CN104558716B - 一种高效无卤膨胀阻燃橡胶体系及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的高效无卤膨胀阻燃橡胶体系包含的组分及配比按质量份计如下：橡胶100份，补强剂30～50份，结构控制剂0～10份，硫化剂0.5～2份，促进剂0.1～2份，阻燃剂1～20份，协效剂1～20份，该橡胶体系的拉伸强度为5.4～33.8MPa，LOI为28.9～45.5％，UL‑94为V‑1～V‑0。本发明还提供了制备方法。本发明提供的橡胶体系因添加有与之匹配的阻燃剂和阻燃协效剂，不仅添加量少，对机械性能影响很小，且还能同时达到很好的阻燃效果。

Description

一种高效无卤膨胀阻燃橡胶体系及其制备方法
技术领域
本发明属于阻燃型橡胶体系及其制备技术领域，具体涉及一种高效无卤膨胀阻燃橡胶体系及其制备方法。
背景技术
橡胶是橡胶工业的基本原料，由于其分子链可以交联，交联后的橡胶受外力作用发生变形时具有迅速复原的能力，并具有良好的物理力学性能和化学稳定性，而且橡胶之间可进行共混来取长补短，得到性能更加优异的橡胶共混物，因而自被发现且能工业化后便广泛用于制造轮胎、胶管、胶带、电缆、医疗器械及其他各种橡胶制品。但是橡胶在加工过程中都需要进行硫化处理，硫化后的纯橡胶一旦燃烧后无法自熄会一直燃烧下去，这在很大程度上限制了橡胶的应用。在其中添加阻燃剂是解决上述问题的常用方法。
现有技术中有很多对橡胶材料添加各种阻燃剂进行阻燃的方法，如添加较多的含卤阻燃剂会使橡胶获得良好的阻燃性，但这会使橡胶燃烧时释放有毒烟雾，给人们的生命安全带来极大的隐患，因此在很多场合已被禁止使用。而常见的添加无机氢氧化物阻燃剂虽然很环保，但添加量必须达到50％左右时才具有较好的阻燃效果，而在这样的添加量下机械性能将大大降低。近年来膨胀阻燃剂因为无卤、低毒、生烟量少等优点而备受重视。膨胀型阻燃剂主要是通过受热分解生成膨胀炭层，对材料起到隔氧隔热的作用从而达到阻燃目的的。
膨胀型阻燃剂分为化学膨胀阻燃和物理膨胀阻燃。一般的化学膨胀阻燃剂主要是以P、N、C三种元素为核心，虽然阻燃效果较好，但也需要较高的添加量，因而不可避免的要引起热性能及力学性能的下降。如公开号为CN 103819897A的专利申请公开了“一种氮系阻燃剂、制备方法及阻燃硅橡胶复合物”，该复合物是通过添加一种氮系阻燃剂(包括三聚氰胺、氰尿酸、季戊四醇、次磷酸钠、硼酸锌等)来阻燃硅橡胶，虽然阻燃效果好且环保，但阻燃剂的添加量要达到23％时才能通过UL 94V-0级别，这无疑要导致材料的拉伸强度的降低。物理膨胀阻燃剂主要是碳基类阻燃剂，因其与橡胶之间不发生或很少发生化学作用，因而炭层之间粘附力较弱，通常需要进行表面改性功能化或者与其他阻燃剂共混处理，来改善碳基阻燃剂与基体材料之间的相互作用力和提高炭层质量。如公开号为CN 102796283A的专利申请公开了“一种复合型膨胀阻燃剂及其制备方法”，该方法就是采用化学方法对膨胀石墨进行改性，使其带上大量的羟基和含氧基团，这对于膨胀石墨与基材之间能形成较好的界面作用有很好的效果，但改性方法复杂，涉及的溶剂有较大的毒性，不够环保。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，首先提供一种高效无卤膨胀阻燃橡胶体系，该橡胶体系中阻燃剂的添加量少，且在对机械性能影响很小的同时能达到很好的阻燃效果。
本发明的另一个目的是提供一种上述高效无卤膨胀阻燃橡胶体系的制备方法。
本发明提供的高效无卤膨胀阻燃橡胶体系，包含的组分及配比按质量份计如下：
该橡胶体系的拉伸强度为5.4～33.8MPa，LOI为28.9～45.5％，UL-94为V-1～V-0。
上述橡胶体系中，包含的组分及配比按质量份计优选如下：
该橡胶体系的UL-94为V-0。
上述橡胶体系中所述的橡胶为硅橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶和天然橡胶中的至少一种。当所述的橡胶为硅橡胶时还含有结构控制剂2～10份，优选2～5份。
上述橡胶体系中所述的阻燃剂为硼酸锌、硅藻土、胺改性聚磷酸铵、次磷(膦)酸盐、三聚氰胺及其盐类衍生物中的任一种。其中胺改性聚磷酸铵为乙二胺改性聚磷酸铵、乙醇胺改性聚磷酸铵或哌嗪改性聚磷酸铵；次磷(膦)酸盐为甲基乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸铝、次磷酸铝或次磷酸钙，三聚氰胺及其盐类衍生物为磷酸盐、焦磷酸盐或氰尿酸盐等中的任一种。
上述橡胶体系中所述的协效剂为石墨粉、膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯以及表面改性石墨粉、表面改性膨胀石墨、表面改性碳纳米管或表面改性石墨烯中的任一种。
上述橡胶体系中所述的补强剂为炭黑，白炭黑，高岭土、蒙脱土、伊利土、凹凸棒石或海泡石等粘土类纳米粒子中的任一种。
上述橡胶体系中所述的硫化剂优选硫磺、过氧化二异丙苯、过苯甲酸叔丁酯或双二五硫化剂中的任一种。
上述橡胶体系中所述的硫化促进剂优选硫化促进剂DM、硫化促进剂TT、硫化促进剂H、硫化促进剂ZBX、硫化促进剂CZ中的任一种。
上述橡胶体系中所述的表面改性石墨粉、表面改性膨胀石墨、表面改性碳纳米管和表面改性石墨烯是通过以下方法进行表面改性得到的：将石墨粉、膨胀石墨、碳纳米管或石墨烯加入乙醇中形成悬浮液，然后将表面改性剂溶于乙醇和水以90：10的体积比混合所得的混合溶剂中，得到表面改性剂溶液，将表面改性剂溶液滴加到所得悬浮液中，超声处理30～35min，再过滤、洗涤、干燥即可。其中表面改性剂与石墨粉、膨胀石墨、碳纳米管或石墨烯的质量比为1:5～20；所述的表面改性剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌或硅烷偶联剂中的任一种。
上述硅橡胶体系中所述的结构控制剂选用本领域常规结构控制剂即可，如羟基硅油、二苯基硅二醇或六甲基二硅氨烷等。
上述橡胶体系在实际的生产加工过程中，还可以根据具体的情况添加其他适当的加工助剂，如防老剂、着色剂、抗氧剂、增塑剂、分散剂、增粘剂、脱模剂、抗静电剂、发泡剂等，这些都是本领域公知的常识。
本发明提供的上述高效无卤膨胀阻燃橡胶体系的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤及条件如下：
(1)将100份橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入30～50份补强剂、1～20份阻燃剂、1～20份协效剂，当所用橡胶为硅橡胶时在加入补强剂后需先加入0～10份结构控制剂，再加入阻燃剂和协效剂，并充分混炼，然后加入0.5～2份硫化剂和0.1～2份硫化促进剂，充分混炼后得到混炼胶；
(2)将所得混炼胶在平板硫化机中于常规条件下成型，即得阻燃橡胶体系，当所用橡胶为硅橡胶时，成型后继续在硫化箱中于常规条件下进行二段硫化。
上述方法中所用的橡胶100份时，补强剂优选35～45份，结构控制剂优选0～5份，硫化剂优选0.5～1份，硫化促进剂优选0.1～1.5份，阻燃剂优选2～10份，协效剂优选2～10份。
上述方法中所用的橡胶为硅橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶和天然橡胶中的至少一种。当所述的橡胶为硅橡胶时还含有结构控制剂2～10份，优选2～5份。
上述方法中所用的阻燃剂为硼酸锌、硅藻土、胺改性聚磷酸铵、次磷(膦)酸盐、三聚氰胺及其盐类衍生物中的任一种。其中胺改性聚磷酸铵为乙二胺改性聚磷酸铵、乙醇胺改性聚磷酸铵或哌嗪改性聚磷酸铵；次磷(膦)酸盐为甲基乙基次膦酸铝、二乙基次膦酸铝、次磷酸铝或次磷酸钙，三聚氰胺及其盐类衍生物为磷酸盐、焦磷酸盐或氰尿酸盐中的任一种。
上述方法中所用的协效剂为石墨粉、膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯以及表面改性石墨粉、表面改性膨胀石墨、表面改性碳纳米管或表面改性石墨烯中的任一种。
上述方法中所用的补强剂为炭黑，白炭黑，高岭土、蒙脱土、伊利土、凹凸棒石或海泡石等粘土类纳米粒子中的任一种。
上述方法中所用的硫化剂优选硫磺、过氧化二异丙苯、过苯甲酸叔丁酯或双二五硫化剂中的任一种。
上述方法中所用的硫化促进剂优选硫化促进剂DM、硫化促进剂TT、硫化促进剂H、硫化促进剂ZBX、硫化促进剂CZ中的任一种。
上述方法中所用的表面改性石墨粉、表面改性膨胀石墨、表面改性碳纳米管和表面改性石墨烯是通过以下方法进行表面改性得到的：将石墨粉、膨胀石墨、碳纳米管或石墨烯加入乙醇中形成悬浮液，然后将表面改性剂溶于乙醇和水以90：10的体积比混合所得的混合溶剂中，得到表面改性剂溶液，将表面改性剂溶液滴加到所得悬浮液中，超声处理30～35min，再过滤、洗涤、干燥即可。其中表面改性剂与石墨粉、膨胀石墨、碳纳米管或石墨烯的质量比为1:5～20；所用的表面改性剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌或硅烷偶联剂中的任一种。
上述方法中所用的结构控制剂选用本领域常规结构控制剂即可，如羟基硅油、二苯基硅二醇或六甲基二硅氨烷等。
在制备上述橡胶体系的实际生产加工过程中，还可以根据具体的情况添加其他适当的加工助剂，如防老剂、着色剂、抗氧剂、增塑剂、分散剂、增粘剂、脱模剂、抗静电剂、发泡剂等，这些都是本领域公知的常识。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明提供的高效无卤膨胀阻燃橡胶体系添加有与之匹配的阻燃剂和阻燃协效剂，因而在燃烧时，阻燃剂会受热膨胀，并且会有部分迁移到橡胶体系表面带走一部分热量，与橡胶发生相互作用生成凝聚相炭层；当温度进一步升高时，协效剂开始与橡胶基材作用，释放气体降低凝聚相炭层的温度，起到覆盖隔绝氧气或者稀释氧气的作用，阻燃剂与协效剂这种协同作用，使之能在橡胶表面形成高稳定性结构的阻燃碳层，显示阻燃效果极优，如在优选配方中阻燃剂与协效剂总添加量仅为6份时就可以使硅橡胶通过UL-94的V-0级别，这充分说明本发明能以很少的添加量就能达到很好的阻燃效果。
2、由于本发明提供的方法中对协效剂的表面改性方法简单，只涉及硅烷偶联剂、硬脂酸改性剂和乙醇等溶剂，因而不仅环保无毒，成本低廉，且改性后的协效剂还能有效改善橡胶体系的机械性能，如与未改性膨胀石墨和协效剂总添加量为6份时的硅橡胶体系拉伸强度(6.3MPa，实施例11)相比，添加相同份数的改性膨胀石墨和阻燃剂后所获得的硅橡胶体系的拉伸强度可提高到9.3MPa(实施例8)。
3、由于本发明提供的高效无卤膨胀阻燃橡胶体系在橡胶体系共混物燃烧过程中不会产生有毒有害气体，因而能够满足相关的国家环保要求。
4、本发明提供的高效无卤膨胀阻燃橡胶体系的制备工艺简单、成熟，成本低廉，可用于大规模工业化生产。
附图说明
图1为本发明使用的三聚氰胺阻燃剂、石墨粉协效剂及其共混物(比例为2:1)的热重分析曲线图。
从图中可以看出，单独的阻燃剂和协效剂的起始分解温度分别为328℃和208℃，且均只有一个分解过程，但当两者复配在一起后，就有两段分解过程，分别位于212～255℃和255～412℃。更为重要的是，在600℃时，两者复配形成的阻燃剂体系产生的残炭含量是理论质量的两倍以上，显示出两者之间具有较好的协效共阻燃效果。
图2为纯硅橡胶燃烧后残炭的内表面扫描电镜图。
图3为添加了6份三聚氰胺阻燃剂的硅橡胶燃烧后残炭的内表面扫描电镜图。
图4为添加了6份石墨粉协效剂的硅橡胶燃烧后残炭的内表面扫描电镜图。
图5为各添加了3份三聚氰胺阻燃剂和石墨粉协效剂的硅橡胶燃烧后残炭的内表面扫描电镜图。
从图2～5可以看出，纯硅橡胶和只添加6份阻燃剂的阻燃硅橡胶残炭显得非常松散，由于不利于隔绝氧气、可燃烧气体和热量的传递，所以阻燃效果不佳。但是添加6份协效剂后，残炭质量明显优于前两者，炭层变得紧密了。而添加6份阻燃剂和协效剂形成的复配阻燃剂后样品残炭质量最好，炭层最致密，因而能够有效的隔绝热氧传递，从而达到优异的阻燃效果。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明所述高效无卤膨胀阻燃橡胶体系作进一步说明。
值得说明的是，1)以下实施例和对比例中物料的份数未明确的均为质量份，且当物料中同时有质量份和体积份，其具体的计量单位应是相对应的，如g与mL对应，kg与L对应。2)以下实施例和对比例所得橡胶的极限氧指数(LOI)是采用HC-2C型氧指数测定仪按照GB/T2406-1993的程序进行测试的，垂直燃烧(UL-94)是采用CZF-2型垂直燃烧仪按照GB/T2408-1996的测试程序进行测试的，拉伸强度是采用DCS-5000型万能拉伸测试机按照GB/T528-2009的测试程序进行测试的。
实施例1
将100份丁腈橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入30份炭黑、2份硼酸锌、1份石墨粉和1份防老剂A，充分混炼后加入0.5份过氧化二异丙苯硫化剂和0.1份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于160℃下保温10min压板成型，即得阻燃丁腈橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为28.8MPa，LOI为30.6％，UL-94为V-1。
实施例2
将100份丁腈橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入40份炭黑、6份硼酸锌、2份石墨粉和2份防老剂A，充分混炼后加入1份过氧化二异丙苯硫化剂和1份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于160℃下保温10min压板成型，即得阻燃丁腈橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为26.5MPa，LOI为35.8％，UL-94为V-0。
实施例3
将100份乙丙橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入50份沉淀法白炭黑、5份次磷酸铝、5份膨胀石墨和2份防老剂4010，充分混炼后加入1.5份过氧化二异丙苯硫化剂和0.1份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于150℃下保温10min压板成型，即得阻燃乙丙橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为20.3MPa，LOI为28.9％，UL-94为V-0。
实施例4
将100份乙丙橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入30份沉淀法白炭黑、20份次磷酸铝、12份膨胀石墨和2份防老剂4010，充分混炼后加入1.5份过氧化二异丙苯硫化剂和1.5份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于150℃下保温10min压板成型，即得阻燃乙丙橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为11.2MPa，LOI为34.9％，UL-94为V-0。
实施例5
将10份碳纳米管加入100体积份的乙醇中形成悬浮液，然后将1份硬脂酸锌溶于20体积份乙醇和水以90：10的体积比混合所得的混合溶剂中，得到表面改性剂溶液，继后将表面改性剂溶液滴加到所得悬浮液中，超声处理30min，依次用适量乙醇、水、乙醇洗涤，干燥即可。
将100份丁苯橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入35份气相法白炭黑、8份三聚氰胺氰尿酸盐、4份表面改性碳纳米管和2份防老剂4010，充分混炼后加入2份双二五硫化剂和2份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于160℃下保温10min压板成型，即得阻燃丁苯橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为24.5MPa，LOI为29.7％，UL-94为V-0。
实施例6
将100份氯丁橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入40份炭黑、10份硅藻土、8份石墨烯和1.5份防老剂AW，充分混炼后加入1份过氧化二异丙苯硫化剂和1.2份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于150℃下保温15min压板成型，即得阻燃氯丁橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为10.5MPa，LOI为45.5％，UL-94为V-0。
实施例7
将100份氯丁橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入40份炭黑、1份硅藻土、6份石墨烯和2份防老剂AW，充分混炼后加入1份过氧化二异丙苯硫化剂和1.5份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于150℃下保温15min压板成型，即得阻燃氯丁橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为13.5MPa，LOI为43.3％，UL-94为V-0。
实施例8
将10份膨胀石墨加入100体积份的乙醇中形成悬浮液，然后将2份KH550溶于20体积份乙醇和水以90：10的体积比混合所得的混合溶剂中，得到表面改性剂溶液，继后将表面改性剂溶液滴加到所得悬浮液中，超声处理30min，依次用适量乙醇、水、乙醇洗涤，干燥即可。
将100份硅橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入35份气相法白炭黑、2份羟基硅油、3份三聚氰胺磷酸盐、3份表面改性膨胀石墨和3份防老剂4010，充分混炼后加入0.8份过氧化二异丙苯硫化剂和1份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于170℃下保温10min压板成型，然后将样品置于硫化箱中于200℃二段硫化4h，即得阻燃硅橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为9.3MPa，LOI为30.8％，UL-94为V-0。
实施例9
将100份天然橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入40份伊利土、12份硅藻土、5份碳纳米管和2份防老剂A，充分混炼后加入1份硫磺和1.5份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于170℃下保温15min压板成型，即得阻燃天然橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为29.3MPa，LOI为32.2％，UL-94为V-0。
实施例10
将100份天然橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入45份海泡石、6份硅藻土、10份碳纳米管和2份防老剂A，充分混炼后加入1份硫磺和1.2份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于180℃下保温15min压板成型，即得阻燃天然橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为33.8MPa，LOI为29.2％，UL-94为V-0。
实施例11
将100份硅橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入30份气相法白炭黑、10份羟基硅油、3份三聚氰胺磷酸盐、3份石墨粉和3份防老剂4010，充分混炼后加入0.8份双二五硫化剂和1.5份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于170℃下保温10min压板成型，然后将样品置于硫化箱中200℃二段硫化4h，即得阻燃硅橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为6.3MPa，LOI为30.2％，UL-94为V-0。
实施例12
将100份硅橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入30份气相法白炭黑、5份羟基硅油、8份三聚氰胺氰尿酸盐、6份石墨粉和3份防老剂4010，充分混炼后加入1份双二五硫化剂和1.5份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于170℃下保温10min压板成型，然后将样品置于硫化箱中200℃二段硫化4h，即得阻燃硅橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为5.4MPa，LOI为35.1％，UL-94为V-0。
实施例13
将20份石墨烯加入100体积份的乙醇中形成悬浮液，然后将2份硬脂酸钙溶于20体积份乙醇和水以90：10的体积比混合所得的混合溶剂中，得到表面改性剂溶液，继后将表面改性剂溶液滴加到所得悬浮液中，超声处理30min，依次用适量乙醇、水、乙醇洗涤，干燥即可。
将50份硅橡胶和50份乙丙橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入30份气相法白炭黑、5份羟基硅油、15份三聚氰胺氰尿酸盐、20份表面改性石墨烯和3份防老剂4010，充分混炼后加入1份双二五硫化剂和1份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于190℃下保温15min压板成型，即得阻燃二元混炼橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为15.8MPa，LOI为31.2％，UL-94为V-0。
实施例14
将100份异戊橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入35份气相法白炭黑、15份乙二胺改性聚磷酸铵、3份石墨烯和2份防老剂4010，充分混炼后加入1.5份硫磺和0.5份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于160℃下保温10min压板成型，即得阻燃异戊橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为19.5MPa，LOI为32.7％，UL-94为V-0。
实施例15
将100份异戊橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入35份气相法白炭黑、10份哌嗪改性聚磷酸铵、2份石墨烯和2份防老剂4010，充分混炼后加入0.8份硫磺和0.5份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于160℃下保温10min压板成型，即得阻燃异戊橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为21.4MPa，LOI为30.4％，UL-94为V-0。
实施例16
将100份顺丁橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入45份炭黑、20份二乙基次膦酸铝、8份膨胀石墨和3份防老剂4010，充分混炼后加入2份双二五硫化剂和1份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于170℃下保温10min压板成型，即得阻燃顺丁橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为12.7MPa，LOI为31.2％，UL-94为V-0。
实施例17
将20份石墨粉加入100体积份的乙醇中形成悬浮液，然后将2份KH550溶于20体积份乙醇和水以90：10的体积比混合所得的混合溶剂中，得到表面改性剂溶液，继后将表面改性剂溶液滴加到所得悬浮液中，超声处理30min，依次用适量乙醇、水、乙醇洗涤，干燥即可。
将1000份顺丁橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入45份炭黑、10份甲基乙基次膦酸铝、6份表面改性石墨粉和3份防老剂4010，充分混炼后加入1份双二五硫化剂和0.8份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于170℃下保温10min压板成型，即得阻燃顺丁橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为14.2MPa，LOI为30.9％，UL-94为V-0。
对比例1
将100份硅橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入35份气相法白炭黑、2份羟基硅油和4份防老剂4010，充分混炼后加入1份双二五硫化剂和1份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于170℃下保温10min压板成型，然后将样品置于硫化箱中200℃二段硫化4h，即得阻燃硅橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为10.8MPa，LOI为24.7％，UL-94为无级(F)。
对比例2
将100份乙丙橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入50份沉淀法白炭黑和2份防老剂A，充分混炼后加入1.5份过氧苯甲酸叔丁酯和0.1份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于190℃下保温10min压板成型，即得阻燃乙丙橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为18.8MPa，LOI为18.6％，UL-94为无级(F)。
对比例3
将100份天然橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入40份沉淀法白炭黑和2份防老剂AW，充分混炼后加入1份硫磺和1.5份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于180℃下保温10min压板成型，即得阻燃天然橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为35.2MPa，LOI为24.6％，UL-94为无级(F)。
对比例4
将100份丁腈橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入40份气相法白炭黑和2份防老剂A，充分混炼后加入1份双二五硫化剂和1份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于180℃下保温10min压板成型，即得阻燃丁腈橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为38.5MPa，LOI为30.0％，UL-94为无级(F)。
对比例5
将100份氯丁橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入40份炭黑和2份防老剂AW，充分混炼后加入1份过氧化二异丙苯硫化剂和1.5份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于150℃下保温15min压板成型，即得阻燃氯丁橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为23.4MPa，LOI为35.0％，UL-94为V-1。
对比例6
将100份异戊橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入35份气相法白炭黑和2份防老剂4010，充分混炼后加入1.5份硫磺和0.5份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于160℃下保温10min压板成型，即得阻燃异戊橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为26.3MPa，LOI为26.8％，UL-94为无级(F)。
对比例7
将100份顺丁橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入45份气相法白炭黑和2份防老剂4010，充分混炼后加入2份双二五硫化剂和1份硫化促进剂DM，充分混炼后得到混炼胶；将所得混炼胶在平板硫化机中于170℃下保温10min压板成型，即得阻燃顺丁橡胶体系。
制得的橡胶体系的拉伸强度为19.6MPa，LOI为25.4％，UL-94为无级(F)。

Claims (4)

1.一种高效无卤膨胀阻燃橡胶体系，其特征在于包含的组分及配比按质量份计如下：
该橡胶体系的拉伸强度为5.4～33.8MPa，LOI为28.9～45.5％，UL-94为V-0，其中所述阻燃剂为硼酸锌、硅藻土、胺改性聚磷酸铵、次磷(膦)酸盐、三聚氰胺及其盐类衍生物中的任一种；所述协效剂为石墨粉、膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯以及表面改性石墨粉、表面改性膨胀石墨、表面改性碳纳米管或表面改性石墨烯中的任一种，所述橡胶为硅橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶和天然橡胶中的至少一种，当所述橡胶为硅橡胶时含有结构控制剂2～10份，当所述橡胶为其余橡胶时含有结构控制剂0份。
2.根据权利要求1所述的高效无卤膨胀阻燃橡胶体系，其特征在于所述橡胶为硅橡胶时，含有结构控制剂2～5份。
3.根据权利要求1所述的高效无卤膨胀阻燃橡胶体系的制备方法，其特征在于该方法的工艺步骤及条件如下：
(1)将100份橡胶放入混炼机上混炼形成包辊后，依次加入35～45份补强剂、2～10份阻燃剂、2～10份协效剂，并充分混炼，然后加入0.5～1份硫化剂和0.1～1.5份促进剂，充分混炼后得到混炼胶；
(2)将所得混炼胶在平板硫化机中于常规条件下成型，即得阻燃橡胶体系，当所用橡胶为硅橡胶时，成型后继续在硫化箱中于常规条件下进行二段硫化，
其中所用的阻燃剂为硼酸锌、硅藻土、胺改性聚磷酸铵、次磷(膦)酸盐、三聚氰胺及其盐类衍生物中的任一种；所用的协效剂为石墨粉、膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯以及表面改性石墨粉、表面改性膨胀石墨、表面改性碳纳米管或表面改性石墨烯中的任一种；所用橡胶为硅橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶和天然橡胶中的至少一种，当所用橡胶为硅橡胶时在加入补强剂后需先加入2～10份结构控制剂，当所用橡胶为其余橡胶时加有结构控制剂0份。
4.根据权利要求3所述的高效无卤膨胀阻燃橡胶体系的制备方法，其特征在于该方法中当所用橡胶为硅橡胶时，加入结构控制剂2～5份。
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