CN109476878A - 阻燃性橡胶组合物以及轨道车辆用外风挡 - Google Patents

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Abstract

一种阻燃性橡胶组合物，含有下文所述的(A)～(D)成分，以(A)成分与(B)成分的合计含量为100重量份计时，(C)成分的含有比例为100～350重量份的范围。而且，轨道车辆用外风挡设为包括上述阻燃性橡胶组合物的交联体。因而，能够提供拉伸强度、断裂伸长率等的橡胶物性、耐久性优异，且阻燃性优异的阻燃性橡胶组合物以及使用该阻燃性橡胶组合物而形成的轨道车辆用外风挡。(A)烯烃系橡胶。(B)酸改性聚烯烃。(C)金属氢氧化物。(D)(A)成分的交联剂。

Description

阻燃性橡胶组合物以及轨道车辆用外风挡
技术领域
本发明涉及一种用于轨道车辆的外风挡等的阻燃性橡胶组合物，以及使用该阻燃性橡胶组合物而形成的轨道车辆用外风挡。
背景技术
在轨道车辆的车辆之间(车辆连接部)，以防止人从站台向形成于火车的车辆之间的空间部坠落，降低车辆之间的连接部的空气阻力等为主要目的，配置有外风挡。在这样的轨道车辆用外风挡中，例如，使用由三元乙丙橡胶(EPDM)等构成的白色或者灰色的橡胶制外风挡(例如，参照专利文献1)。
可是，对于轨道车辆用外风挡，从以往就要求阻燃性，特别是在海外，存在要求有严格的阻燃性的倾向。关于橡胶的阻燃化，一般地，存在在橡胶中添加卤素系阻燃剂、磷系阻燃剂、氢氧化物等的阻燃剂的方法(例如，参照专利文献2-4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4853485号公报
专利文献2：日本特开平7-166047号公报
专利文献3：日本特开2005-146256号公报
专利文献4：日本特开2009-227695号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，卤素系阻燃剂存在燃烧时产生黑烟等的问题、对环境的不良影响的问题。
与此相对，磷系阻燃剂、氢氧化物不存在卤素系阻燃剂那样的问题，但是为了体现其阻燃效果必须在橡胶中大量地添加，这容易成为橡胶的耐久性降低的主要原因。而且，磷系阻燃剂、氢氧化物与橡胶的相互作用较低，进一步地，其粒径与二氧化硅、炭黑的粒径相比较大，因此容易成为橡胶破坏的起点，有可能成为使拉伸强度、断裂伸长率等的橡胶物性降低的主要原因。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的是提供一种拉伸强度、断裂伸长率等的橡胶物性、耐久性优异，且阻燃性优异的阻燃性橡胶组合物以及使用该阻燃性橡胶组合物而形成的轨道车辆用外风挡。
用于解决问题的方法
为了达成上述目的，本发明以，含有下文所述的(A)-(D)成分的阻燃性橡胶组合物为第一要点，其中，以(A)成分与(B)成分的合计含量为100重量份计，(C)成分的含有比例在100～350重量份的范围内。
(A)烯烃系橡胶。
(B)酸改性聚烯烃。
(C)金属氢氧化物。
(D)(A)成分的交联剂。
另外，本发明以包括上述第一要点的阻燃性橡胶组合物的交联体的轨道车辆用外风挡为第二要点。
即，本发明者们为了解决上述问题反复进行潜心研究。在其研究过程中，发现以EPDM等的烯烃系橡胶为聚合物，在含有金属氢氧化物作为阻燃剂的橡胶组合物中，加入酸改性聚烯烃时，即使将上述金属氢氧化物的配合量限制在特定范围内，也能够体现良好的阻燃性。据考虑，成为这样的原因如下：由于酸改性聚烯烃中的酸改性基与金属氢氧化物的结合性较高，其结果是获得的，结合有金属氢氧化物的酸改性聚烯烃，相对于烯烃系橡胶展示出良好的相互作用(在某些情况下，上述酸改性聚烯烃与烯烃系橡胶共交联)，因此结果是，酸改性聚烯烃显示出与烯烃系橡胶以及金属氢氧化物的耦合作用，金属氢氧化物相对于烯烃系橡胶的分散性提高。而且，发现如上文所述，抑制金属氢氧化物的配合量的同时，上述酸改性聚烯烃展示出优异的柔软性，且展示出上述那样的耦合作用，因此表现出轨道车辆用外风挡所要求的拉伸强度、断裂伸长率等，能够获得优异的耐久性，从而得出了本发明。
发明效果
如此，本发明的阻燃性橡胶组合物含有烯烃系橡胶(A)、酸改性聚烯烃(B)、特定量的金属氢氧化物(C)、以及交联剂(D)。因此，本发明的阻燃性橡胶组合物能取得拉伸强度、断裂伸长率等的橡胶物性、耐久性优异的效果的同时，还能取得阻燃性优异的效果。由此，特别地，作为轨道车辆用外风挡等的风挡用的形成材料，能够发挥优异的性能。
特别地，上述烯烃系橡胶(A)与上述酸改性聚烯烃(B)的含有比例以重量比计，若为A/B＝95/5～70/30的范围，则能够获得金属氢氧化物(C)的良好的分散性的同时，能够获得良好的橡胶物性、耐久性。
另外，若上述交联剂(D)为有机过氧化物，则能够消除由酸雨所引起的泛黄的问题。
另外，若上述烯烃系橡胶(A)为三元乙丙橡胶(EPDM)以及氯磺化聚乙烯(CSM)中的至少一方，则耐久性等更优异。
另外，若上述酸改性聚烯烃(B)为马来酸改性聚烯烃，则金属氢氧化物的分散性优异，特别地，若为马来酸改性聚-α-烯烃，则与烯烃系橡胶的相溶性良好，机械特性更优异。
另外，若上述金属氢氧化物(C)为氢氧化铝以及氢氧化镁中的至少一方，则能够获得更优异的阻燃效果。
然后，包括本发明的阻燃性橡胶组合物的交联体的轨道车辆用外风挡，拉伸强度、断裂伸长率等的橡胶物性、耐久性优异的同时，阻燃性也很优异。
具体实施方式
接着，对本发明的实施方式进行详细说明。
本发明的阻燃性橡胶组合物，如前文所述，含有烯烃系橡胶(A)、酸改性聚烯烃(B)、特定量的金属氢氧化物(C)、以及交联剂(D)。因此，本发明的阻燃性橡胶组合物在取得拉伸强度、断裂伸长率等的橡胶物性、耐久性优异的效果的同时，还能取得阻燃性优异的效果，特别地，作为轨道车辆用外风挡等的风挡用的形成材料，能够发挥优异的性能。此外，在本发明中，上述“烯烃系橡胶”是指，具有烯烃的聚合物，能够交联的橡胶。作为烯烃系橡胶的能够交联的官能团，有与烯烃性双键相邻的活性亚甲基，次甲基以及甲基等。
《烯烃系橡胶(A成分)》
作为上述烯烃系橡胶(A)，例如，可列举为三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-丙烯共聚橡胶(EPM)等的乙烯-丙烯系橡胶、氯磺化聚乙烯(CSM)、聚异丁烯橡胶、聚异丁基醚橡胶、聚环戊烯橡胶、丁基橡胶等。这些可以单独使用也可以两种以上一并使用。在这些物质中，在耐久性等更优异这一点上，优选使用三元乙丙橡胶(EPDM)、氯磺化聚乙烯(CSM)。
《酸改性聚烯烃(B成分)》
作为上述酸改性聚烯烃(B)，可列举为使聚-α-烯烃、高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等的聚烯烃树脂(烯烃系橡胶(A)除外)进行酸改性而形成的聚烯烃。这些酸改性聚烯烃可以单独使用也可以两种以上一并使用。此外，上述酸改性可列举为不饱和羧酸、聚乳酸、磷酸、磺酸等所进行的酸改性。另外，作为上述不饱和羧酸，可列举为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、衣康酸、衣康酸酐、富马酸、巴豆酸、不饱和二羧酸的半酯、不饱和二羧酸的半酰胺、邻苯二甲酸、肉桂酸、戊烯二酸、柠康酸酐、乌头酸酐、纳迪克酸等。另外，由上述酸改性所产生的改性基可以在聚烯烃分子链的末端，也可以在分子链的中间(分子链非末端)。
其中，从金属氢氧化物的分散性的观点出发，上述酸改性聚烯烃(B)优选为马来酸改性聚烯烃，从同样的观点出发，更优选为马来酸改性聚-α-烯烃。
而且，上述烯烃系橡胶(A)与上述酸改性聚烯烃(B)的含有比例为，以重量比计，优选为A/B＝95/5～70/30的范围，更优选为A/B＝95/5～80/20的范围。即，通过设为上述那样的含有比例，能够取得金属氢氧化物(C)的良好的分散性，并且能够取得良好的橡胶物性、耐久性。
《金属氢氧化物(C成分)》
作为上述金属氢氧化物(C)，由于能够取得更优异的阻燃效果，因此优选使用氢氧化铝以及氢氧化镁中的至少一方。
而且，以上述烯烃系橡胶(A)与酸改性聚烯烃(B)的合计含量为100重量份计，上述金属氢氧化物(C)的含有比例需要设为100～350重量份的范围，优选为150～300重量份，更优选150～250重量份的范围。即，理由是，若金属氢氧化物(C)比上述范围少，则不能取得期望的阻燃效果，若金属氢氧化物(C)比上述范围多，则加工性变差，机械强度变差。
《交联剂(D成分)》
在上述交联剂(D)中，与使用的烯烃系橡胶(A)的种类对应地，使用能将该烯烃系橡胶交联的交联剂。而且，作为上述交联剂(D)，例如，可列举为硫、氯化硫等的硫系交联剂、过氧化2,4-二氯苯甲酰、过氧化苯甲酰、1,1-二-叔丁基过氧-3,3,5-三甲基环己烷、2,5-二甲基-2,5-二苯甲酰基过氧化己烷、正丁基-4,4'-二叔丁基-过氧戊酸酯、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化苯甲酸酯、二-叔丁基过氧-二异丙基苯、过氧化叔丁基异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷、二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷-3,1,3-(双-叔丁基过氧化-异丙基)苯等的有机过氧化物。这些可以单独使用也可以两种以上一并使用。其中，若上述交联剂(D)为有机过氧化物，则能够消除酸雨所引起的泛黄的问题，因此作为轨道车辆用外风挡等的风挡用的形成材料，能够发挥优异的性能，因此为优选。
上述交联剂(D)的含量，以上述烯烃系橡胶(A)与酸改性聚烯烃(B)的合计含量为100重量份计，优选为0.5～15重量份的范围，更优选为0.5～10重量份的范围。即，理由是，若上述交联剂(D)的含量过少，则会观察到拉伸强度降低的趋势，若上述交联剂(D)的含量过多，则会观察到抗焦烧性恶化、伸缩率变小的趋势。
此外，在本发明的阻燃性橡胶组合物中，与上述(A)～(D)成分一起，可以根据需要，适当地配合补强剂(炭黑、二氧化硅、滑石等)、硫化促进剂、硫化助剂、共交联剂、抗老化剂、操作油等。
本发明的阻燃性橡胶组合物，例如，能够以如下方式制作。即，使上述烯烃系橡胶(A)、酸改性聚烯烃(B)、特定量的金属氢氧化物(C)，根据需要，适当地配合补强剂，抗老化剂，操作油等，使用班伯里混合机等将这些材料从约50℃的温度开始混炼，以100～160℃，进行3～5分钟左右的混炼。接着，通过在其中适当地配合交联剂(D)，共交联剂，硫化促进剂，硫化助剂等，使用开放式辊，以规定条件(例如，60℃×5分钟)混炼，能够调制阻燃性橡胶组合物。之后，通过将取得的阻燃性橡胶组合物以高温(150～170℃)进行5～60分钟的交联，能够取得阻燃性橡胶(交联体)。
本发明的阻燃性橡胶组合物，特别地，作为轨道车辆用外风挡等的风挡用的形成材料，能够发挥优异的性能。此外，作为轨道车辆用外风挡以外的风挡，例如，可列举为机动车用的风挡等。而且，由本发明的阻燃性橡胶组合物的交联体形成的轨道车辆用外风挡，拉伸强度、断裂伸长率等的橡胶物性、耐久性优异，且阻燃性优异。
接着，与比较例一并对实施例进行说明。但是，本发明并不限于这些实施例。
首先，在实施例以及比较例之前，准备下文所示的材料。
<EPDM(A成分)>
Esprene512F，住友化学公司制造
<酸改性聚烯烃(B成分)>
TAFMER MH7020，三井化学公司制造
<聚烯烃>
TAFMER DF740，三井化学公司制造
<氧化锌>
氧化锌2种，堺化学工业公司制造
<硬脂酸>
硬脂酸Sakura，日油公司制造
<氢氧化铝(C成分)>
Higilite H-42M，昭和电工公司制造
<氢氧化镁(C成分)>
KISUMA5，协和化学工业公司制造
<过氧化物交联剂(D成分)>
Percumyl D40，日油公司制造
<共交联剂>
Hi-Cross ED-P，精工化学公司制造
<硫>
硫，轻井泽精炼所公司制造
<硫化促进剂-1>
Sanceler BZ，三新化学公司制造
<硫化促进剂-2>
Sanceler TT，三新化学公司制造
<硫化促进剂-3>
Sanceler TRA，三新化学公司制造
<硫化促进剂-4>
VULNOC R，大内新兴化学工业公司制造
＜实施例1～10，比较例1～4＞
通过将下文所述的表1以及表2中所示的各成分以同表所示的比例进行配合，使用班伯里混合机以及开放式辊混炼，制备橡胶组合物。
使用这样获得的实施例以及比较例的橡胶组合物，根据下文所述的标准，进行各特性的评价。将其结果以后述的表1以及表2一并表示。
＜加工性＞
基于JIS(日本工业标准)K6300-1(2001)，在试验温度为121℃的条件下对橡胶组合物(混炼物)的门尼粘度进行测定。而且，将该门尼粘度(ML1+4 121℃)不足70的情况评价为“◎”，70以上且不足100的情况评价为“○”，100以上的情况评价为“×”。
＜拉伸强度、断裂伸长率＞
在150℃×20分钟的条件下，将橡胶组合物模压成形(硫化)，制作厚度为2mm的橡胶片。然后，从该橡胶片，冲切成JIS5号哑铃，以JIS K6251(2010)为标准，测定抗拉强度(拉伸强度)以及切断时的伸长率(断裂伸长率)。另外，将上述拉伸强度为10MPa以上的情况评价为“◎”，7MPa以上不足10MPa的情况评价为“○”，不足7MPa的情况评价为“×”。另外，将上述断裂伸长率为600％以上的情况评价为“◎”，500％以上且不足600％的情况评价为“○”，不足500％的情况评价为“×”。
＜哑铃疲劳试验＞
在150℃×20分钟的条件下，将橡胶组合物模压成形(硫化)，制作厚度为2mm的橡胶片。然后，从该橡胶片，冲切成JIS3号哑铃，使用该哑铃，以JIS K6260为标准，进行哑铃疲劳试验(伸长试验)。而且，将该破断时的伸长次数(破断时次数)为5万次以上的情况评价为“◎”，将1万次以上且不足5万次的情况评价为“○”，不足1万次的情况评价为“×”。
＜光透过性试验＞
在150℃×60分钟的条件下，将各阻燃性橡胶组合物模压成形(硫化)，制作76.2mm见方，厚度为25.4mm的橡胶块。然后，为了评价该橡胶块的阻燃性，以ASTM E662为标准，测定该橡胶片在燃烧时产生的烟的透光度。即，将非弗莱明(non-fleming)或弗莱明(fleming)试验中从加热开始4分钟后的烟的Ds值(比光密度)不足50的情况评价为“◎”，50以上且不足200的情况评价为“○”，200以上的情况评价为“×”。
＜氧指数＞
在150℃×20分钟的条件下，将各阻燃性橡胶组合物模压成形(硫化)，制作厚度为2mm的橡胶片。然后，为了评价该橡胶片的易燃性，以JIS K7201为标准，测定该橡胶片持续燃烧所需要的最低氧浓度(容量％)。而且，将氧指数为24以上的情况评价为“◎”，氧指数为21以上且不足24的情况评价为“○”，不足21的情况评价为“×”。
表1
(重量份)
表2
(重量份)
从上述表的结果可知，实施例的橡胶组合物，混炼时的加工性、拉伸强度、断裂伸长率等的橡胶物性优异，且耐久性(哑铃疲劳试验)也优异，在阻燃评价中(光透过性试验，氧指数)能够获得较高的评价。
与此相对，比较例1以及比较例2的橡胶组合物，没有配合酸改性聚烯烃(B成分)，获得了与实施例相比拉伸强度较差的结果。比较例3的橡胶组合物，金属氢氧化物(C成分)的含量过少，获得了与实施例相比阻燃效果较差的结果。比较例4的橡胶组合物，金属氢氧化物(C成分)的含量过多，加工性变差，机械强度(拉伸强度、断裂伸长率、哑铃疲劳试验)变差。
此外，在上述实施例中，展示了本发明中的具体的方式，但是上述实施例仅仅是示例而已，不是限制性解释。对本领域技术人员来说显而易见的各种变形在本发明的范围内。
＜工业实用性＞
本发明的阻燃性橡胶组合物取得，拉伸强度、断裂伸长率等的橡胶物性、耐久性优异，且阻燃性优异的效果。因此，特别地，作为轨道车辆用外风挡等的风挡用的形成材料，能够发挥优异的性能。此外，除轨道车辆用外风挡以外，例如，也能够作为机动车用的风挡等的形成材料使用。

Claims (9)

1.一种阻燃性橡胶组合物，含有下文所述的(A)-(D)成分的阻燃性橡胶组合物，其特征在于，以(A)成分与(B)成分的合计含量为100重量份计，(C)成分的含有比例为100-350重量份，
(A)烯烃系橡胶；
(B)酸改性聚烯烃；
(C)金属氢氧化物；
(D)(A)成分的交联剂。
2.根据权利要求1所述的阻燃性橡胶组合物，其特征在于，所述烯烃系橡胶(A)与所述酸改性聚烯烃(B)的含有比例以重量比计，为A/B＝95/5-70/30的范围。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃性橡胶组合物，其特征在于，所述交联剂(D)为有机过氧化物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的阻燃性橡胶组合物，其特征在于，所述烯烃系橡胶(A)为三元乙丙橡胶(EPDM)以及氯磺化聚乙烯(CSM)中的至少一方。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的阻燃性橡胶组合物，其特征在于，所述酸改性聚烯烃(B)为马来酸改性聚烯烃。
6.根据权利要求5所述的阻燃性橡胶组合物，其特征在于，所述酸改性聚烯烃为马来酸改性聚-α-烯烃。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的阻燃性橡胶组合物，其特征在于，所述金属氢氧化物(C)为氢氧化铝以及氢氧化镁中的至少一方。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的阻燃性橡胶组合物，其特征在于，该阻燃性橡胶组合物是风挡用的阻燃性橡胶组合物。
9.一种轨道车辆用外风挡，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的阻燃性橡胶组合物的交联体。
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