CN104761830B - 一种用于乙丙橡胶的无卤阻燃剂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于乙丙橡胶的无卤阻燃剂组合物及其制备方法，按重量百分比计，所述阻燃剂组合物包含季戊四醇磷酸酯65～75％、铝酸锌15～25％、红磷3～7％、双季戊四醇3～7％；采用本发明阻燃剂组合物，可以制备硬度小于邵A60度、垂直燃烧等级达V0级、氧指数30％以上、烟密度小于200且物理机械性能良好的无卤阻燃乙丙橡胶材料。

Description

一种用于乙丙橡胶的无卤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，具体涉及一种用于乙丙橡胶的阻燃剂组合物及其制备方法。
背景技术
卤系阻燃剂虽然阻燃效率高，添加量少，对聚合物物理机械性能影响小，但由于燃烧时会放出大量烟及有毒气体，不利于火灾现场的人员逃生及财产的抢救。由于近年来人们环保意识的加强，很多工况条件下卤系阻燃剂使用越来越多的受到限制。
而磷氮系无卤阻燃剂以磷、氮为主要成分，不含卤素，是近年来发展较快的一类阻燃剂。磷氮系无卤阻燃剂由于含膨胀阻燃剂的聚合物，其在燃烧时表面会形成碳质泡沫碳层，能隔热、隔氧、抑烟，并能防止熔滴行为，该类阻燃剂已越来越受到人们重视。
虽然磷氮系阻燃剂有诸多优点，但目前仍然存在很多问题。首先是阻燃效率较低。膨胀型磷氮系阻燃剂必须同时具备酸源、碳源及气源才可发挥最佳的作用。而目前集酸源、碳源及气源于一体的单分子阻燃剂非常少，况且这些阻燃剂仅对含特定基团的高聚物起作用，对仅由碳氢元素组成的对乙丙橡胶效果非常差。其次，由于有机合成的阻燃剂颗粒比较粗，磷氮系阻燃剂的补强性差。因此，相比较而言，磷氮系阻燃剂对聚合物基体的物理机械性能影响比较大。
目前，无卤阻燃乙丙橡胶虽然研究的比较多，但低烟、V0级且较低硬度的无卤阻燃乙丙橡胶的制备仍然是个难题。原因在于一方面人们还尚未合成出单一分子的高效阻燃剂，另一方面，阻燃剂复配技术没有取得突破，还不能制备出高效的阻燃剂。普通阻燃剂必须填充很大量才可以实现阻燃，而填充量大必然导致硬度比较高且橡胶的物理机械性能损失严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于氯丁橡胶的无卤阻燃剂组合物。采用该阻燃剂组合物，可以制备硬度小于邵A60度、垂直燃烧等级达V0级、氧指数30％以上、烟密度小于200且物理机械性能良好的无卤阻燃乙丙橡胶材料。该阻燃剂组合物的生烟量小，可以满足绝大多数场合的需要。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于乙丙橡胶的阻燃剂组合物，所述阻燃剂组合物包含季戊四醇磷酸酯、铝酸锌、红磷和双季戊四醇；
优选地，所述阻燃剂组合物由季戊四醇磷酸酯、铝酸锌、红磷和双季戊四醇组成。
按重量百分比计，所述阻燃剂组合物包含季戊四醇磷酸酯65～75％、铝酸锌15～25％、红磷3～7％、双季戊四醇3～7％；
优选地，按重量百分比计，所述阻燃剂组合物包含季戊四醇磷酸酯70％、铝酸锌20％、红磷5％、双季戊四醇5％。
本发明所述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。
本发明还提供了所述阻燃剂组合物在制备乙丙橡胶中的用途。
其中优选地，在制备所述乙丙橡胶时，以乙丙橡胶生胶质量100份数计，所述阻燃剂组合物的质量份数不超过120份。
本发明还提供了一种包含所述阻燃剂组合物的乙丙橡胶。
在所述乙丙橡胶中，以乙丙橡胶生胶质量100份数计，所述阻燃剂组合物的质量份数不超过120份。
与现有技术相比，本发明具有至少以下有益效果：
(1)采用本发明阻燃剂组合物，可以制备硬度小于邵A60度、垂直燃烧等级达V0级、氧指数30％以上、烟密度小于200且物理机械性能良好的无卤阻燃乙丙橡胶材料；
(2)本发明阻燃剂阻燃效率高，生烟量小，用它制备的阻燃乙丙橡胶材料烟密度小于200，可以满足绝大多数场合的需要。
(3)用本发明阻燃剂组合物制备的阻燃乙丙橡胶材料物理机械性能仍然保持很好，拉伸强度在7MPa以上，扯断伸长率在500％以上，物理性能满足标准ASTMD 2000中对乙丙橡胶强度、扯断伸长率的要求，可以满足大多数模压类和挤出类产品的要求；
(4)本发明阻燃剂组合物的组分中不含有炭黑，并能够用于浅色制品，可以制备浅色阻燃乙丙橡胶材料。
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：拉伸强度、扯断伸长率按GB/T 528-2009测定；硬度按GB/T 531-2008测定；压缩永久变形按GB/T 7759-1996测定；垂直燃烧等级和氧指数按GB/T 10707-2008测定；烟密度按GB/T8323.2-2008测定。
原料：
乙丙橡胶，朗盛化学工业公司；
季戊四醇磷酸酯，铝酸锌，红磷和双季戊四醇，青岛华舜工贸有限公司产品；
其他均为市售工业品。
对比例1
阻燃剂组合物的制备。
将季戊四醇磷酸酯96公斤，铝酸锌12公斤，红磷1.2公斤，双季戊四醇10.8公斤，称量好后倒入江苏市荣德机械有限公司生产的W-200型双锥高效混合机，设定机器转速为60转/分钟，混合45分钟，即得到乙丙橡胶用阻燃剂组合物。
上述阻燃剂组合物在乙丙橡胶中应用及性能测试；
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。取乙丙橡胶100克，包辊后，依次加入氧化锌5，硬脂酸1克，阻燃剂组合物120克，硫磺(S)1.2克，四硫化双戊撑秋兰姆(TRA)0.75克，二正丁基二硫代氨基甲酸锌(BZ)1.5克，2、2'-二硫代二苯并噻唑(DM)0.5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：180℃*10min。
性能测试结果：
硬度57，拉伸强度6.5MPa，扯断伸长率495％，氧指数28％，垂直燃烧等级V1级，烟密度289。
对比例2
阻燃剂组合物的制备。
将季戊四醇磷酸酯72公斤，铝酸锌36公斤，红磷9.6公斤，双季戊四醇2.4公斤，称量好后倒入江苏市荣德机械有限公司生产的W-200型双锥高效混合机，设定机器转速为60转/分钟，混合45分钟，即得到乙丙橡胶用阻燃剂组合物。
上述阻燃剂组合物在乙丙橡胶中应用及性能测试。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。取乙丙橡胶100克，包辊后，依次加入氧化锌5，硬脂酸1克，阻燃剂组合物120克，硫磺(S)1.2克，四硫化双戊撑秋兰姆(TRA)0.75克，二正丁基二硫代氨基甲酸锌(BZ)1.5克，2、2'-二硫代二苯并噻唑(DM)0.5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：180℃*10min。
性能测试结果：
硬度54，拉伸强度8.1MPa，扯断伸长率610％，氧指数28％，垂直燃烧等级V1级，烟密度315。
实施例1
阻燃剂组合物的制备。
将季戊四醇磷酸酯78公斤，铝酸锌30公斤，红磷3.6公斤，双季戊四醇8.4公斤，称量好后倒入江苏市荣德机械有限公司生产的W-200型双锥高效混合机，设定机器转速为60转/分钟，混合45分钟，即得到乙丙橡胶用阻燃剂组合物。
上述阻燃剂组合物在乙丙橡胶中应用及性能测试。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。乙丙橡胶100克，包辊后，依次加入氧化锌5，硬脂酸1克，阻燃剂组合物120克，硫磺(S)1.2克，四硫化双戊撑秋兰姆(TRA)0.75克，二正丁基二硫代氨基甲酸锌(BZ)1.5克，2、2'-二硫代二苯并噻唑(DM)0.5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：180℃*10min。
性能测试结果：
硬度55，拉伸强度7.3MPa，扯断伸长率555％，氧指数30％，垂燃烧等级V0级，烟密度168。
实施例2
阻燃剂组合物的制备。
将季戊四醇磷酸酯84公斤，铝酸锌24公斤，红磷6公斤，双季戊四醇6公斤，称量好后倒入江苏市荣德机械有限公司生产的W-200型双锥高效混合机，设定机器转速为60转/分钟，混合45分钟，即得到乙丙橡胶用阻燃剂组合物。
上述阻燃剂组合物在乙丙橡胶中应用及性能测试。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。乙丙橡胶100克，包辊后，依次加入氧化锌5，硬脂酸1克，阻燃剂组合物120克，硫磺(S)1.2克，四硫化双戊撑秋兰姆(TRA)0.75克，二正丁基二硫代氨基甲酸锌(BZ)1.5克，2、2'-二硫代二苯并噻唑(DM)0.5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：180℃*10min。
性能测试结果：
硬度56，拉伸强度7.9MPa，扯断伸长率585％，氧指数31％，垂燃烧等级V0级，烟密度154。
实施例3
阻燃剂组合物的制备。
将季戊四醇磷酸酯90公斤，铝酸锌18公斤，红磷8.4公斤，双季戊四醇3.6公斤，称量好后倒入江苏市荣德机械有限公司生产的W-200型双锥高效混合机，设定机器转速为60转/分钟，混合45分钟，即得到乙丙橡胶用阻燃剂组合物。
上述阻燃剂组合物在乙丙橡胶中应用及性能测试。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。取乙丙橡胶100克，包辊后，依次加入氧化锌5，硬脂酸1克，阻燃剂组合物120克，硫磺(S)1.2克，四硫化双戊撑秋兰姆(TRA)0.75克，二正丁基二硫代氨基甲酸锌(BZ)1.5克，2、2'-二硫代二苯并噻唑(DM)0.5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：180℃*10min。
性能测试结果：
硬度55，拉伸强度7.4MPa，扯断伸长率570％，氧指数30％，垂燃烧等级V0级，烟密度185。
表1：本发明所述无卤阻燃剂在三元乙丙橡胶中的应用
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作出各种改变或变形，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 (7)

1.一种用于乙丙橡胶的阻燃剂组合物，按重量百分比计，所述阻燃剂组合物由季戊四醇磷酸酯65～75％、铝酸锌15～25％、红磷3～7％、双季戊四醇3～7％组成。
2.根据权利要求1所述的阻燃剂组合物，其特征在于，按重量百分比计，所述阻燃剂组合物由季戊四醇磷酸酯70％、铝酸锌20％、红磷5％、双季戊四醇5％组成。
3.一种如权利要求1或2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；所述搅拌的速度为60～80r/min；所述搅拌的时间为40～50min。
4.如权利要求1或2所述的阻燃剂组合物在制备乙丙橡胶中的用途。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，在制备所述乙丙橡胶时，以乙丙橡胶生胶质量100份数计，所述阻燃剂组合物的质量份数不超过120份。
6.一种包含如权利要求1或2所述的阻燃剂组合物的乙丙橡胶。
7.根据权利要求6所述的乙丙橡胶，其特征在于，在所述乙丙橡胶中，以乙丙橡胶生胶质量100份数计，所述阻燃剂组合物的质量份数不超过120份。
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