CN107033473A - 一种耐候阻燃无毒门窗密封材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，包括以下重量份的原料：三元乙丙橡胶60‑70份、氢化丁腈橡胶25‑35份、烯丙醇3‑5 份、硫化剂4‑8份、白炭黑4‑6份、氧化铝7‑9份、氧化锌3‑4份、阻燃剂6‑8份、软化剂8‑12份、抗静电剂2‑4份。本发明的门窗密封材料力学强度高、摩擦系数低、抗磨损能力强，拉伸回复弹性极佳，具备较好的阻燃性能和防静电性能；同时本发明的密封材料的制备方法，其原料组分安全可靠，对环境无害且原料易得，成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

Description

一种耐候阻燃无毒门窗密封材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及门窗密封技术领域，具体涉及一种耐候阻燃无毒门窗密封材料及其制备方法。
背景技术
在汽车，家电，建筑等重要行业中，密封产品是重要的组成部分，如汽车窗与窗架之间的密封，家电中不同材料之间的连接密封，亦或是建筑中门窗的密封等等。现在市场所用的密封产品主要以PVC，TPV为主，但这些产品在环保方面，加工工艺方面以及能耗方面都显得很逊色，生存空间很小，不符合社会对于环保和可持续发展的要求。
现有的密封材料存在以下的缺点：a、PVC 密封条：不环保、加工过程有害健康，耐低温性差；b、EPDM 密封条：着色困难，加工工序复杂，不可回收；c、PVC+NBR 密封条：加工工序复杂，不环保；d、TPV 密封条：加工工艺难控制，能耗高；e、TPU 密封条：易水解，弹性差，硬度范围窄；f、硅橡胶密封条：工序复杂，成本高。并且，通过上述材料本身的缺点可以预见，这些材料生产出来的产品具有使用的局限性，尤其在压缩永久变形要求较高的领域，寿命 更加短暂，如门窗密封条材料，要求达到几何形状、尺寸精度、表面光洁性、触感柔顺性都达到一定的效果，押出边条的好坏与本身流动性、热稳定性、润滑性、熔融强度等有很大的关连，所以选择新型原料和配方，是解决问题的关键所在。
另一方面轨道车辆上的密封门窗在轨道车辆上得到越来越多的应用，如轻轨、高铁等都采用次结构，随着轨道车辆的不断繁荣，轨道车辆上的密封门窗的密封条也在快速上升，但是国内外的轨道车辆的密封条橡胶组件对人体存在严重的毒性问题，如防火性能，硬度，拉伸强度，扯断伸长率，压缩永久变形，撕裂强度，氧指数等等均达不到求。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，该门窗密封材料力学强度高、摩擦系数低、抗磨损能力强，拉伸回复弹性极佳，具备较好的阻燃性能和防静电性能；同时本发明的密封材料的制备方法，其原料组分安全可靠，对环境无害且原料易得，成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶60-70份、氢化丁腈橡胶25-35份、烯丙醇3-5 份、硫化剂4-8份、白炭黑4-6份、氧化铝7-9份、氧化锌3-4份、阻燃剂6-8份、软化剂8-12份、抗静电剂2-4份。
优选地，所述耐候阻燃无毒门窗密封材料包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶65份、氢化丁腈橡胶30份、烯丙醇4份、硫化剂6份、白炭黑5份、氧化铝8份、氧化锌3份、阻燃剂7份、软化剂10份、抗静电剂3份。
优选地，所述氢化丁腈橡胶中丙烯腈含量为24-25%，门尼粘度为73-77，吸碘值为12-14。
优选地，所述硫化剂包括硫磺、双二五硫化剂按照重量比2:1组成的混合物。
优选地，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂按照2:3:1组合成的混合物。
优选地，所述软化剂为石蜡、白矿油按照重量比3:1组成的混合物，所述白矿油为PW-90白油。
优选地，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本发明还提供一种耐候阻燃无毒门窗密封材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将白炭黑、氧化铝、氧化锌、阻燃剂放入搅拌机，搅拌15-25分钟，搅拌转速为250-350r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至45-55℃，加入三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、烯丙醇，升温至90-96℃，密炼12-16分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、软化剂、硫化剂，再混炼2-4分钟，将混炼后的炼胶放入轧胶机滚压成胶片，用单螺杆三段式挤出机挤出成型，料筒温度设定如下：进料端温度210℃、第二段温度210-220℃、第三段温度205-215℃、模头温度210-220℃，将成型后的橡胶料加入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为175-185℃，硫化时间为7-14分钟，硫化压力为12-16Mpa，修边得到发明的耐候阻燃无毒门窗密封材料。
优选地，所述耐候阻燃无毒门窗密封材料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将白炭黑、氧化铝、氧化锌、阻燃剂放入搅拌机，搅拌20分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至50℃，加入三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、烯丙醇，升温至93℃，密炼14分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、软化剂，再混炼3分钟，将混炼后的炼胶放入轧胶机滚压成胶片，用单螺杆三段式挤出机挤出成型，料筒温度设定如下：进料端温度210℃、第二段温度210-220℃、第三段温度205-215℃、模头温度215℃，将成型后的橡胶料加入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为180℃，硫化时间为10分钟，硫化压力为14Mpa，修边得到发明的耐候阻燃无毒门窗密封材料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，采用三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶作为主体材料，二者混合制成橡胶本身更为稳定，不易氧化而出现橡胶老化的现象，具有更好的回弹性、耐腐蚀性和耐磨性，使用年限更长，毋须经常更换。
（2）本发明的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料添加的抗静电剂能够使制备的绝缘材料不容易产生静电，避免了灰尘的集聚；添加的氧化铝、氧化锌可以增强材料的耐磨、耐腐蚀性。
（3）本发明的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料添加了由十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂组成的阻燃添加剂，几者的复合作用能使材料的阻燃性能更强，作用时间更长久。
（4）本发明的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料原料中添加了选用的硫化剂为硫磺、双二五硫化剂组成的混合物，软化剂选用石蜡、白矿油，几者配合使用，相容性测试和抗老化性最好，采用硫化剂和软化剂连续硫化，实现了三元乙丙橡胶和氢化丁腈橡胶较好的相容，提高了密封材料与门体的粘合强度，延长了密封胶材料的使用寿命，大大降低了材料的成本。
（5）本发明的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料的力学强度高、摩擦系数低、抗磨损能力强，拉伸回复弹性极佳，具备较好的阻燃性能和防静电性能；同时本发明的密封材料的制备方法，其原料组分安全可靠，对环境无害且原料易得，成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶60份、氢化丁腈橡胶25份、烯丙醇3份、硫化剂4份、白炭黑4份、氧化铝7份、氧化锌3份、阻燃剂6份、软化剂8份、抗静电剂2份。
本实施例中的氢化丁腈橡胶中丙烯腈含量为24-25%，门尼粘度为73-77，吸碘值为12-14。
本实施例中的硫化剂包括硫磺、双二五硫化剂按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂按照2:3:1组合成的混合物。
本实施例中的软化剂为石蜡、白矿油按照重量比3:1组成的混合物，所述白矿油为PW-90白油。
本实施例中的抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将白炭黑、氧化铝、氧化锌、阻燃剂放入搅拌机，搅拌15分钟，搅拌转速为250r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至45℃，加入三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、烯丙醇，升温至90℃，密炼12分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、软化剂、硫化剂，再混炼2分钟，将混炼后的炼胶放入轧胶机滚压成胶片，用单螺杆三段式挤出机挤出成型，料筒温度设定如下：进料端温度210℃、第二段温度210℃、第三段温度205℃、模头温度210℃，将成型后的橡胶料加入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为175℃，硫化时间为14分钟，硫化压力为12Mpa，修边得到发明的耐候阻燃无毒门窗密封材料。
实施例2.
本实施例的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶70份、氢化丁腈橡胶35份、烯丙醇5 份、硫化剂8份、白炭黑6份、氧化铝9份、氧化锌4份、阻燃剂8份、软化剂12份、抗静电剂4份。
本实施例中的氢化丁腈橡胶中丙烯腈含量为24-25%，门尼粘度为73-77，吸碘值为12-14。
本实施例中的硫化剂包括硫磺、双二五硫化剂按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂按照2:3:1组合成的混合物。
本实施例中的软化剂为石蜡、白矿油按照重量比3:1组成的混合物，所述白矿油为PW-90白油。
本实施例中的抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将白炭黑、氧化铝、氧化锌、阻燃剂放入搅拌机，搅拌25分钟，搅拌转速为350r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至55℃，加入三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、烯丙醇，升温至96℃，密炼12分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、软化剂、硫化剂，再混炼2分钟，将混炼后的炼胶放入轧胶机滚压成胶片，用单螺杆三段式挤出机挤出成型，料筒温度设定如下：进料端温度210℃、第二段温度220℃、第三段温度215℃、模头温度220℃，将成型后的橡胶料加入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为185℃，硫化时间为14分钟，硫化压力为16Mpa，修边得到发明的耐候阻燃无毒门窗密封材料。
实施例3.
本实施例的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶65份、氢化丁腈橡胶30份、烯丙醇4份、硫化剂6份、白炭黑5份、氧化铝8份、氧化锌3份、阻燃剂7份、软化剂10份、抗静电剂3份。
本实施例中的氢化丁腈橡胶中丙烯腈含量为24-25%，门尼粘度为73-77，吸碘值为12-14。
本实施例中的硫化剂包括硫磺、双二五硫化剂按照重量比2:1组成的混合物。
本实施例中的阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂按照2:3:1组合成的混合物。
本实施例中的软化剂为石蜡、白矿油按照重量比3:1组成的混合物，所述白矿油为PW-90白油。
本实施例中的抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
本实施例的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将白炭黑、氧化铝、氧化锌、阻燃剂放入搅拌机，搅拌20分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至50℃，加入三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、烯丙醇，升温至93℃，密炼14分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、软化剂，再混炼3分钟，将混炼后的炼胶放入轧胶机滚压成胶片，用单螺杆三段式挤出机挤出成型，料筒温度设定如下：进料端温度210℃、第二段温度210-220℃、第三段温度205-215℃、模头温度215℃，将成型后的橡胶料加入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为180℃，硫化时间为10分钟，硫化压力为14Mpa，修边得到发明的耐候阻燃无毒门窗密封材料。
以上各实施例制备的耐候阻燃无毒门窗密封材料的性能测试结果如下：
拉伸强度MPa 伸长率% 撕裂强度KN/m 阻燃性能
实施例1 10 359 18 V-0级
实施例2 9 372 16 V-0级
实施例3 9.5 368 18 V-0级
对比例 6 300 10 V-1级
本发明的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，其力学强度高、摩擦系数低、抗磨损能力强，拉伸回复弹性极佳，具备较好的阻燃性能和防静电性能；同时本发明的密封材料的制备方法，其原料组分安全可靠，对环境无害且原料易得，成本较低、工艺简明、易于操作和实现工业化生产，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶60-70份、氢化丁腈橡胶25-35份、烯丙醇3-5 份、硫化剂4-8份、白炭黑4-6份、氧化铝7-9份、氧化锌3-4份、阻燃剂6-8份、软化剂8-12份、抗静电剂2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，其特征在于，所述耐候阻燃无毒门窗密封材料包括以下重量份的原料：
三元乙丙橡胶65份、氢化丁腈橡胶30份、烯丙醇4份、硫化剂6份、白炭黑5份、氧化铝8份、氧化锌3份、阻燃剂7份、软化剂10份、抗静电剂3份。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，其特征在于，所述氢化丁腈橡胶中丙烯腈含量为24-25%，门尼粘度为73-77，吸碘值为12-14。
4.根据权利要求1或2所述的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，其特征在于，所述硫化剂包括硫磺、双二五硫化剂按照重量比2:1组成的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，其特征在于，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂按照2:3:1组合成的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，其特征在于，所述软化剂为石蜡、白矿油按照重量比3:1组成的混合物，所述白矿油为PW-90白油。
7.根据权利要求1或2所述的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料，其特征在于，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺抗静电剂。
8.一种制备如权利要求1或2所述的耐候阻燃无毒门窗密封材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将白炭黑、氧化铝、氧化锌、阻燃剂放入搅拌机，搅拌15-25分钟，搅拌转速为250-350r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至45-55℃，加入三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、烯丙醇，升温至90-96℃，密炼12-16分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、软化剂、硫化剂，再混炼2-4分钟，将混炼后的炼胶放入轧胶机滚压成胶片，用单螺杆三段式挤出机挤出成型，料筒温度设定如下：进料端温度210℃、第二段温度210-220℃、第三段温度205-215℃、模头温度210-220℃，将成型后的橡胶料加入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为175-185℃，硫化时间为7-14分钟，硫化压力为12-16Mpa，修边得到发明的耐候阻燃无毒门窗密封材料。
9.根据权利要求8所述的一种耐候阻燃无毒门窗密封材料的制备方法，其特征在于，所述制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将白炭黑、氧化铝、氧化锌、阻燃剂放入搅拌机，搅拌20分钟，搅拌转速为300r/min，得到混合物A；
步骤三，打开密炼机并预热至50℃，加入三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、烯丙醇，升温至93℃，密炼14分钟，再加入步骤二制得的混合物A、抗静电剂、软化剂，再混炼3分钟，将混炼后的炼胶放入轧胶机滚压成胶片，用单螺杆三段式挤出机挤出成型，料筒温度设定如下：进料端温度210℃、第二段温度210-220℃、第三段温度205-215℃、模头温度215℃，将成型后的橡胶料加入到硫化设备中的模具内，进行硫化处理，温度为180℃，硫化时间为10分钟，硫化压力为14Mpa，修边得到发明的耐候阻燃无毒门窗密封材料。
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