CN111205567B

CN111205567B - 一种低voc的epdm环保阻燃汽车内饰橡胶材料的制备方法

Info

Publication number: CN111205567B
Application number: CN202010207785.5A
Authority: CN
Inventors: 刘韬; 邹国强
Original assignee: Jiangsu Tokan New Material Co ltd
Current assignee: Jiangsu Tokan New Material Co ltd
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2040-03-23
Also published as: CN111205567A

Abstract

一种低VOC的EPDM环保阻燃汽车内饰橡胶材料的制备方法，属于橡胶技术领域，先将三元乙丙橡胶、炭黑、补强填充料、阻燃剂、软化增塑剂、活性剂和除味剂进行密炼机，取得第一混炼胶；再将第一混炼胶、硫化剂和促进剂进行密炼机，取得低VOC的EPDM环保阻燃汽车内饰橡胶。本发明采用分两阶段进行混炼，在各步骤混炼温度条件下，可保障有害气体挥发及化学反应的顺利进行，使制得的材料具有低VOC、无气味、环保阻燃的特点，适用于汽车内饰件，使用环境下挥发气体及气味极低微，不会污染车内环境，对人体及环境无害。

Description

一种低VOC的EPDM环保阻燃汽车内饰橡胶材料的制备方法

技术领域

本发明属于橡胶技术领域，特别涉及一种低VOC的EPDM环保阻燃汽车内饰材料的生产方法。

背景技术

EPDM即三元乙丙橡胶，是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域。

EPDM材料由于其良好的综合性能，在汽车各大总成系统中获得了广泛应用，同时也越来越广泛地应用于汽车内饰中。随着社会对人体健康及环境保护工作的重视，汽车内饰材料除了具有良好的力学性能、加工性能、耐候性能与耐划伤性能外，还要有良好的低挥发性，其中气味要求是挥发性物质评价之一。为了限定内饰件材料气味，世界各大汽车制造商着手进行了这方面的研究工作，形成了对这些挥发性有害物质加以规范和控制的标准。PV3900采用1～6级评价，级别越高，气味越大，小于等于3.5级才能满足要求。

其中，汽车内饰件产生的VOC（挥发性有机化合物）成为了一个重要的考核指标。VOC浓度过高时，容易引起急性中毒、致癌，严重伤害人体。减少气味可以采取下面几种措施：1、用低气味替代品来替代那些难闻的添加剂；2、加入吸附剂，包括化学反应及物理吸附方法。但是现有技术是针对某一组份对气味的影响，从而添加吸附剂来降低气味，实际上内饰件材料气味是多种组分气味相互作用的结果。

三元乙丙橡胶从20世纪50年代末60年代初开发成功以来，世界上又出现了多种改性乙丙橡胶和热塑性乙丙橡胶（如EPDM/PE），从而为乙丙橡胶的广泛应用提供了众多的品种和品级。改性乙丙橡胶主要是将乙丙橡胶进行溴化、氯化、磺化、顺酐化、马来酸酐化、有机硅改性、尼龙改性等。乙丙橡胶还有接枝丙烯腈、丙烯酸酯等。多年来，采用共混、共聚、填充、接枝、增强和分子复合等手段，获得了许多综合性能好的高分子材料。乙丙橡胶通过改性，也在性能方面获得很大的改善，从而扩大了乙丙橡胶应用范围。但是就目前的各种对三元乙丙橡胶的改性，也都不能满足低VOC的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提出一种低VOC的EPDM环保阻燃汽车内饰橡胶材料的制备方法，以使新材料在使用时挥发气体及气味极低微，对人体及环境无害，使用寿命长。

为实现上述目的，本发明低VOC的EPDM环保阻燃汽车内饰橡胶材料的制备方法包括以下步骤：

1）将三元乙丙橡胶、炭黑、补强填充料、阻燃剂、软化增塑剂和活性剂投入密炼机中混炼至130℃提锤清扫，然后下压锤混炼至150℃再次提锤清扫，再将除味剂投入密炼机中，下压锤混炼至160℃排胶；至开炼机上翻包240秒出片，取得第一混炼胶；

2）将第一混炼胶投入密炼机混炼1min±0.2 min，再投入硫化剂和促进剂，压锤混炼30秒后清扫，继续压锤混炼40～60秒后排胶，至开炼机上翻包180秒出片，取得低VOC的EPDM环保阻燃汽车内饰橡胶。

本发明采用分两阶段进行混炼，在各步骤混炼温度条件下，可保障有害气体挥发及化学反应的顺利进行，使制得的材料具有低VOC、无气味、环保阻燃的特点，适用于汽车内饰件，使用环境下挥发气体及气味极低微，不会污染车内环境，对人体及环境无害。

第一段混炼初期将阻燃剂与炭黑、三元乙丙橡胶等一同加入，可以保证混炼的均匀性，利于阻燃剂分散。除味剂于第一段混炼后期加入，此时混炼温度为150℃，部分材料中含有的水分已经完全蒸发排出，此时再加入除味剂，可以保证其活性；同时混炼后期加入，不会因长时间混炼破坏其多孔状分子筛结构。

另外，所述三元乙丙橡胶、炭黑、补强填充料、阻燃剂、软化增塑剂、除味剂和活性剂分别占投料总重量的40～45%、5～10%、5～10%、30～35%、3～5%、0.3～0.5%和2～3%。采用该投料量混炼工艺性较为稳定，操作性简便，生产成本较低。既考虑到产品必须具备的无气味、低VOC特征，同时添加重量比30～35%的阻燃剂保证了产品的阻燃效果良好。添加3～5%的软化增塑剂可以提高混炼过程的工艺稳定性，添加量过多则会导致产品的物理性能下降。少量除味剂的加入，能够有效防止部分气体的挥发；过高则会导致产品物理性能下降。添加2～3%的活性剂可以保证产品的硫化性能，过高则会造成配方成本增加。

所述硫化剂和促进剂分别占投料总重量的0.2～0.3%和1.3～1.5%。采用上述投料比，可保证产品的硫化性能良好，同时不会因硫化促进剂占比过高而导致产生异味，影响产品的的无气味特征。

另外，本发明所述三元乙丙橡胶为Keltan K4869C。

所述炭黑为CABOT SP5000，纯净度为99.8%。

所述阻燃剂为上海懋通实业有限公司销售的Longsafe-201，具有很高的环保性。

所述除味剂为PQ集团生产的MP60。

所述硫化剂和促进剂为蔚林化工生产的TBzTD等，其不产生亚硝酸胺，气味轻微，属于环保型促进剂。

本发明选用Keltan K4869C生胶作为三元乙丙橡胶的主体材料，其材料本身符合无VOC产生、无气味的要求。采用高纯净炭黑，避免了橡胶常用炭黑自身污染、产生有害气体及气味的问题。除味剂MP60的加入，能够有效防止部分气体的挥发。环保型阻燃剂Longsafe-201硫化时不产生有害的含氯有机物，同时阻燃性良好，VOC挥发量非常低，符合相关标准要求。环保型促进剂TBzTD的添加首先避免了常用促进剂硫化后易产生VOC气体的缺陷，同时该促进剂硫化后不产生异味，保证了橡胶内饰件的无气味特征。

具体实施方式

按照表1中的成分重量百分比比例进行低VOC的EPDM环保阻燃汽车内饰件橡胶的生产。

一、称量：

按下表对各实施例分别称量。

表1（单位：kg）

表1中，三元乙丙橡胶为Keltan K4869C。

高纯净炭黑为CABOT公司的SP5000，纯度为99.8%。

补强填充剂为ZEOSIL公司的白炭黑。

阻燃剂为上海懋通实业有限公司销售的Longsafe-201。

软化增塑剂为高纯净度技术级白油。

除味剂为PQ集团生产的MP60。

活性剂为高纯度氧化锌及硬脂酸。

促进剂为蔚林化工生产的TBzTD。

二、生产步骤：

1、配料：

根据各例配比表分别将三元乙丙橡胶、高纯净炭黑、白色补强填充料、环保阻燃剂、软化增塑剂、活性剂分别称重后形成配料A，将除味剂称重后形成配料B，将硫化剂、促进剂分别称重后形成配料C。

2、第一道混炼：

将配料A投入密炼机中混炼至130℃提锤清扫，然后下压锤混炼至150℃再次提锤清扫，将配料B投入密炼机中，然后下压锤混炼至160℃排胶。至开炼机上翻包240秒出片，制成混炼胶A。

3、第二道混炼：

将第一道混炼制成的混炼胶A投入密炼机混炼1min左右，投入配料C，压锤混炼30秒后清扫，继续压锤混炼40～60秒后排胶。至开炼机上翻包180秒出片，完成各产品的制备，取得橡胶片材。

以上翻包指利用安装在开炼机上方的三辊翻包机将混炼胶进行不停地翻转，以促进混炼胶分散均匀的目的。先将混炼胶完全包裹于双辊开炼机上，用割胶刀割开传送至翻包机上，实现混炼胶循环往复翻转，促进分散。

以上，在第一道混炼初期将阻燃剂与炭黑、三元乙丙橡胶等一同加入，可以保证混炼的均匀性，利于阻燃剂分散。除味剂MP60于第一段混炼后期加入，此时混炼温度为150℃，部分材料中含有的水分已经完全蒸发排出，再加入除味剂，可以保证其活性；同时混炼后期加入，不会因长时间混炼破坏其多孔状分子筛结构，导致除味剂吸附能力下降。

三、产品测试及结果：

1、实施例1～6橡胶制品的挥发性测试结果。

表2

从表2可以看出，本发明得到的橡胶材料的各单项挥发气体浓度低，达到国家和国际相关标准。

2、实施例1～6橡胶制品的燃烧性能测试结果。

评判标准为燃烧速率≤80mm/min。

表3

SE—试样能燃烧，但火焰达到第一测量标线之前熄灭，无燃烧距离可计。

3、实施例1～6橡胶制品的性能参数及气味等级结果。

表4

从表3和表4可以看出，本发明得到的橡胶材料阻燃性能优异，硬度、拉伸强度和伸长率这些物理性能良好，适用于阻燃内饰件使用，使用寿命长。从表4可以看出，本发明得到的橡胶材料气味极微弱，气味等级低，适用于汽车内饰件，使用环境下挥发气体及气味极低微，不会污染车内环境，对人体及环境无害。

Claims

1.一种低VOC的EPDM环保阻燃汽车内饰橡胶材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将三元乙丙橡胶、炭黑、补强填充料、阻燃剂、软化增塑剂和活性剂投入密炼机中混炼至130℃提锤清扫，然后下压锤混炼至150℃再次提锤清扫，再将除味剂投入密炼机中，下压锤混炼至160℃排胶；至开炼机上翻包240秒出片，取得第一混炼胶；所述三元乙丙橡胶、炭黑、补强填充料、阻燃剂、软化增塑剂、除味剂和活性剂分别占投料总重量的40～45%、5～10%、5～10%、30～35%、3～5%、0.3～0.5%和2～3%；所述三元乙丙橡胶为Keltan K4869C；所述阻燃剂为上海懋通实业有限公司销售的Longsafe-201；所述除味剂为PQ集团生产的MP60；

2）将第一混炼胶投入密炼机混炼1min±0.2 min，再投入硫化剂和促进剂，硫化剂和促进剂分别占投料总重量的0.2～0.3%和1.3～1.5%，压锤混炼30秒后清扫，继续压锤混炼40～60秒后排胶，至开炼机上翻包180秒出片，取得低VOC的EPDM环保阻燃汽车内饰橡胶片材；所述硫化剂和促进剂为蔚林化工生产的TBzTD。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述炭黑为CABOT SP5000。