CN109081960A - 一种阻燃天然复合材料胶管及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃天然复合材料胶管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及橡胶材料技术领域，公开了一种阻燃天然复合材料胶管及其制备方法。该阻燃天然复合材料胶管包括按重量份计的下述组分：天然橡胶80~100份、改性碳酸钙20~40份、氧化锌1~5份、硬脂酸0.5~2份、防老剂1~2份、促进剂0.8~2份、氢氧化铝3~5份、炭黑2~4份、石蜡1~3份、硫磺3~6份和硫化剂4~6份。本发明使用氧化锌、石蜡和氢氧化铝无机阻燃剂复配能够大大提高天然橡胶的阻燃性能。

Description

一种阻燃天然复合材料胶管及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其是涉及一种改性阻燃天然复合材料胶管及其制备方法。
背景技术
天然橡胶是一种以聚戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，其中91％～94％是橡胶烃，其与为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。天然橡胶是应用最广的通用橡胶。通常我们所说的橡胶是从巴西胶树上采集的天然乳胶，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物。天然橡胶在常温下具有较高的弹性，稍带塑性，具有非常好的机械强度，滞后损失小，在多次变形时生热低，因此其耐屈挠性很好，并且是非极性橡胶，所以电绝缘性能良好。由于天然橡胶具有一系列物理化学特性，尤其是其优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性，所以具有广泛用途。例如日常生活中常用的雨鞋、暖水袋、松紧带；医疗卫生行业所用的外科医生手套、输血管、避孕套；交通运输使用的各种轮胎；工业上使用的传送带、运输带、耐酸和耐碱手套；农业上使用的排灌胶管、氨水袋等。目前使用天然橡胶制备而成的胶管的阻燃性差，限制橡胶在各行业的应用，经济效益低下。
发明内容
本发明是为了克服现有技术胶管阻燃性能差的问题，提供一种阻燃天然复合材料胶管。
本发明还提供了一种阻燃天然复合材料胶管的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种阻燃天然复合材料胶管，包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶80～100份、改性碳酸钙20～40份、氧化锌1～5份、硬脂酸0.5～2份、防老剂1～2份、促进剂0.8～2份、氢氧化铝3～5份、炭黑2～4份、石蜡1～3份、硫磺3～6份和硫化剂4～6份。
天然橡胶在常温下具有较高的弹性，具有非常好的机械强度，滞后损失小，在多次变形时生热低，因此其耐屈挠性很好，并且是非极性橡胶，所以电绝缘性能良好，适合作为胶管的基料；选用改性碳酸钙为胶管的填料，能够是橡胶色泽光艳、伸长率大、拉伸强度高、耐磨性好；使用氧化锌、石蜡和氢氧化铝无机阻燃剂复配能够大大提高天然橡胶的阻燃性能；硬脂酸是天然橡胶的增塑剂和软化剂，在天然橡胶加工过程中起到重要作用；天然橡胶是一种化学反应能力较强的物质，光、热、臭氧、辐射等外界环境条件能够促进橡胶的老化，不耐老化是天然橡胶的致命弱点，本发明中在配方中添加防老剂，大大改善天然橡胶的抗老化能力；促进剂能够促进天然橡胶的硫化作用，缩短橡胶的硫化时间和降低硫化温度，减少硫化剂的用量和提高橡胶的机械性能；炭黑用作天然橡胶的补强剂，提高橡胶的断裂强度。
作为优选，所述胶管包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶85～96份，改性碳酸钙24～35份、氧化锌2～4份、硬脂酸0.8～1.5份、防老剂1～2份、促进剂1～1.6份、氢氧化铝3～5份、炭黑2～4份、石蜡1.5～2.5份、硫磺4～5份、硫化剂4.5～5.5份。
作为优选，所述胶管包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶90份，改性碳酸钙30份、氧化锌3份、硬脂酸1份、防老剂1.5份、促进剂1.4份、氢氧化铝4份、炭黑3份、石蜡2份、硫磺4.5份、硫化剂5份。
作为优选，所述防老剂为防老剂AW、防老剂RD、防老剂A、防老剂D中的至少一种。
作为优选，所述促进剂为促进剂D、促进剂M、促进剂DM、促进剂TMTD、促进剂CZ中的至少一种。
作为优选，所述硫化剂为硫化剂TCY、硫化剂DTDM、硫化剂TSH中的至少一种。
作为优选，所述改性碳酸钙的制备方法为：
将贝壳粉碎后研磨，过20目筛得到贝壳粉，然后置于马弗炉中在700～800℃条件下焙烧1～2h，取出焙烧后的贝壳粉，将贝壳粉、碳酸钙和水混合后进行研磨，放入烘箱中在60～80℃下干燥5～10h，取出冷却后过100目筛。
本发明将焙烧的贝壳粉与碳酸钙混合研磨得到的复合粉添加到天然橡胶中能够大大提高天然橡胶的强度，另外经过煅烧的贝壳粉具有较好的抑菌效果，防止细菌对天然橡胶的分解，延长胶管的使用寿命。
作为优选，所述贝壳粉、碳酸钙和水的质量比为1:5～10:6～12。
一种阻燃天然复合材料胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)按配方的重量配比将天然橡胶加入氧化锌、硬脂酸和促进剂中，搅拌均匀后送入混炼机中，在40～50℃下塑炼，得到塑炼胶；
b)再依次向塑炼胶中加入防老剂、炭黑、石蜡、氢氧化铝和改性碳酸钙，在120～130℃下混炼得到混炼胶，排胶；
c)下片冷却二段混炼依次将硫化剂、硫磺加入到硫化仪中进行加压硫化得到橡胶组合物；
d)将橡胶组合物经挤出机挤出成型为阻燃天然复合材料胶管。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)使用氧化锌、石蜡和氢氧化铝无机阻燃剂复配能够大大提高天然橡胶的阻燃性能；(2)贝壳粉与碳酸钙混合研磨得到的复合粉添加到天然橡胶中能够大大提高天然橡胶的强度，另外经过煅烧的贝壳粉具有较好的抑菌效果，防止细菌对天然橡胶的分解，延长胶管的使用寿命。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶80份、改性碳酸钙20份、氧化锌1份、硬脂酸0.5份、防老剂AW 1～2份、促进剂促进剂D 0.8～2份、氢氧化铝3份、炭黑2份、石蜡1份、硫磺3份和硫化剂TCY 4～6份。
改性碳酸钙的制备方法为：
将贝壳粉碎后研磨，过20目筛得到贝壳粉，然后置于马弗炉中在700℃条件下焙烧1h，取出焙烧后的贝壳粉，将贝壳粉、碳酸钙和水混合后进行研磨，贝壳粉、碳酸钙和水的质量比为1:5:6，然后放入烘箱中在60℃下干燥5h，取出冷却后过100目筛。
一种阻燃天然复合材料胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)按配方的重量配比将天然橡胶加入氧化锌、硬脂酸和促进剂中，搅拌均匀后送入混炼机中，在40℃下塑炼，得到塑炼胶；
b)再依次向塑炼胶中加入防老剂、炭黑、石蜡、氢氧化铝和改性碳酸钙，在120℃下混炼得到混炼胶，排胶；
c)下片冷却二段混炼依次将硫化剂、硫磺加入到硫化仪中进行加压硫化得到橡胶组合物；
d)将橡胶组合物经挤出机挤出成型为阻燃天然复合材料胶管。
实施例2
一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶85份，改性碳酸钙24份、氧化锌2份、硬脂酸0.8份、防老剂RD 1份、促进剂M1份、氢氧化铝3份、炭黑2份、石蜡1.5份、硫磺4份和硫化剂DTDM 4.5～5.5份。
改性碳酸钙的制备方法为：
将贝壳粉碎后研磨，过20目筛得到贝壳粉，然后置于马弗炉中在750℃条件下焙烧1h，取出焙烧后的贝壳粉，将贝壳粉、碳酸钙和水混合后进行研磨，贝壳粉、碳酸钙和水的质量比为1:6:8，然后放入烘箱中在65℃下干燥6h，取出冷却后过100目筛。
一种阻燃天然复合材料胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)按配方的重量配比将天然橡胶加入氧化锌、硬脂酸和促进剂中，搅拌均匀后送入混炼机中，在42℃下塑炼，得到塑炼胶；
b)再依次向塑炼胶中加入防老剂、炭黑、石蜡、氢氧化铝和改性碳酸钙，在122℃下混炼得到混炼胶，排胶；
c)下片冷却二段混炼依次将硫化剂、硫磺加入到硫化仪中进行加压硫化得到橡胶组合物；
d)将橡胶组合物经挤出机挤出成型为阻燃天然复合材料胶管。
实施例3
一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶90份，改性碳酸钙30份、氧化锌3份、硬脂酸1份、防老剂A1.5份、促进剂DM1.2份、氢氧化铝4份、炭黑3份、石蜡2份、硫磺4.5份、硫化剂TSH 5份。
改性碳酸钙的制备方法为：
将贝壳粉碎后研磨，过20目筛得到贝壳粉，然后置于马弗炉中在760℃条件下焙烧1.5h，取出焙烧后的贝壳粉，将贝壳粉、碳酸钙和水混合后进行研磨，贝壳粉、碳酸钙和水的质量比为1:7:9，然后放入烘箱中在70℃下干燥7h，取出冷却后过100目筛。
一种阻燃天然复合材料胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)按配方的重量配比将天然橡胶加入氧化锌、硬脂酸和促进剂中，搅拌均匀后送入混炼机中，在45℃下塑炼，得到塑炼胶；
b)再依次向塑炼胶中加入防老剂、炭黑、石蜡、氢氧化铝和改性碳酸钙，在125℃下混炼得到混炼胶，排胶；
c)下片冷却二段混炼依次将硫化剂、硫磺加入到硫化仪中进行加压硫化得到橡胶组合物；
d)将橡胶组合物经挤出机挤出成型为阻燃天然复合材料胶管。
实施例4
一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶96份，改性碳酸钙35份、氧化锌4份、硬脂酸01.5份、防老剂D 2份、促进剂TMTD1.6份、氢氧化铝5份、炭黑4份、石蜡2.5份、硫磺5份和硫化剂TCY 5.5份。
改性碳酸钙的制备方法为：
将贝壳粉碎后研磨，过20目筛得到贝壳粉，然后置于马弗炉中在780℃条件下焙烧2h，取出焙烧后的贝壳粉，将贝壳粉、碳酸钙和水混合后进行研磨，贝壳粉、碳酸钙和水的质量比为1:8:10，然后放入烘箱中在75℃下干燥8h，取出冷却后过100目筛。
一种阻燃天然复合材料胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)按配方的重量配比将天然橡胶加入氧化锌、硬脂酸和促进剂中，搅拌均匀后送入混炼机中，在48℃下塑炼，得到塑炼胶；
b)再依次向塑炼胶中加入防老剂、炭黑、石蜡、氢氧化铝和改性碳酸钙，在128℃下混炼得到混炼胶，排胶；
c)下片冷却二段混炼依次将硫化剂、硫磺加入到硫化仪中进行加压硫化得到橡胶组合物；
d)将橡胶组合物经挤出机挤出成型为阻燃天然复合材料胶管。
实施例5
一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶100份、改性碳酸钙40份、氧化锌5份、硬脂酸2份、防老剂RD 2份、促进剂CZ2份、氢氧化铝5份、炭黑4份、石蜡3份、硫磺6份和硫化剂TSH 6份。
改性碳酸钙的制备方法为：
将贝壳粉碎后研磨，过20目筛得到贝壳粉，然后置于马弗炉中在800℃条件下焙烧2h，取出焙烧后的贝壳粉，将贝壳粉、碳酸钙和水混合后进行研磨，贝壳粉、碳酸钙和水的质量比为1:10:12，然后放入烘箱中在80℃下干燥10h，取出冷却后过100目筛。
一种阻燃天然复合材料胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)按配方的重量配比将天然橡胶加入氧化锌、硬脂酸和促进剂中，搅拌均匀后送入混炼机中，在50℃下塑炼，得到塑炼胶；
b)再依次向塑炼胶中加入防老剂、炭黑、石蜡、氢氧化铝和改性碳酸钙，在130℃下混炼得到混炼胶，排胶；
c)下片冷却二段混炼依次将硫化剂、硫磺加入到硫化仪中进行加压硫化得到橡胶组合物；
d)将橡胶组合物经挤出机挤出成型为阻燃天然复合材料胶管。
对比例1
对比例1为市场上购买普通胶管。
对实施例1～5和对比例1样品进行性能测试，结果如下表所示：
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶80~100份、改性碳酸钙20~40份、氧化锌1~5份、硬脂酸0.5~2份、防老剂1~2份、促进剂0.8~2份、氢氧化铝3~5份、炭黑2~4份、石蜡1~3份、硫磺3~6份和硫化剂4~6份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶85~96份，改性碳酸钙24~35份、氧化锌2~4份、硬脂酸0.8~1.5份、防老剂1~2份、促进剂1~1.6份、氢氧化铝3~5份、炭黑2~4份、石蜡1.5~2.5份、硫磺4~5份、硫化剂4.5~5.5份。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
天然橡胶90份，改性碳酸钙30份、氧化锌3份、硬脂酸1份、防老剂1.5份、促进剂1.4份、氢氧化铝4份、炭黑3份、石蜡2份、硫磺4.5份、硫化剂5份。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，所述防老剂为防老剂AW、防老剂RD、防老剂A、防老剂D中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，所述促进剂为促进剂D、促进剂M、促进剂DM、促进剂TMTD、促进剂CZ中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，所述硫化剂为硫化剂TCY、硫化剂DTDM、硫化剂TSH中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，所述改性碳酸钙的制备方法为：
将贝壳粉碎后研磨，过20目筛得到贝壳粉，然后置于马弗炉中在700~800℃条件下焙烧1~2h，取出焙烧后的贝壳粉，将贝壳粉、碳酸钙和水混合后进行研磨，放入烘箱中在60~80℃下干燥5~10h，取出冷却后过100目筛。
8.根据权利要求4所述的一种阻燃天然复合材料胶管，其特征在于，贝壳粉、碳酸钙和水的质量比为1:5~10:6~12。
9.一种如权利要求1~8任一权利要求所述的阻燃天然复合材料胶管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）按配方的重量配比将天然橡胶加入氧化锌、硬脂酸和促进剂中，搅拌均匀后送入混炼机中，在40~50℃下塑炼，得到塑炼胶；
b）再依次向塑炼胶中加入防老剂、炭黑、石蜡、氢氧化铝和改性碳酸钙，在120~130℃下混炼得到混炼胶，排胶；
c）下片冷却二段混炼依次将硫化剂、硫磺加入到硫化仪中进行加压硫化得到橡胶组合物；
d）将橡胶组合物经挤出机挤出成型为阻燃天然复合材料胶管。
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