CN104558715A - 一种低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

一种低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体及其制备方法，解决了现有阻燃热塑性弹性体含卤含锑、耐寒性能较差的问题，其特征在于由粉末顺丁橡胶、聚乙烯树脂、乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、粉末丁腈橡胶、氧化锌、硬质酸、石蜡油、聚乙烯蜡、硫磺、过氧化二异丙苯、促进剂、防老剂、抗氧剂、抗静电炭黑、环氧硅树脂、芳纶桨粕、癸二酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、无卤阻燃剂、硅烷偶联剂、抗静电剂制成。本发明在具有良好的力学性能和加工性能的前提下，能够在-60℃的环境下长期使用，且具有优异的阻燃性能和环保性能，是制造耐寒阻燃输送带、传动带、胶管、电缆、汽车密封制品和轨道交通减震制品等产品的良好材料。

Description

一种低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体技术领域，具体地说，是一种低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
热塑性弹性体具有弹性材料的使用性能和塑性材料的加工性能，常被人们称为第三代橡胶。由于不需要硫化、成型加工简单，与传统硫化橡胶相比，TPE 的工业生产流程缩短了1 /4，节约能耗达25% ～ 40% ，效率提高了10 ～20 倍，且可重复利用，使用无环境污染，堪称橡胶工业的又一次技术革命。目前，热塑性弹性体被广泛应用于汽车、建筑、家电设备、胶管、胶带、电线电缆、电子产品、食品包装、医疗器械等众多行业，特别适宜于煤矿橡胶制品、汽车橡胶制品、家电橡胶制品、轨道交通橡胶制品和电缆等。热塑性弹性体的新品种、新技术不断出现，其用途日益广泛。目前技术的热塑性弹性存在两个问题：一是阻燃热塑性弹性体多是含卤含锑的，要么使用含卤的主题材料，要么添加含卤、锑的阻燃剂，一旦引燃会产生大量的有毒有害的气体，影响人们的身体健康，污染环境和腐蚀机械设备，现有的一些无卤阻燃的热塑性弹性体，因大量添加无机阻燃剂，使力学性能大幅度下降，不能用于制造阻燃输送带、电缆、汽车配件、轨道交通减震件等重要的产品；二是耐寒性能较差，当环境温度低于-10℃时，硬度增加，弹性变差，强度降低，甚至发脆，影响使用，在我国东北、西北高寒地区，严冬时的温度低至-40℃以下，露天使用的输送带、电缆、汽车配件、轨道交通的减震制品必须具有良好的耐寒性能，才能保证正常使用，现有技术的热塑性弹性体不能满足这些要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体，满足制造耐寒阻燃输送带、传动带、胶管、电缆、密封制品和减震制品的需要，且在生产及使用过程无毒无害无污染。
本发明的第二个目的是提供该热塑性弹性体的制备方法，工艺简单，易于制造，生产成本低。
本发明的目的通过下述方案予以实现。
所述的低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体，其特征在于，按重量份数计，由下述原料制成：
粉末顺丁橡胶（PBR）30-50份，聚乙烯树脂（PHDPE）20-40份，乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物（EMA）10-30份，粉末丁腈橡胶（PNBR-18）10份，氧化锌5份，硬质酸2份，石蜡油1-3份，聚乙烯蜡3-5份，硫磺1-1.5份，过氧化二异丙苯（DCP）1-2份，促进剂1-2份，防老剂1-2份，抗氧剂1-2份，抗静电炭黑10-15份，环氧硅树脂8-10份，芳纶桨粕5-10份，癸二酸二辛酯(DOS)10份，磷酸三甲苯酯（TCP）25份，无卤阻燃剂40-60份，硅烷偶联剂1-2份，抗静电剂4-6份。
所述的聚乙烯树脂是粉状的高密度聚乙烯（PHDPE），密度0.945-0.965g/cm3，熔融指数0.1-1.5g/10min。
促进剂可选用2-硫醇基苯并噻唑(促进剂M)、二硫化二苯并噻唑(促进剂DM)、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(促进剂CZ)、二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TMTD)、二乙基二硫代氨基甲酸镉(促进剂CED)中的一种或组合。
防老剂可选用N-苯基-α萘胺(防老剂A)、N-苯基-β萘胺(防老剂D)、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(树脂状)(防老剂RD)、2，2′-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(防老剂2246-S)、N-异丙基-N′-苯基对苯二胺(防老剂4010NA)中的一种或组合。
抗氧剂可选用四[β-（3,5-二特丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、β-（3,5-二特丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯（抗氧剂1076）、2,6-二特丁基-4-甲基苯酚（抗氧剂264）中的任意一种。
无卤阻燃剂可选用氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、红磷、聚磷酸铵、三聚氰胺氰脲酸盐的一种或其组合。
硅烷偶联剂可选用乙烯基三氧基硅烷（A-105）、乙烯基三乙氧基硅烷（A-151）、乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）中的任意一种。
抗静电剂可选用烷基苯磷酸酯二乙醇胺盐（抗静电剂P）、三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐（抗静电剂TM）、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐（抗静电剂SA）中的任意一种。
本发明所述的热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料准备：按配方要求称量原材料；
（2）阻燃剂改性处理：将无卤阻燃剂、芳纶桨粕、抗氧剂加入捏合机中加热搅拌，搅拌速度为375-400转/分钟，加热至40-60℃，开始喷洒硅烷偶联剂，继续加热搅拌，在115℃-125℃的温度下搅拌10-15分钟，制成表面改性阻燃剂；
（3）高速混合预塑化：将高密度聚乙烯、乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、氧化锌、硬质酸、石蜡油、聚乙烯蜡、促进剂、防老剂、抗静电炭黑、环氧硅树脂、癸二酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、、抗静电剂、表面改性阻燃剂依次加入高速混合机中，混合速度为1200-1400转/分钟，在140℃-150℃的温度下混合10-15分钟，制得预塑化料；
（4）冷混合：将经高速混合后的预塑化料冷却到室温后加入到冷混合器中，依次加入粉末顺丁橡胶、粉状丁腈橡胶、硫磺、过氧化二异丙苯，在常温下混合5-10分钟，混合机速度为375-400转/分钟；
（5）造粒：将混合后的粉料通过双螺杆造粒机，在螺杆转速300-500转/分钟、温度165℃-175℃的条件下造粒，即得本发明所述的低烟无卤耐寒型的热塑性弹性体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明不含含卤的主体材料和含卤的阻燃剂、配合剂以及发烟量大的锑类阻燃剂，所以燃烧时发烟量低，且不含有害物质，是一种环保型的阻燃材料。
2、本发明选用耐寒的主体材料和耐寒的增塑剂及阻燃剂，使共混物具有良好的耐寒性能。
3、本发明选用PBR、PHDPE 与EMA接枝共混，并用PNBR-18作为相容剂，提高了共混物相容性及动态硫化后的力学性能。
4、本发明采用硅烷偶联剂对无机阻燃剂进行表面改性处理，提高了有机物和无机物的相容性，同时加入了芳纶桨粕增强剂，在提高共混物阻燃性能的同时，同时提高其力学性能。
5、本发明选用环氧硅树脂对共混物增粘，在提高共混物粘合性能的同时，提高共混物的阻燃性能和力学性能。
本发明在具有良好的力学性能和加工性能的前提下，能够在-60℃的环境下长期使用，且具有优异的阻燃性能和环保性能，同时具有弹性好、工艺简单、能源消耗低、生产效率高、可回收利用等优点，是制造耐寒阻燃输送带、传动带、胶管、电缆、汽车密封制品和轨道交通减震制品等产品的良好材料。
具体实施方式
通过下述实施例有助于对本发明的理解，但不能限制本发明的内容。
实施例1
本实施例提供一种低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体，按重量份数计，由下述原料制成：
PBR 30份， PHDPE 30份， EMA 30份， PNBR-18 10份，氧化锌5份，硬质酸2份，石蜡油1份，聚乙烯蜡3份，硫磺1份，DCP 1.5份，促进剂M 1份，促进剂DM 0.5份，防老剂RD 1份，防老剂4010NA 1份，抗氧剂1010 1份，抗静电炭黑10份，环氧硅树脂10份，芳纶桨粕8份，DOS 10份，TCP 25份，氢氧化铝20份，硼酸锌10份，聚磷酸铵10份，硅烷偶联剂A-105 1份，抗静电剂P 4份。
PHDPE的密度0.945-0.965g/cm3，熔融指数0.1-1.5g/10min。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料准备：按配方要求称量原材料；
（2）阻燃剂改性处理：将无卤阻燃剂、芳纶桨粕、抗氧剂加入捏合机中加热搅拌，搅拌速度为375-400转/分钟，加热至40-60℃，开始喷洒硅烷偶联剂，继续加热搅拌，在115℃-125℃的温度下搅拌10-15分钟，制成表面改性阻燃剂；
（3）高速混合预塑化：将高密度聚乙烯、乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、氧化锌、硬质酸、石蜡油、聚乙烯蜡、促进剂、防老剂、抗静电炭黑、环氧硅树脂、癸二酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、、抗静电剂、表面改性阻燃剂依次加入高速混合机中，混合速度为1200-1400转/分钟，在140℃-150℃的温度下混合10-15分钟，制得预塑化料；
（4）冷混合：将经高速混合后的预塑化料冷却到室温后加入到冷混合器中，依次加入粉末顺丁橡胶、粉状丁腈橡胶、硫磺、过氧化二异丙苯，在常温下混合5-10分钟，混合机速度为375-400转/分钟；
（5）造粒：将混合后的粉料通过双螺杆造粒机，在螺杆转速300-500转/分钟、温度165℃-175℃的条件下造粒，即得本实施例的低烟无卤耐寒型的热塑性弹性体。
实施例2
本实施例提供一种低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体，按重量份数计，由下述原料制成：
PBR 40份， PHDPE 40份， EMA 10份， PNBR-18 10份，氧化锌5份，硬质酸2份，石蜡油2份，聚乙烯蜡4份，硫磺1.2份，DCP 2份，促进剂CZ 1份，促进剂TMTD 0.5份，防老剂2246-S 1份，防老剂4010NA 0.5份，抗氧剂1076 1份，抗静电炭黑12份，环氧硅树脂9份，芳纶桨粕10份，DOS 10份，TCP 25份，氢氧化镁25份，聚磷酸铵15份，三聚氰胺氰脲酸盐15份，硅烷偶联剂A-151 1份，抗静电剂TM 5份。
PHDPE的密度0.945-0.965g/cm3，熔融指数0.1-1.5g/10min。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体，按重量份数计，由下述原料制成：
PBR 50份， PHDPE 20份， EMA 20份， PNBR-18 10份，氧化锌5份，硬质酸2份，石蜡油3份，聚乙烯蜡5份，硫磺1.5份，DCP 1份，促进剂CED 1份，促进剂TMTD 1份，防老剂A 1份，防老剂D 1份，抗氧剂264 1份，抗静电炭黑15份，环氧硅树脂8份，芳纶桨粕6份，DOS 10份，TCP 25份，硼酸锌15份，红磷15份，聚磷酸铵10份，三聚氰胺氰脲酸盐10份，硅烷偶联剂A-171 1份，抗静电剂SA  6份。
PHDPE的密度0.945-0.965g/cm3，熔融指数0.1-1.5g/10min。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例4
检测数据

Claims (9)

1.一种低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体，其特征在于，按重量份数计，由下述原料制成：
粉末顺丁橡胶30-50份，聚乙烯树脂20-40份，乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物10-30份，粉末丁腈橡胶10份，氧化锌5份，硬质酸2份，石蜡油1-3份，聚乙烯蜡3-5份，硫磺1-1.5份，过氧化二异丙苯1-2份，促进剂1-2份，防老剂1-2份，抗氧剂1-2份，抗静电炭黑10-15份，环氧硅树脂8-10份，芳纶桨粕5-10份，癸二酸二辛酯10份，磷酸三甲苯酯25份，无卤阻燃剂40-60份，硅烷偶联剂1-2份，抗静电剂4-6份。
2.根据权利要求1所述的低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体，其特征在于，所述的聚乙烯树脂是粉状的高密度聚乙烯,密度0.945-0.965g/cm3，熔融指数0.1-1.5g/10min。
3.根据权利要求1所述的低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体，其特征在于所述的促进剂可选用2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆、二乙基二硫代氨基甲酸镉中的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体，其特征在于，所述的防老剂可选用N-苯基-α萘胺、N-苯基-β萘胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、2，2′-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-异丙基-N′-苯基对苯二胺中的一种或组合。
5.根据权利要求1所述的低烟无卤耐寒型的热塑性弹性体，其特征在于，所述的抗氧剂可选用四[β-（3,5-二特丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3,5-二特丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯、2,6-二特丁基-4-甲基苯酚中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的低烟无卤耐寒型的热塑性弹性体，其特征在于，所述的无卤阻燃剂可选用氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、红磷、聚磷酸铵、三聚氰胺氰脲酸盐的一种或其组合。
7.根据权利要求1所述的低烟无卤耐寒型的热塑性弹性体，其特征在于，所述的硅烷偶联剂可选用乙烯基三氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的任意一种。
8. 根据权利要求1所述的低烟无卤耐寒型的阻燃热塑性弹性体，其特征在于，所述的抗静电剂可选用烷基苯磷酸酯二乙醇胺盐、三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的低烟无卤耐寒型的热塑性弹性体及其制备方法，其特征在于，所述的热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：
（1）原材料准备：按配方要求称量原材料；
（2）阻燃剂改性处理：
将无卤阻燃剂、芳纶桨粕、抗氧剂加入捏合机中加热搅拌，搅拌速度为375-400转/分钟，加热至40-60℃，开始喷洒硅烷偶联剂，继续加热搅拌，在115℃-125℃的温度下搅拌10-15分钟，制成表面改性阻燃剂；
（3）高速混合预塑化：
将高密度聚乙烯、乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、氧化锌、硬质酸、石蜡油、聚乙烯蜡、促进剂、防老剂、抗静电炭黑、环氧硅树脂、癸二酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、、抗静电剂、表面改性阻燃剂依次加入高速混合机中，混合速度为1200-1400转/分钟，在140℃-150℃的温度下混合10-15分钟，制得预塑化料；
（4）冷混合：
将经高速混合后的预塑化料冷却到室温后加入到冷混合器中，依次加入粉末顺丁橡胶、粉状丁腈橡胶、硫磺、过氧化二异丙苯，在常温下混合5-10分钟，混合机速度为375-400转/分钟；
（5）造粒：
将混合后的粉料通过双螺杆造粒机，在螺杆转速300-500转/分钟、温度165℃-175℃的条件下造粒，即得所述的低烟无卤耐寒型的热塑性弹性体。
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