CN108485011B - 一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶及其制备方法 - Google Patents

一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶及其制备方法，选择SIBR/PP/SBS/TPU高分子复合体系、耐磨损、降低损耗因子和耐寒性能良好的助剂材料以及无卤无锑复配阻燃体系为主要成分，通过制备SIBR母炼胶、硅烷改性处理阻燃剂、高速混合预塑化、密炼机和挤出机联合动态硫化等工艺，在密炼机转速40转/分钟，温度160℃‑165℃的条件下动态硫化2‑3分钟，再经过挤出机动态硫化，在螺杆转速50‑70转/分钟，温度165℃‑180℃的条件下动态硫化5‑7分钟制得本发明的热塑性橡胶。本发明除具有热塑性橡胶的基本性能外，还具有优异的节能、环保、阻燃和耐寒等性能，同时工艺简单，易于制造，生产成本低。

Description

一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性橡胶技术领域，具体地说，是一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶及其制备方法。
背景技术
低烟无卤阻燃橡胶技术已成为高洁净环保技术的一个重要的组成部分，经济发达国家已对其原有的阻燃标准进行了修订。2003年初欧盟颁布了ROHS指令、WEEE指令和新的阻燃法规，使越来越多的国家开始限制或者禁止使用含卤阻燃剂。发达国家一直非常重视低烟低卤阻燃橡胶材料的研发和推广使用,特别是在煤矿、建筑、地铁、车站、机场、电站和商场等相对封闭或人员集中的重要建筑和设施内。近年来发达国家限制铅、镉等重金属和聚溴联苯（PBB）,聚溴联苯醚（PBDE）等溴化物的使用,并制定了其各自的“绿色计划”,从而禁止或限制使用对人体和环境有害的重金属和卤素,并且进行了大量的研发工作,已推出了许多系列“绿色”橡胶材料。随着供应市场的国际化，无卤阻燃橡胶技术的国际化传播将是必然趋势，而且其速度非常快。我国现在正处于加速发展期，如矿业、船舶、石油开采等行业都面临着环保提升和技术更新之重任。国内对于低烟无卤橡胶的研究目前存在的突出问题：一是品种少，二是力学性能差，三是产品耐候性不好，仅能满足常温下使用，当环境温度低于-10℃时影响使用。
汽车轮胎和橡胶输送带占世界橡胶消耗量的80%以上。科学研究表明，轮胎和输送带在使用过程中，约有40%左右的动力消耗用于克服因橡胶变形而产生的滚动阻力，因此，开发低滚动阻力的节能橡胶是国内外橡胶工业的迫切要求。我国对低滚动阻力橡胶技术的研究较晚，目前对低滚动阻力轮胎的研究较多，但对有关绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶产品及技术的报道较少。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶，除具有热塑性橡胶的基本性能外，还具有优异的节能、环保、阻燃和耐寒等性能，满足煤矿橡胶制品、汽车橡胶制品和轨道交通橡胶制品对热塑性橡胶的性能要求。
本发明的第二个目的是提供该热塑性橡胶的制备方法，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。
所述的绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶，按重量份数计，由下述原料制成：
苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶（SIBR）40-60份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）5-15份，聚丙烯（PP）20-40份，热塑性聚氨酯弹性体（TPU）5-15份，氧化锌3-5份，硬脂酸1-2份，硫磺1.5-2份，过氧化二异丙苯（DCP）1-2份，异氰脲酸三烯丙酯(TAIC) 0.5-1份，促进剂1.5-2份，防老剂1.5-2份，防焦剂CTP 1份,抗氧剂1010 1-2份，低滚动阻力炭黑（EB118）20-25份，高分散性白炭黑（VN2）15-20份，C5石油树脂4-6份，抗静电剂P 2-4份，硅烷偶联剂(Si69) 0.5-1.0份，磷酸酯类阻燃剂20-30份，无卤阻燃剂30-40份。
所述的促进剂可选用促进剂M、促进剂DM、促进剂CZ、促进剂TMTD中的一种或组合；防老剂可选用防老剂BLE、防老剂RD、防老剂2246-S、防老剂4010NA中的一种或组合；磷酸酯类阻燃剂可选用磷酸二苯异辛酯（DPOP）、磷酸三甲苯酯（TCP）、磷酸三辛酯（TOP）中的任意一种；无卤阻燃剂可选用氢氧化铝[Al(OH)3]、氢氧化镁[Mg(OH)2]、硼酸锌、聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺磷酸盐（MPP）、三聚氰胺氰脲酸盐（MCA）的一种或组合。
所述制备方法包括以下步骤：
（1）制备SIBR母炼胶
将SIBR、炭黑、氧化锌、硬脂酸、石油树脂、促进剂、防老剂、防焦剂加入密炼机中混炼，密炼机转速40转/分钟，混炼时间5分钟，排胶温度140℃,出片、冷却，制成SIBR母炼胶。
（2）阻燃剂改性处理
将白炭黑、无卤阻燃剂 、磷酸酯类阻燃剂、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PP、SBS、抗静电剂、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，排料、冷却，制得预塑化料。
（4）动态硫化
将预塑化料、SIBR母炼胶、TPU、硫磺、DCP 、TAIC一起加入到密炼机中混炼，密炼机转速40转/分钟，在温度160℃-165℃的条件下动态硫化2-3分钟，制得预硫化的热塑性弹性体。预硫化的热塑性弹性体再经过双螺杆挤出机，螺杆转速50-70转/分钟，在温度165℃-180℃的条件下动态硫化6-8分钟，制得本发明的热塑性橡胶。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
选择SIBR/PP/SBS/TPU高分子复合体系、耐磨损、降低损耗因子和耐寒性能良好的助剂材料以及无卤无锑复配阻燃体系为主要成分，制备动态硫化的热塑性橡胶，燃烧时发烟量低，且烟气中不含卤素，不会对人员、设备和环境造成二次污染，且生产和使用过程无毒、无害、无污染，是一种绿色环保的热塑性橡胶材料；具有低滚动阻力，使用中节约能源；耐磨性能好，使用寿命长；具有优异的耐寒性能，可在-60℃环境下长期使用；阻燃抗静电性能优异，安全性能好；力学性能好，应用范围广；具有热塑性，可反复加工利用，加工工艺性能好。是煤矿橡胶制品、汽车橡胶制品和轨道交通橡胶制品较为理想的热塑性橡胶材料。
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
本实施例提供一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶及其制备方法。所述的热塑性橡胶，按重量份数计，由下述原料制成：
SIBR 40份， SBS 10份， PP 40份， TPU 10份，氧化锌3份，硬脂酸2份，硫磺1.5份，DCP 2份， TAIC 0.5份，促进剂M 1份，促进剂DM 0.5份，防老剂BLE 1份，防老剂4010NA 0.5份，防焦剂CTP 1份,抗氧剂1010 2份， EB118 20份， VN2 20份，C5石油树脂4份，抗静电剂P4份，硅烷偶联剂Si69 1份，DPOP 20份，Al(OH)3 10份，硼酸锌10份，APP 10份，MPP 10份。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
（1）制备SIBR母炼胶
将SIBR、炭黑、氧化锌、硬脂酸、石油树脂、促进剂、防老剂、防焦剂加入密炼机中混炼，密炼机转速40转/分钟，混炼时间5分钟，排胶温度140℃,出片、冷却，制成SIBR母炼胶。
（2）阻燃剂改性处理
将白炭黑、无卤阻燃剂 、磷酸酯类阻燃剂、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PP、SBS、抗静电剂、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，排料、冷却，制得预塑化料。
（4）动态硫化
将预塑化料、SIBR母炼胶、TPU、硫磺、DCP 、TAIC一起加入到密炼机中混炼，密炼机转速40转/分钟，在温度160℃-165℃的条件下动态硫化2-3分钟，制得预硫化的热塑性弹性体。预硫化的热塑性弹性体再经过双螺杆挤出机，螺杆转速50-70转/分钟，在温度165℃-180℃的条件下动态硫化6-8分钟，制得本实施例的热塑性橡胶。
实施例2
本实施例提供一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶及其制备方法。所述的热塑性橡胶，按重量份数计，由下述原料制成：
SIBR 50份， SBS 15份， PP 20份， TPU 15份，氧化锌4份，硬脂酸1.5份，硫磺1.8份，DCP 1份， TAIC 0.8份，促进剂M 0.5份，促进剂DM 1份，防老剂RD 1份，防老剂2246-S 1份，防焦剂CTP 1份,抗氧剂1010 1份，EB118 22份， VN2 18份，C5石油树脂5份，抗静电剂P3份，硅烷偶联剂Si69 0.8份，TCP 25份，Mg(OH)2 10份，APP 15份，MCA 10份。
本实施例的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶及其制备方法。所述的热塑性橡胶，按重量份数计，由下述原料制成：
SIBR60份， SBS 5份， PP 30份， TPU 5份，氧化锌5份，硬脂酸1份，硫磺2份，DCP1.5份， TAIC 1份，促进剂CZ 1份，促进剂TMTD 1份，防老剂RD 1份，防老剂4010NA 1份，防焦剂CTP 1份,抗氧剂1010 1.5份， EB118 25份， VN2 15份，C5石油树脂6份，抗静电剂P 2份，硅烷偶联剂Si69 0.5份，TOP 30份，Mg(OH)2 10份， 硼酸锌10份，MPP 10份。
本实施例的制备方法同实施例1。
上述实施例的检测数据见下表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。

Claims (2)

1.一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶，其特征在于，按重量份数计，由下述原料制成：
苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶40-60份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5-15份，聚丙烯20-40份，热塑性聚氨酯弹性体5-15份，氧化锌3-5份，硬脂酸1-2份，硫磺1.5-2份，过氧化二异丙苯1-2份，异氰脲酸三烯丙酯0.5-1份，促进剂1.5-2份，防老剂1.5-2份，防焦剂CTP1份,抗氧剂1010 1-2份，低滚动阻力炭黑EB118 20-25份，高分散性白炭黑VN2 15-20份，C5石油树脂4-6份，抗静电剂P 2-4份，硅烷偶联剂Si69 0.5-1.0份，磷酸酯类阻燃剂20-30份，无卤阻燃剂30-40份；
所述的促进剂可选用促进剂M、促进剂DM、促进剂CZ、促进剂TMTD中的一种或组合；
所述的防老剂可选用防老剂BLE、防老剂RD、防老剂2246-S、防老剂4010NA中的一种或组合；
所述的磷酸酯类阻燃剂可选用磷酸二苯异辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯中的任意一种；
所述的无卤阻燃剂可选用氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌、聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺氰脲酸盐的一种或组合。
2.根据权利要求1所述的一种绿色节能耐磨耐寒阻燃型热塑性橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备SIBR母炼胶
将SIBR、炭黑、氧化锌、硬脂酸、石油树脂、促进剂、防老剂、防焦剂加入密炼机中混炼，密炼机转速40转/分钟，混炼时间5分钟，排胶温度140℃,出片、冷却，制成SIBR母炼胶；
（2）阻燃剂改性处理
将白炭黑、无卤阻燃剂、磷酸酯类阻燃剂、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PP、SBS、抗静电剂、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，排料、冷却，制得预塑化料；
（4）动态硫化
将预塑化料、SIBR母炼胶、TPU、硫磺、DCP 、TAIC一起加入到密炼机中混炼，密炼机转速40转/分钟，在温度160℃-165℃的条件下动态硫化2-3分钟，制得预硫化的热塑性橡胶， 预硫化的热塑性橡胶再经过双螺杆挤出机，螺杆转速50-70转/分钟，在温度165℃-180℃的条件下动态硫化6-8分钟，制得本发明的热塑性橡胶。
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