CN115160575A - 一种阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法，通过对三元乙丙橡胶羟基化改性后，同羧基化POSS、金属氧化物、氮化硼等材料混合后制得阻燃三元乙丙橡胶，解决了现有技术中三元乙丙橡胶阻燃性差、力学性能弱等缺陷。

Description

一种阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶改性技术领域，具体为三元乙丙橡胶中的阻燃改性领域。
背景技术
三元乙丙橡胶（EPDM）是一种应用广泛的橡胶材料，通常由乙烯、丙烯与少量非共轭二烯烃共聚而成，且其具有化学稳定性高，耐热性、耐候性、耐臭氧性、耐化学腐蚀性优异等特性。EPDM已经广泛应用于汽车零部件、航空航天元件、耐热耐候胶管等领域。然而，EPDM材料制品的阻燃性欠佳，极限氧指数仅为17.8%左右，燃烧后几乎不形成残炭，这大大限制了其应用，为了扩大EPDM的应用范围，需要提高其阻燃性能。
无机金属水合物阻燃剂由于在燃烧时不产生有毒有害气体和烟尘，因此可以有效地降低燃烧的产烟量，但是无机金属水合物阻燃剂的阻燃效率很低，需要大量添加才会发挥出较好的阻燃效果，同时无机填料和高分子材料之间的相容性较低，使其添加后会发生团聚现象，导致材料的机械性能大幅降低。因此，探究新的EPDM材料的阻燃方法，对EPDM产业发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，解决背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，按质量份计，包括以下步骤：
（1）将100份的EPDM溶于二甲苯中，同2~5份的光引发剂混合后加热至80℃~100℃，加入5~20份巯基羟基化合物，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料；
（2）添加5~10份POSS-COOH于羟基改性EPDM材料中，混合均匀后加热至140~150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
进一步地，所述POSS-COOH的结构为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
。
进一步地，所述巯基羟基化合物为巯基乙醇、巯基丙醇、巯基丁醇、巯基甘油中的一种或多种。
进一步地，POSS-COOH是由八乙烯基倍半硅氧烷同偶氮二异丁腈共混均匀后，同巯基丙酸反应后制得。
进一步地，步骤（2）中添加在POSS-COOH和羟基改性EPDM材料混合均匀后添加10~30份无机金属氧化物或无机金属水合物。
进一步地，所述无机金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化铁、氧化锡中的一种或多种，所述无机金属水合物为氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化锡中的一种或多种。
进一步地，搅拌均匀后添加了5-10份多孔玻璃微珠和5-10份氮化硼。
进一步地，所述氮化硼为剥离型表面羟基活化六方氮化硼。
进一步地，所述氮化硼为POSS-COOH接枝剥离型表面羟基活化六方氮化硼。
一种阻燃三元乙丙橡胶，采用上述任一方法制得。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、在EPDM分子链中引入带有羟基的小分子化合物，可以破坏EPDM分子链的规整性，抑制EPDM在低温条件下的结晶趋势，提高EPDM制品的耐寒性能。
2、添加POSS-COOH同羟基改性EPDM共混，POSS-COOH中的羧基同改性EPDM材料中的羟基脱水成酯，起到了交联的作用，避免了硫磺的使用，降低了产品的VOC释放量，提升了产品的表面质量。
3、POSS-COOH上的羧基可同添加的氢氧化镁材料反应，提高镁离子在橡胶中的分散效果，避免了橡胶材料力学性能恶化；进一步地，可以添加氧化锌、氧化铜、氧化铝等材料，提升产品的阻燃抑烟性能；同时，POSS-COOH上的羧基可同后续添加的多孔玻璃微珠、氮化硼、钙粉等助剂的表面羟基反应，利用POSS的空间大位阻效应促进无机助剂的分散。
4、本申请使用的POSS-COOH、氢氧化镁、氢氧化铝等均具有较好的阻燃效果，POSS在高温燃烧下生成的二氧化硅可以充当成瓷材料，同时后续添加多孔玻璃微珠、氮化硼等材料作为阻燃助剂，在高温燃烧的情况下，EPDM材料表面即可迅速形成类似于陶瓷一样坚硬的保护层，从而起到阻止火焰继续燃烧，提升产品的残炭率。
5、POSS在高温燃烧下生成的二氧化硅，可与六方氮化硼片材组成的热稳定凝聚屏障，用于传热和传质，可保护橡胶基体免于进一步燃烧，提升产品的阻燃效果。
附图说明
图1是本申请中巯基乙醇羟基改性EPDM的流程示意图。
图2是本申请中POSS-COOH的结构式。
图3是本申请中POSS-COOH同羟基改性EPDM接枝反应流程示意图。
图4是本申请中POSS-COOH接枝改性EPDM材料与氧化镁/氢氧化镁反应示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、区别特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本发明实施例中所用的各种原料和试剂如无特别说明均为市售购买，份数无特殊说明均为质量份。
检测方法：在标准实验室环境下（23℃，55%）硬度测试参照GB/T 531.1执行，拉伸强度、断裂伸长率等参数参照GB/T 528执行，压缩永久变形参照GB/T 7759.1执行，垂直燃烧级和极限氧指数参照GB/T 10707执行，烟密度等级参照GB 8624执行，表面质量判定采用肉眼观察室温下停放14天的胶片表面是否喷霜的方法，脆性温度参照GB/T 15256执行，气味等级判定参照中国机械工业联合会发布的T/CMIF 12标准执行。
POSS-COOH的制备：以1mol八乙烯基倍半硅氧烷（OV-POSS，CAS号：307531-92-6）为原料，同0.2mol的偶氮二异丁腈（AIBN）加入到3000ml的氯仿溶液中搅拌均匀后，升温至65摄氏度，添加10mol的巯基丙酸混合搅拌28h，分液后真空干燥制得羧基化POSS（记为POSS-COOH）。
红外表征：1921cm-1处为羧酸中羟基的伸缩振动峰，1701 cm-1处为羧酸中碳氧双键的伸缩振动峰，1091 cm-1处为Si-O-Si的伸缩振动峰。
1H 核磁共振：1.09 ppm, 2.62 ppm, 2.73 ppm 和 2.80 ppm处的信号峰表明-CH2CH2-S-CH2CH2-的形成，在9-12ppm处可发现有羧基上的氢原子的信号峰。
对比例1：100份EPDM橡胶投入密炼机中，待塑化完全后添加5份硫磺，混合均匀后取出，在150℃、压力25MPa的条件下用平板硫化机将其硫化成片待用，正硫化时间由无转子硫化仪测定。
实施例1：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907（2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮）混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料（记为EPDM-OH，下同）。
添加5份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例2：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基丙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加5份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例3：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基丁醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加5份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例4：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基甘油，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加5份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例5：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加5份OV-POSS于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃后制得阻燃EPDM材料。
实施例6：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加5份POSS于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃后制得阻燃EPDM材料。
实施例7：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加5份OV-POSS于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加5份硫磺再次共混并升温至150℃后制得阻燃EPDM材料。
实施例8：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加5份POSS于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加5份硫磺再次共混并升温至150℃后制得阻燃EPDM材料。
实施例9：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例10：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基甘油，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
上述样品经检测，检测结果汇集于下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
对上述实施例进行分析，可以看出，POSS-COOH同EPDM-OH交联后，有较好的力学性能，同硫磺硫化的EPDM材料相比具有明显的性能优势，且避免了硫磺硫化造成了橡胶基材表面喷霜的缺陷，减少了产品的气味挥发。同时由于POSS基体在高温下被氧化成二氧化硅迁移到基体表面可阻止炭层的热氧化反应和可燃性气体释放，具有改善热稳定性和阻燃性能的作用，因此，POSS-COOH也赋予了EPDM基材一定的阻燃效果，可以提升产品的阻燃性能，进一步带来了烟密度降低的效果。同时，随着POSS-COOH投入量的增加，力学性能和阻燃性能也获得了一定程度的提升，但是力学性能的提升不够明显，我们猜测，这是因为EPDM-OH上的羟基数量终究是有限的，因此对力学性能的影响（即对EPDM-OH交联效果的提升）不大。
同时，从实施例5-8和对比例1的比较中可以看出，由于POSS本身同EPDM基材无法发生反应，因此其添加进EPDM基材后，依靠自身的刚性提升了一定的力学性能，同时改善了基材的阻燃效果。但同硫磺硫化后，因为其与基体材料相容性较差，反而恶化了基材的力学性能。
另外，本申请实施例中在EPDM分子链中引入带有羟基的小分子化合物，可以破坏EPDM分子链的规整性，抑制EPDM在低温条件下的结晶趋势，提高EPDM产品耐寒性能（从-60℃提升至-70℃）。
进一步地，在POSS-COOH和羟基改性EPDM材料混合均匀后添加10~30份无机金属氧化物或无机金属水合物。所述无机金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化铁、氧化锡中的一种或多种，所述无机金属水合物为氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化锡中的一种或多种。
对比例2：100份EPDM橡胶同10份氧化镁投入密炼机中，待塑化完全后添加5份硫磺，混合均匀后取出，在150℃、压力25MPa的条件下用平板硫化机将其硫化成片待用，正硫化时间由无转子硫化仪测定。
对比例3：100份EPDM橡胶同30份氧化镁投入密炼机中，待塑化完全后添加5份硫磺，混合均匀后取出，在150℃、压力25MPa的条件下用平板硫化机将其硫化成片待用，正硫化时间由无转子硫化仪测定。
实施例11：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氧化镁，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例12：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氢氧化镁，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例13：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加30份氧化镁，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例14：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加30份氢氧化镁，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例15：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氧化铝，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例16：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氧化铜，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例17：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氧化锌，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例18：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氧化铁，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例19：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氧化锡，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例20：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
5份POSS-COOH同10份氧化镁混合均匀、真空干燥后，添加于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例21：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
10份POSS-COOH同10份氧化镁混合均匀、真空干燥后，添加于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例22：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
10份POSS-COOH同30份氧化镁混合均匀、真空干燥后，添加于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
上述样品经检测，检测结果汇集于下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
对上述实施例进行分析，可以看出，无机金属氧化物或无机金属水合物的加入，都或多或少地提升了橡胶的阻燃性能，降低了烟密度，同时，并未影响到橡胶产品的气味等级。这是因为依托部分金属离子的抑烟效果，通过Lewis酸机理的催化原理，使聚合物在燃烧时不能通过环化反应生成芳香族环状结构，而此环状结构化合物是烟的主要组成部分。
无机金属氧化物或无机金属水合物的加入，提升了产品的力学性能，但是当无机金属氧化物或无机金属水合物以30份的量添加时，虽说使得产品的阻燃性能更为优异，但是力学性能方面整体不如10份的量添加，我们猜测，伴随着无机金属氧化物或无机金属水合物的大量添加，其在橡胶基材中分散效果受限，继而团聚成为了橡胶基材的应力集中点，影响到了产品的力学性能。同时，各类金属氧化物对橡胶的力学性能影响不大，部分金属粒子（铁、锌等）由于优异的抑烟性能，降低了产品的烟密度。
更进一步地，我们探究了无机金属氧化物的添加时机，详见实施例11与实施例21，二者相比较之下，各项参数指标较为接近，实施例21的断裂伸长率略低于实施例11。但是对比实施例13和实施例22来看，二者断裂伸长率差距明显，我们猜测，这是因为POSS-COOH先于氧化镁反应后，POSS-COOH上的大量羧基同镁离子生成了离子键，影响到了POSS-COOH同EPDM-OH接枝，进而影响到了橡胶基材的交联。当氧化镁用量较少时，影响较小，当氧化镁大量使用时，就能在力学性能上有明显的体现。
进一步地，搅拌均匀后添加了5-10份多孔玻璃微珠和5-10份氮化硼。
进一步地，所述氮化硼为剥离型表面羟基活化六方氮化硼。
进一步地，所述氮化硼为POSS-COOH接枝剥离型表面羟基活化六方氮化硼。
10份六方氮化硼置于管式炉的石英管中，以10℃/min的升温速度将管式炉升温至1000℃并保温2小时，随后让其冷却至室温，制得剥离型六方氮化硼。
取10份剥离型六方氮化硼加入至200份乙醇溶液中，经超声波分散5h制得剥离型表面羟基活化六方氮化硼。
取10份剥离型表面羟基活化六方氮化硼，加入5份POSS-COOH共混，升温至60℃反应3h制得POSS-COOH接枝剥离型表面羟基活化六方氮化硼。
红外表征：1373 cm-1和809cm-1处存在B-N键，1710 cm-1存在C=O键，且在1160 cm-1和在1050 cm-1分别有C-O-C的对称和不对称伸缩振动，判断酯键形成。
实施例23：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份多孔玻璃微珠，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例24：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加5份氮化硼，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例25：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氮化硼，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例26：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份剥离型六方氮化硼，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例27：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份剥离型表面羟基活化六方氮化硼，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例28：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份POSS-COOH接枝剥离型表面羟基活化六方氮化硼，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例29：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氮化硼和10份多孔玻璃微珠，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例30：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氮化硼和10份氧化镁，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例31：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份氮化硼、10份氧化镁、10份多孔玻璃微珠，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例32：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份剥离型六方氮化硼、10份氧化镁、10份多孔玻璃微珠，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例33：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份剥离型表面羟基活化六方氮化硼、10份氧化镁、10份多孔玻璃微珠，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
实施例34：将100份的EPDM溶于500份二甲苯中，同3份的光引发剂907混合后加热至80℃，加入5份巯基乙醇，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料。
添加10份POSS-COOH于100份羟基改性EPDM材料中，在密炼机中机械共混后，添加10份POSS-COOH接枝剥离型表面羟基活化六方氮化硼、10份氧化镁、10份多孔玻璃微珠，升温至150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
上述样品经检测，检测结果汇集于下表：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
对上述实施例进行分析，可以看出，氮化硼材料的加入，特别是POSS-COOH接枝剥离型表面羟基活化六方氮化硼的加入，对产品的成炭效果有明显的提升。这是POSS在高温燃烧下生成的二氧化硅，可与六方氮化硼片材组成的热稳定凝聚屏障，用于传热和传质，在高温燃烧的情况下，EPDM材料表面即可迅速形成类似于陶瓷一样坚硬的保护层，从而起到阻止火焰继续燃烧，提升产品的残炭率。
同时，剥离型的六方氮化硼片材加速了其在橡胶基材中的分散，对基材力学性能的影响小，反观之，实施例31中，大量无机基材的加入严重恶化了产品的力学性能。
进一步地，由于无机金属氧化物/无机金属水合物的存在，对降低产品的烟密度，具有明显的作用。
POSS-COOH接枝剥离型表面羟基活化六方氮化硼的使用，其中POSS-COOH多余的羧基可同氧化镁（无机金属氧化物/无机金属水合物）、多孔玻璃微珠表面的羟基反应，进一步促进无机材料在橡胶基材中的分散，同时其多余羧基可与橡胶基材上的羟基脱水成酯，进一步加大了产品的交联程度，提升产品各项综合性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，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和附图加以描述，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 (10)

1.一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于，按质量份计，包括以下步骤：
（1）将100份的EPDM溶于二甲苯中，同2~5份的光引发剂混合后加热至80℃~100℃，加入5~20份巯基羟基化合物，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料；
（2）添加5~10份POSS-COOH于羟基改性EPDM材料中，混合均匀后加热至140~150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：所述POSS-COOH的结构为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：所述巯基羟基化合物为巯基乙醇、巯基丙醇、巯基丁醇、巯基甘油中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：POSS-COOH是由八乙烯基倍半硅氧烷同偶氮二异丁腈共混均匀后，同巯基丙酸反应后制得。
5.根据权利要求2所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：步骤（2）中添加在POSS-COOH和羟基改性EPDM材料混合均匀后添加10~30份无机金属氧化物或无机金属水合物。
6.根据权利要求5所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：所述无机金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化铁、氧化锡中的一种或多种，所述无机金属水合物为氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化锡中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：混合均匀后添加了5-10份多孔玻璃微珠和5-10份氮化硼。
8.根据权利要求7所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：所述氮化硼为剥离型表面羟基活化六方氮化硼。
9.根据权利要求8所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：所述氮化硼为POSS-COOH接枝剥离型表面羟基活化六方氮化硼。
10.一种阻燃三元乙丙橡胶，其特征在于：采用上述任一权利要求的方法制得。
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