CN104592631A - 一种环保型的阻燃热塑性弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型的阻燃热塑性弹性体及其制备方法，解决了现有耐高温性能、耐油性能和阻燃性能较差的问题，其特征在于由聚丙烯、粉末丙烯酸酯橡胶、粉末丁晴橡胶、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、环氧硅树脂、氧化锌、硬脂酸、硬脂酸钠、硫磺、过氧化二异丙苯、促进剂、防老剂、抗氧剂、纳米白炭黑、导电炭黑、芳纶浆粕、抗静电剂、乙烯基硅烷偶联剂、液体无卤阻燃剂、固体无卤阻燃剂制成。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150℃高温的环境下长期使用，且具有优异的阻燃性能和耐油性能，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，是制造耐高温阻燃输送带、汽车用胶管、胶带、油封、油箱、轨道交通减震制品等产品良好的材料。

Description

一种环保型的阻燃热塑性弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体地说，是一种环保型的热塑性弹性体及其制备方法。
背景技术
由于热塑性弹性体(TPE)具有硫化橡胶的物理机械性能和热塑性塑料的工艺加工性能，且不需要硫化、成型加工简单，因此被广泛应用于汽车、建筑、家用设备、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。热塑性弹性体的良好物理机械性能和工艺加工性能，特别适宜于生产输送带、电缆、胶管、密封制品、减震制品等。
但现有技术的热塑性弹性体耐高温性能、耐油性能和阻燃性能较差，当使用温度超过105℃时，拉伸强度、耐磨耗性能严重下降。冶金、建材等行业使用的输送带要求耐高温、阻燃，汽车使用的胶管、胶带、油封、油箱等要求有良好的耐热、耐油性能，现有技术的热塑性弹性体不能满足这些产品的使用要求。另外现有技术的阻燃热塑性弹性体多是含卤、锑的，要么基体材料含卤(如氯丁橡胶、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯等)，要么添加了大量的含卤、锑的阻燃剂和配合剂。使用过程中发现，这些含卤、锑的热塑性弹性体虽然有良好的阻燃效果，但在发生火灾时，被引燃的热塑性弹性体会产生大量的有毒气体和烟雾，不符合公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种环保型的阻燃热塑性弹性体，可以在150℃的环境下长期使用，满足耐高温阻燃输送带、汽车用胶管、胶带、油封、油箱和轨道交通用减震制品等耐热、耐油、阻燃制品的使用需要。
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。
所述的环保型的热塑性弹性体，其特征在于，按重量份数计，由下述原料制成：
聚丙烯（PP）30-50份， 粉末丙烯酸酯橡胶（PACM）20-40份，粉末丁晴橡胶（PNBR）20-40份，聚丙烯接枝马来酸酐共聚物(PP-g-MA)5-10份，环氧硅树脂8-10份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，硬脂酸钠2份，硫磺1-1.5份，过氧化二异丙苯（DCP）2-4份，促进剂1-2份，防老剂1-2份，抗氧剂1-2份，纳米白炭黑10-20份，导电炭黑10-15份，芳纶浆粕5-10份，抗静电剂5-8份，乙烯基硅烷偶联剂0.5-1.0，液体无卤阻燃剂20-40份，固体无卤阻燃剂40-60份。
所述的聚丙烯熔融指数2-40g/10min；粉末丙烯酸酯橡胶是耐热型的，门尼粘度值30-50；粉末丁腈橡胶丙烯腈含量30-36﹪，门尼粘度值50-80；。
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）、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯（抗氧剂168）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。
乙烯基？？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。
液体无卤阻燃剂可选用磷酸三甲苯酯（TCP）、三丁氧乙基磷酸酯（TBEP）、磷酸三辛酯（TOP）中的任意一种。
固体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。
所述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：将纳米白炭黑、芳纶桨粕、固体无卤阻燃剂、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℃，开始喷洒乙烯基硅烷偶联剂，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：将聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、环氧硅树脂、氧化锌、硬脂酸、硬质酸钠、促进剂、防老剂、导电炭黑、抗静电剂、液体无卤阻燃剂、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，依次加入粉末丙烯酸酯橡胶、粉末丁腈橡胶、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）挤出、造粒：将混合后的粉料通过双螺杆挤出、造粒机机组，在螺杆转速300-500转/分钟、温度180℃-220℃的条件下挤出、造粒，即得所述环保型的阻燃热塑性弹性体。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
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PP、PACM、PHNBR作为共混物的主体材料，使共混物同时具有阻燃性能、耐高温性能和耐油性能。
3、本发明采用PP-g-MA作为相容剂，提高了共混物相容性及动态硫化后的弹性。
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，同时加入了纳米白炭黑和芳纶桨粕补强，在提高共混物阻燃性能的同时，同时提高机械性能。
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，同时提高共混物的阻燃性能和机械性能。
6、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150℃高温的环境下长期使用，且具有优异的阻燃性能和耐油性能，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，是制造耐高温阻燃输送带、汽车用胶管、胶带、油封、油箱、轨道交通减震制品等产品良好的材料。
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
本实施例提供一种环保型的阻燃热塑性弹性体，按重量份数计，由下述原料制成：
PP 40份， PACM 20份，PNBR 40份， PP-g-MA 8份，环氧硅树脂8份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，硬脂酸钠2份，硫磺1.5份，DCP3份，促进剂M 1份，促进剂DM 0.5份，防老剂A 1份，防老剂D 1份，抗氧剂1010  1份，纳米白炭黑10份，导电炭黑15份，芳纶浆粕10份，抗静电剂P 5份，偶联剂A-105 1份，TCP 30份，氢氧化铝20份，硼酸锌10份，红磷10份，三聚氰胺氰脲酸盐10份。
所述的PP熔融指数2-40g/10min；PACM是耐热型的，门尼粘度值30-50；PNBR丙烯腈含量30-36﹪，门尼粘度值50-80。
本实施例提供的环保型的阻燃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：将纳米白炭黑、芳纶桨粕、固体无卤阻燃剂、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℃，开始喷洒乙烯基硅烷偶联剂，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：将聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、环氧硅树脂、氧化锌、硬脂酸、硬质酸钠、促进剂、防老剂、导电炭黑、抗静电剂、液体无卤阻燃剂、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，依次加入粉末丙烯酸酯橡胶、粉末丁腈橡胶、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）挤出、造粒：将混合后的粉料通过双螺杆挤出、造粒机机组，在螺杆转速300-500转/分钟、温度180℃-220℃的条件下挤出、造粒，即得所述环保型的阻燃热塑性弹性体。
实施例2
本实施例提供一种环保型的阻燃热塑性弹性体，按重量份数计，由下述原料制成：
 PP 50份， PACM 30份，PNBR 20份， PP-g-MA 5份，环氧硅树脂10份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，硬脂酸钠2份，硫磺1份，DCP 4份，促进剂CZ 1份，促进剂TMTD 0.5份，防老剂RD 1份，防老剂2246-S  1份，抗氧剂1076  1份，纳米白炭黑15份，导电炭黑12份，芳纶浆粕8份，抗静电剂TMP 6份，偶联剂A-151 1份，TBEP 40份，氢氧化镁20份，聚磷酸铵10份，三聚氰胺氰脲酸盐10份 。
所述的PP熔融指数2-40g/10min；PACM是耐热型的，门尼粘度值30-50；PNBR丙烯腈含量30-36﹪，门尼粘度值50-80。
本实施例提供的环保型的阻燃热塑性弹性体的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种环保型的阻燃热塑性弹性体，按重量份数计，由下述原料制成：
 PP 30份， PACM 40份，PNBR 30份， PP-g-MA 10份，环氧硅树脂9份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，硬脂酸钠2份，硫磺1.2份，DCP 2份，促进剂CED 1份，促进剂TMTD 0.5份，防老剂RD 1份，防老剂4010NA 1份，抗氧剂168  1份，纳米白炭黑20份，导电炭黑10份，芳纶浆粕5份，抗静电剂SA 8份，偶联剂A-171 1份，TOP 20份，氢氧化铝15份，硼酸锌10份，红磷10份，三聚氰胺氰脲酸盐8份 。   
所述的PP熔融指数2-40g/10min；PACM是耐热型的，门尼粘度值30-50；PNBR丙烯腈含量30-36﹪，门尼粘度值50-80。
本实施例提供的环保型的阻燃热塑性弹性体的制备方法同实施例1。
实施例4
检测数据

Claims (10)

1.一种环保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：
聚丙烯30-50份， 粉末丙烯酸酯橡胶20-40份，粉末丁晴橡胶20-40份，聚丙烯接枝马来酸酐共聚物5-10份，环氧硅树脂8-10份，氧化锌5份，硬脂酸1.5份，硬脂酸钠2份，硫磺1-1.5份，过氧化二异丙苯2-4份，促进剂1-2份，防老剂1-2份，抗氧剂1-2份，纳米白炭黑10-20份，导电炭黑10-15份，芳纶浆粕5-10份，抗静电剂5-8份，乙烯基硅烷偶联剂0.5-1.0，液体无卤阻燃剂20-40份，固体无卤阻燃剂40-60份。
2.根据权利要求1所述的环保型的阻燃热塑性弹性体，其特征于，所述的聚丙烯熔融指数2-40g/10min；所述的粉末丙烯酸酯橡胶是耐热型的，门尼粘度值30-50；所述的粉末丁腈橡胶丙烯腈含量30-36﹪，门尼粘度值50-80。
3.根据权利要求1所述的环保型的阻燃热塑性弹性体，其特征于，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所述的环保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所述的环保型的阻燃热塑性弹性体，其特征于，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、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的环保型的热塑性弹性体，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。
7.根据权利要求1所述的环保型的热塑性弹性体，其特征在于，所述的乙烯基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所述的环保型的热塑性弹性体材料，其特征在于，所述的液体无卤阻燃剂可选用磷酸三甲苯酯、三丁氧乙基磷酸酯、磷酸三辛酯中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的环保型的热塑性弹性体，其特征在于，所述的固体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。
10.如权利要求1所述的一种环保型的阻燃热塑性弹性体的制备方法，其特征在于，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：
将纳米白炭黑、芳纶桨粕、固体无卤阻燃剂、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℃，开始喷洒乙烯基硅烷偶联剂，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：
将聚丙烯、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、环氧硅树脂、氧化锌、硬脂酸、硬质酸钠、促进剂、防老剂、导电炭黑、抗静电剂、液体无卤阻燃剂、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，依次加入粉末丙烯酸酯橡胶、粉末丁腈橡胶、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）挤出、造粒：
将混合后的粉料通过双螺杆挤出、造粒机机组，在螺杆转速300-500转/分钟、温度180℃-220℃的条件下挤出、造粒，即得所述环保型的阻燃热塑性弹性体。
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