢氧化物及硼酸锌等其它阻燃剂。

(2)在制备所述氯丁橡胶时，本发明所述阻燃剂组合物与氯丁橡胶生胶的用量质量比不超过5％，得到的氯丁橡胶的阻燃等级即可达到V0级，氧指数即可达到30％以上，因此所述阻燃剂组合物具有用量少、阻燃效率高的优点。

(3)本发明通过科学配比，运用气相、固相多种阻燃机理，实现三氧化二锑、硼酸镁、铝酸锌和碳酸镁的阻燃协同效应最大化，从而能够制备阻燃性高(氧指数大于30％，垂直燃烧V0级)的氯丁橡胶；与等量的三氧化二锑、或者十溴二苯醚/三氧化二锑并用的阻燃剂相比，本发明阻燃剂组合物的氧指数和垂直燃烧等级都较高，尤其是可以显著减少阴燃(无焰燃烧)现象。

(4)本发明所述阻燃剂组合物的粒径小且阻燃效率高，其在制备氯丁橡胶时所需的用量少，因此对氯丁橡胶的物理机械性能影响小，利用本发明所述阻燃剂组合物制得的氯丁橡胶具有优异的阻燃性且物理机械性能良好，促使橡胶制备的配方设计者可自由发挥的空间增大。

(5)本发明所述阻燃剂组合物成本较低。一方面，该阻燃剂中三氧化二锑含量低，近年来，由于锑的价格上涨，三氧化二锑的价格也在随之上涨，因此所述阻燃剂组合物的价格优势日渐明显；另一方面，除三氧化二锑外其他三种物质的价格远低于十溴二苯醚等溴系阻燃剂，与普通硼酸锌相当。所述阻燃剂组合物完全可以等量替代三氧化二锑，可为橡胶工业节省大量成本。

(6)本发明所述阻燃剂组合物的组分都是无机物，均为白色，分解温度高，可用于浅色制品，在一般氯丁橡胶的加工温度范围内都适用。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

下述实施例的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。

在以下实施例和对比例中，各个性能参数测定方法所依据的国家标准具体如下：氧指数和垂直燃烧性能按GB/T 10707-2008测定。

原料：

氯丁橡胶，牌号S-40V，日本电化学工业公司；

碳黑，牌号N550，卡博特中国公司产品；

三氧化二锑，牌号HT-105，济南泰星精细化工有限公司产品；

硼酸镁，铝酸锌，碳酸镁，粒径均为1-2微米，青岛华舜工贸有限公司产品；

其他均为市售工业品。

实施例1～5及对比例6～13中阻燃剂组合物的制备：

将阻燃剂组合物各个组分按比例称量。阻燃剂组合物总重量60公斤。将称量好的阻燃剂倒入江苏市荣德机械有限公司生产的W-100型双锥高效混合机，设定机器转速为60～80转/分钟，混合40～50分钟，即得到氯丁橡胶用阻燃剂组合物。

上述阻燃剂组合物在氯丁橡胶中的应用及性能测试：

采用上海双翼橡塑机械有限公司生产的XK-160型开放式炼胶机混炼阻燃氯丁橡胶。

取氯丁橡胶(生胶)100克，包辊后，依次加入硬脂酸1克，阻燃剂组合物5克(实施例1～5及对比例6～13中阻燃剂组合物的组分及含量见表1)，邻苯二甲酸二辛酯5克，碳黑20克、氧化锌5克，氧化镁4克，乙撑硫脲0.5克，2,2'-二硫化二苯并噻唑0.5克，最后加入邻苯二甲酸二辛酯5克。混匀后停放1-3天。返炼2分钟。采用上海齐才液压机械有限公司生产的25t平板硫化机制备标准试样，试样硫化条件：160℃*15min。性能测试按相应国标进行。

氯丁橡胶中不同阻燃剂组合物的阻燃性能对比及见表1。

表1：氯丁橡胶中不同阻燃剂组合物的阻燃性能对比

(其中，阻燃剂组合物的质量份数为5份)

实施例14～18及对比例19～26中阻燃剂组合物的制备：

将阻燃剂组合物各个组分按比例称量。阻燃剂组合物总重量60公斤。将称量好的阻燃剂倒入江苏市荣德机械有限公司生产的W-100型双锥高效混合机，设定机器转速为60～80转/分钟，混合40～50分钟，即得到氯丁橡胶用阻燃剂组合物。

上述阻燃剂组合物在氯丁橡胶中的应用及性能测试：

采用上海双翼橡塑机械有限公司生产的XK-160型开放式炼胶机混炼阻燃氯丁橡胶。

取氯丁橡胶(生胶)100克，包辊后，依次加入硬脂酸1克，阻燃剂组合物3.5克(实施例14～18及对比例19～26中阻燃剂组合物的组分及含量见表2)，邻苯二甲酸二辛酯5克，碳黑20克、氧化锌5克，氧化镁4克，乙撑硫脲0.5克，2,2'-二硫化二苯并噻唑0.5克，最后加入邻苯二甲酸二辛酯5克。混匀后停放1-3天。返炼2分钟。采用上海齐才液压机械有限公司生产的25t平板硫化机制备标准试样，试样硫化条件：160℃*15min。性能测试按相应国标进行。

氯丁橡胶中不同阻燃剂组合物的阻燃性能对比及见表2。

表2：氯丁橡胶中不同阻燃剂组合物的阻燃性能对比

(其中，阻燃剂组合物的质量份数为3.5份)

总之，以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明做出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims (8)

1.一种用于氯丁橡胶的阻燃剂组合物，所述阻燃剂组合物包含三氧化二锑、硼酸镁、铝酸锌和碳酸镁；

优选地，所述阻燃剂组合物由三氧化二锑、硼酸镁、铝酸锌和碳酸镁组成。

2.根据权利要求1所述的阻燃剂组合物，其特征在于，按重量份数计，所述阻燃剂组合物包含三氧化二锑10～30份、硼酸镁20～50份、铝酸锌10～40份、碳酸镁10～30份；

优选地，按重量份数计，所述阻燃剂组合物包含三氧化二锑15～25份、硼酸镁30～45份、铝酸锌15～35份、碳酸镁10～25份。

3.根据权利要求1或2所述的阻燃剂组合物，其特征在于，所述三氧化二锑的平均粒径＜3μm；硼酸镁的平均粒径＜3μm；铝酸锌的平均粒径＜3μm；碳酸镁的平均粒径＜3μm。

4.一种如权利要求1至3中任一项所述的阻燃剂组合物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将所述阻燃剂组合物的各原料按比例搅拌混合；

优选地，所述搅拌的速度为60～80r/min；优选地，所述搅拌的时间为40～50min。

5.如权利要求1至3中任一项所述的阻燃剂组合物在制备氯丁橡胶中的用途。

6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，在制备所述氯丁橡胶时，以氯丁橡胶生胶质量100份数计，所述阻燃剂组合物的质量份数不超过5份。

7.一种包含如权利要求1至3中任一项所述的阻燃剂组合物的氯丁橡胶。

8.根据权利要求7所述的氯丁橡胶，其特征在于，在所述氯丁橡胶中，以氯丁橡胶生胶质量100份数计，所述阻燃剂组合物的质量份数不超过5份。