CN105273267A - 一种环保的低烟阻燃橡胶组合物,制备方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐低温的环保型的低烟阻燃橡胶组合物,其组份和质量分数包括:氯丁橡胶:100份;炭黑:5~10份;白炭黑:30~60份;无机阻燃剂:50~110份;成炭剂XC-103B:5~20份;阻燃剂Charmax?AR?EXP-17:0~20份;抑烟剂Charmax?LS-ZHS:0~5份;抑烟剂Charmax?LS-AOM:0~20份。本发明的有益效果在于该发明的橡胶组合物实现了低烟、阻燃、耐候、耐臭氧、耐紫外线、耐低温等特点,同时由于使用的原材料均为环保型,符合ROSH和REACH标准规定,该橡胶组合物可以广泛的应用于具有耐油、阻燃、低烟、耐候和低温要求的胶管和胶板领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种橡胶组合物,特别涉及具有耐低温、耐油、环保和低烟阻燃要求的环保的低烟阻燃橡胶组合物,制备方法及其用途。
背景技术
氯丁橡胶具有较佳的耐油性、耐候性、耐臭氧性能和很好的阻燃防火性能,在汽车胶管和胶板等领域有着广泛的应用。但是氯丁橡胶在燃烧时会释放出大量烟雾和有毒有害的腐蚀性气体,在火灾中妨碍人们的安全撤离和灭火工作,使生命财产遭受到严重损失。为了降低火灾的发生率以及发生火灾时的死亡率,低烟、阻燃、耐候和环保成为了胶管和胶板行业的发展方向。目前对于氯丁胶进行低烟阻燃的研究不是很充分,已有专利《一种低烟阻燃橡胶电缆料及其制备方法》采用了天然橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶并用的方式,降低氯丁橡胶的用量,并同时大量填充无机阻燃剂来降低烟密度,该方法存在以下弊端:第一,三种极性不同的橡胶进行并用,加工工艺不好,橡胶混合不够均匀,影响产品的最终性能;第二,大量填充无机填料,由于橡胶与填料之间的相容性不好,会导致混炼胶的性能下降;第三,使用的促进剂TMTD在硫化过程中会产生亚硝胺,对人的身体伤害较大。本发明中选用了门尼粘度较大、结晶度低的非硫调型氯丁橡胶,这样可以大量的填充而不会明显影响混炼胶的性能,同时又会保证很好的低温性能;选用了成炭剂、抑烟剂和钼系阻燃抑烟剂与无机阻燃剂并用的方式,减少无机填料的用量,从而保持好的混炼胶的力学性能;选用了环保酯类增塑剂代替传统的DBP,既环保又能改善氯丁橡胶的低温性能;使用环保促进剂MTT(3-甲基-2-噻唑硫酮)和RhenogranBCA-80代替传统的NA-22;选用了微晶蜡和防老剂并用的方式,提高了氯丁胶的耐候老化、耐臭氧和耐紫外老化等性能;所以该发明是综合了环保、低温和耐候性能的低烟阻燃氯丁胶组合物,该橡胶组合物可以应用于多种胶管和胶板产品领域。
发明内容
本发明针对氯丁橡胶产品在燃烧过程中会释放出大量烟雾和有毒有害的腐蚀性气体这一缺点,以及现有的氯丁橡胶配方不环保,低温性能差等问题,提出一种环保的低烟阻燃橡胶组合物,制备方法及其用途。
本发明涉及环保的低烟阻燃的氯丁橡胶组合物,其组份和质量分数为:
氯丁橡胶:100份
炭黑:5~10份
白炭黑:30~60份
无机阻燃剂:50~110份
成炭剂XC-103B:5~20份
阻燃剂CharmaxAREXP-17:0~20份
抑烟剂CharmaxLS-ZHS:0~5份
抑烟剂CharmaxLS-AOM:0~20份
微晶蜡:1~3份
防老剂4010NA:1~3份
防老剂RD:1~3份
硬脂酸:1份
增塑剂:10~40份
偶联剂Si69:1~3份
氧化镁:4份
氧化锌:5份
促进剂MTT(3-甲基-2-噻唑硫酮):3~6份
RhenogranBCA-80:0.5~1.5份
硫化剂S-80:0.3~0.6份。
其中,所述的XC-103B是一种成炭剂;CharmaxAREXP-17是一种钼系复合的环保阻燃剂;抑烟剂CharmaxLS-ZHS是一种锡类阻燃抑烟剂;抑烟剂CharmaxLS-AOM是八钼酸铵,上述原材料均来源于广州埃登达化工有限公司。所述的促进剂MTT是3-甲基-2-噻唑硫酮,在氯丁橡胶配方中,用来替代传统促进剂NA-22,是环保型的;RhenogranBCA-80与MTT并用,可以快速硫化氯丁橡胶;该两种促进剂原材料均来源于莱茵化学青岛有限公司。
所述的氯化橡胶为高门尼粘度、低结晶型,非硫调型的。优选的是,所述的增塑剂是增塑剂DOS、增塑剂BXA-N(磐石化学有限公司)、增塑剂BXA-R(磐石化学有限公司)、增塑剂TP-95、增塑剂TP-759、增塑剂TP-90B中的一种或任意几种的混合物。
优选的是,所述的无机阻燃剂是氢氧化铝、改性氢氧化铝、氢氧化镁、改性氢氧化镁中的一种或任意几种的混合物。
一种本发明橡胶组合物的生产方法,包括以下步骤:
按照重量份数将氯丁橡胶、防老剂RD、防老剂4010NA、微晶蜡、硬脂酸加入密炼机进行捏炼1~2分钟后,加入炭黑、白炭黑、无机阻燃剂、成炭剂、抑烟剂和硅烷偶联剂Si69,再捏炼2~3分钟后,然后加入增塑剂,当温度增加到85~95℃时加入硫化剂,继续捏炼1~2分钟后,当温度达到110~120℃时排胶,在开炼机上薄通3次,然后打6个三角包、6个卷,过隔离剂冷却干燥后得到混炼胶,放置过夜后即可使用。
本发明的有益效果是:
本发明所得到的环保型的低烟阻燃氯丁橡胶组合物具有较佳的物理机械性能,硬度:65~75,拉伸强度:8~14MPa,断裂伸长率:270~480%;低温脆性温度:-36~-46℃;烟密度150~210,使用该橡胶组合物可以生产具有低烟阻燃和环保要求的胶管和橡胶板。
具体实施方式
一种耐低温的环保型的低烟阻燃橡胶组合物,其组份和质量分数为:
氯丁橡胶:100份;
炭黑:5~10份;
白炭黑:30~60份;
无机阻燃剂:50~110份;
成炭剂XC-103B:5~20份;
阻燃剂CharmaxAREXP-17:0~20份;
抑烟剂CharmaxLS-ZHS:0~5份;
抑烟剂CharmaxLS-AOM:0~20份;
微晶蜡:1~3份;
防老剂4010NA:1~3份;
防老剂RD:1~3份;
硬脂酸:1份;
增塑剂:10~40份;
偶联剂Si69:1~3份;
氧化镁:4份;
氧化锌:5份;
促进剂MTT:3~6份;
RhenogranBCA-80:0.5~1.5份;
硫化剂S-80:0.3~0.6份。
所述的氯丁橡胶是非硫调型的高门尼或者低结晶的牌号。
所述的炭黑是炭黑N550。
所述促进剂MTT是3-甲基-2-噻唑硫酮。
所述的增塑剂是增塑剂DOS、增塑剂BXA-N、增塑剂BXA-R、增塑剂TP-95、增塑剂TP-759、增塑剂TP-90B中的一种或任意几种的混合物。
所述的无机阻燃剂是氢氧化铝、改性氢氧化铝、氢氧化镁、改性氢氧化镁中的一种或任意几种的混合物。
所述的阻燃剂CharmaxAREXP-17是一种钼系复合的环保阻燃剂;抑烟剂CharmaxLS-ZHS是一种锡类阻燃抑烟剂;抑烟剂CharmaxLS-AOM是八钼酸铵。
一种耐低温的环保型的低烟阻燃橡胶组合物的生产方法,其特征是包括以下步骤:
按照重量份数将氯丁橡胶、防老剂RD、防老剂4010NA、微晶蜡、硬脂酸加入密炼机进行捏炼1~2分钟后,加入炭黑、白炭黑、无机阻燃剂、成炭剂、抑烟剂和硅烷偶联剂Si69,再捏炼2~3分钟后,然后加入增塑剂,当温度增加到85~95℃时加入硫化剂,继续捏炼1~2分钟后,当温度达到110~120℃时排胶,在开炼机上薄通3次,然后打6个三角包、6个卷,过隔离剂冷却干燥后得到混炼胶,放置过夜后即可使用。
一种耐低温的环保型的低烟阻燃橡胶组合物的用途,包括以下种类:动力转向管的外层胶、液压胶管的外层胶、具有防火要求的纯胶管或外层胶或具有耐油和防火要求的胶板等。
所述橡胶组合物的胶管的硫化方式为水蒸汽包布硫化、包塑(TPX)硫化或者裸硫化,硫化温度:150~170℃,硫化时间:20~60分钟;胶板的硫化方式为平板硫化,硫化温度:150~170℃,硫化时间:20~60分钟,硫化压力为12~15MPa。
具体实施例1:
氯丁橡胶DCR-30:100份;
炭黑N550:10份;
白炭黑:60份;
改性氢氧化铝:100份;
成炭剂XC-103B:10份;
微晶蜡:3份;
防老剂4010NA:2份;
防老剂RD:3份;
硬脂酸:1份;
增塑剂DOS:30份;
偶联剂Si69:3份;
氧化镁:4份;
氧化锌:5份;
促进剂MTT(3-甲基-2-噻唑硫酮):6份;
RhenogranBCA-80:1.5份;
硫化剂S-80:0.3份;
按照重量份数将氯丁橡胶、防老剂RD、防老剂4010NA、微晶蜡、硬脂酸加入密炼机进行捏炼1分钟后,加入炭黑、白炭黑、改性氢氧化铝、成炭剂XC-103B和硅烷偶联剂Si69,再捏炼2分钟后,然后加入增塑剂,当温度增加到95℃时加入硫化剂,继续捏炼1.5分钟后,当温度达到120℃时排胶,在开炼机上薄通3次,然后打6个三角包、6个卷,过隔离剂冷却干燥后得到混炼胶,放置过夜后即可使用。该橡胶组合物可以用于生产胶板,硫化温度为155℃,硫化时间60min,硫化压力14MPa。具体的胶料物理性能见表一。
具体实施例2:
氯丁橡胶DCR-30:100份;
炭黑N550:5份;
白炭黑:40份;
改性氢氧化铝:40份;
改性氢氧化镁:10份;
成炭剂XC-103B:20份;
阻燃剂CharmaxAREXP-17:10份;
抑烟剂CharmaxLS-AOM:20份;
微晶蜡:2份;
防老剂4010NA:1份;
防老剂RD:2份;
硬脂酸:1份;
增塑剂TP-95:30份;
硅烷偶联剂Si69:1.5份;
氧化镁:4份;
氧化锌:5份;
促进剂MTT(3-甲基-2-噻唑硫酮):5份;
RhenogranBCA-80:1.5份;
硫化剂S-80:0.5份;
按照重量份数将氯丁橡胶、防老剂RD、防老剂4010NA、微晶蜡、硬脂酸加入密炼机进行捏炼1.5分钟后,加入炭黑、白炭黑、改性氢氧化铝、改性氢氧化镁、成炭剂XC-103B、阻燃剂CharmaxAREXP-17、抑烟剂CharmaxLS-AOM和硅烷偶联剂Si69,再捏炼3分钟后,然后加入增塑剂,当温度增加到95℃时加入硫化剂,继续捏炼2分钟后,当温度达到120℃时排胶,在开炼机上薄通3次,然后打6个三角包、6个卷,过隔离剂冷却干燥后得到混炼胶,放置过夜后即可使用。
该橡胶组合物的用途包括以下种类:动力转向管的外层胶、液压胶管的外层胶以及具有防火要求的纯胶管或外层胶。胶管的挤出工艺为:机头温度70℃,机筒温度55℃,螺杆温度55℃,螺杆转速15~18RPM,机头压力35~45MPa。胶管的硫化方式为水蒸汽包布硫化,硫化温度160℃,硫化时间30分钟。具体的胶料物理性能见表一。
具体实施例3:
氯丁橡胶DCR-30:100份;
炭黑N550:5份;
白炭黑:50份;
改性氢氧化铝:50份;
成炭剂XC-103B:20份;
阻燃剂CharmaxAREXP-17:10份;
抑烟剂CharmaxLS-ZHS:5份;
抑烟剂CharmaxLS-AOM:10份;
微晶蜡:3份;
防老剂4010NA:2份;
防老剂RD:2份;
硬脂酸:1份;
增塑剂TP-759:40份;
偶联剂Si69:1.5份;
氧化镁:4份;
氧化锌:5份;
促进剂MTT(3-甲基-2-噻唑硫酮):3份;
RhenogranBCA-80:1.5份;
硫化剂S-80:0.5份;
按照重量份数将氯丁橡胶、防老剂RD、防老剂4010NA、微晶蜡、硬脂酸加入密炼机进行捏炼2分钟后,加入炭黑、白炭黑、改性氢氧化铝、成炭剂XC-103B、阻燃剂CharmaxAREXP-17、抑烟剂CharmaxLS-ZHS、抑烟剂CharmaxLS-AOM和硅烷偶联剂Si69,再捏炼3分钟后,然后加入增塑剂,当温度增加到85℃时加入硫化剂,继续捏炼3分钟后,当温度达到120℃时排胶,在开炼机上薄通3次,然后打6个三角包、6个卷,过隔离剂冷却干燥后得到混炼胶,放置过夜后即可使用。
该橡胶组合物的用途包括以下种类:动力转向管的外层胶、液压胶管的外层胶以及具有防火要求的纯胶管或外层胶。胶管的挤出工艺为:机头温度70℃,机筒温度55℃,螺杆温度55℃,螺杆转速15~18RPM,机头压力35~45MPa。胶管的硫化方式为水蒸汽裸硫化,硫化温度160℃,硫化时间60分钟。具体的胶料物理性能见表一。
具体实施例4:
氯丁橡胶DCR-30:100份;
炭黑N550:5份;
白炭黑:60份;
改性氢氧化铝:60份;
阻燃剂CharmaxAREXP-17:10份;
抑烟剂CharmaxLS-ZHS:5份;
抑烟剂CharmaxLS-AOM:10份;
微晶蜡:3份;
防老剂4010NA:2份;
防老剂RD:2份;
硬脂酸:1份;
增塑剂BXA-R:10份;
偶联剂Si69:1.5份;
氧化镁:4份;
氧化锌:5份;
促进剂MTT(3-甲基-2-噻唑硫酮):5份;
RhenogranBCA-80:1.5份;
硫化剂S-80:0.6份;
按照重量份数将氯丁橡胶、防老剂RD、防老剂4010NA、微晶蜡、硬脂酸加入密炼机进行捏炼3分钟后,加入炭黑、白炭黑、改性氢氧化铝、阻燃剂CharmaxAREXP-17、抑烟剂CharmaxLS-ZHS、抑烟剂CharmaxLS-AOM和硅烷偶联剂Si69,再捏炼3分钟后,然后加入增塑剂,当温度增加到95℃时加入硫化剂,继续捏炼1.5分钟后,当温度达到120℃时排胶,在开炼机上薄通3次,然后打6个三角包、6个卷,过隔离剂冷却干燥后得到混炼胶,放置过夜后即可使用。
该橡胶组合物的用途包括以下种类:动力转向管的外层胶、液压胶管的外层胶以及具有防火要求的纯胶管或外层胶。胶管的挤出工艺为:机头温度70℃,机筒温度55℃,螺杆温度55℃,螺杆转速15~18RPM,机头压力35~45MPa。胶管的硫化方式为水蒸汽包塑(TPX)硫化,硫化温度160℃,硫化时间45分钟。具体的胶料物理性能见表一。
具体实施例5:
氯丁橡胶DCR-30:100份;
炭黑N550:5份;
白炭黑:50份;
改性氢氧化铝:70份;
阻燃剂CharmaxAREXP-17:10份;
抑烟剂CharmaxLS-ZHS:5份;
抑烟剂CharmaxLS-AOM:10份;
微晶蜡:3份;
防老剂4010NA:2份;
防老剂RD:2份;
硬脂酸:1份;
增塑剂BXA-N:20份;
偶联剂Si69:2.5份;
氧化镁:4份;
氧化锌:5份;
促进剂MTT(3-甲基-2-噻唑硫酮):5份;
RhenogranBCA-80:1.5份;
硫化剂S-80:0.5份;
按照重量份数将氯丁橡胶、防老剂RD、防老剂4010NA、微晶蜡、硬脂酸加入密炼机进行捏炼3分钟后,加入炭黑、白炭黑、改性氢氧化铝、阻燃剂CharmaxAREXP-17、抑烟剂CharmaxLS-ZHS、抑烟剂CharmaxLS-AOM和硅烷偶联剂Si69,再捏炼3分钟后,然后加入增塑剂,当温度增加到95℃时加入硫化剂,继续捏炼1.5分钟后,当温度达到120℃时排胶,在开炼机上薄通3次,然后打6个三角包、6个卷,过隔离剂冷却干燥后得到混炼胶,放置过夜后即可使用。
该橡胶组合物的用途包括以下种类:动力转向管的外层胶、液压胶管的外层胶以及具有防火要求的纯胶管或外层胶。胶管的挤出工艺为:机头温度70℃,机筒温度55℃,螺杆温度55℃,螺杆转速15~18RPM,机头压力35~45MPa。胶管的硫化方式为水蒸汽包布硫化,硫化温度160℃,硫化时间45分钟。具体的胶料物理性能见表一。
表一:各实施例的胶料的物理性能
其中,烟密度测试方法按照GB/T83232-2008进行,测试模式为25kW/㎡,有焰燃烧。
Claims (10)
1.一种耐低温的环保型的低烟阻燃橡胶组合物,其特征是其组份和质量分数为:
氯丁橡胶:100份;
炭黑:5~10份;
白炭黑:30~60份;
无机阻燃剂:50~110份;
成炭剂XC-103B:5~20份;
阻燃剂CharmaxAREXP-17:0~20份;
抑烟剂CharmaxLS-ZHS:0~5份;
抑烟剂CharmaxLS-AOM:0~20份;
微晶蜡:1~3份;
防老剂4010NA:1~3份;
防老剂RD:1~3份;
硬脂酸:1份;
增塑剂:10~40份;
偶联剂Si69:1~3份;
氧化镁:4份;
氧化锌:5份;
促进剂MTT:3~6份;
RhenogranBCA-80:0.5~1.5份;
硫化剂S-80:0.3~0.6份。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物,其特征在于,所述的氯丁橡胶是非硫调型的高门尼、低结晶的牌号。
3.根据权利要求1所述的橡胶组合物,其特征在于,所述的炭黑是炭黑N550。
4.根据权利要求1所述的橡胶组合物,其特征在于,所述促进剂MTT是3-甲基-2-噻唑硫酮。
5.根据权利要求1所述的橡胶组合物,其特征在于,所述的增塑剂是增塑剂DOS、增塑剂BXA-N、增塑剂BXA-R、增塑剂TP-95、增塑剂TP-759、增塑剂TP-90B中的一种或任意几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的橡胶组合物,其特征在于,所述的无机阻燃剂是氢氧化铝、改性氢氧化铝、氢氧化镁、改性氢氧化镁中的一种或任意几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的橡胶组合物,其特征在于,所述的XC-103B是一种成炭剂;CharmaxAREXP-17是一种钼系复合的环保阻燃剂;抑烟剂CharmaxLS-ZHS是一种锡类阻燃抑烟剂;抑烟剂CharmaxLS-AOM是八钼酸铵。
8.一种如权利要求1所述的耐低温的环保型的低烟阻燃橡胶组合物的生产方法,其特征是包括以下步骤:
按照重量份数将氯丁橡胶、防老剂RD、防老剂4010NA、微晶蜡、硬脂酸加入密炼机进行捏炼1~2分钟后,加入炭黑、白炭黑、无机阻燃剂、成炭剂、抑烟剂和硅烷偶联剂Si69,再捏炼2~3分钟后,然后加入增塑剂,当温度增加到85~95℃时加入硫化剂,继续捏炼1~2分钟后,当温度达到110~120℃时排胶,在开炼机上薄通3次,然后打6个三角包、6个卷,过隔离剂冷却干燥后得到混炼胶,放置过夜后即可使用。
9.一种如权利要求1所述的耐低温的环保型的低烟阻燃橡胶组合物的用途,其特征是包括以下种类:动力转向管的外层胶、液压胶管的外层胶、具有防火要求的纯胶管或外层胶或具有耐油和防火要求的胶板等。
10.一种如权利要求9所述的耐低温的环保型的低烟阻燃橡胶组合物的用途,其特征是所述橡胶组合物的胶管的硫化方式为水蒸汽包布硫化、包塑(TPX)硫化或者裸硫化,硫化温度:150~170℃,硫化时间:20~60分钟;胶板的硫化方式为平板硫化,硫化温度:150~170℃,硫化时间:20~60分钟,硫化压力为12~15MPa。
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