CN1241983C - 无卤阻燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体 - Google Patents

无卤阻燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体 Download PDF

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Abstract

一种无卤阻燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体，由三元乙丙橡胶(EPDM)，聚丙烯(PP)，交联剂，无卤阻燃体系，增塑剂及助剂组成，所述无卤阻燃体系采用氢氧化镁/红磷体系，经过挤出机动态硫化挤出造粒，得到无卤阻燃三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体。该热塑性弹性体的氧指数(OI)最高可达30，可广泛应用在汽车，建筑，电缆等需要无卤阻燃的场合。

Description

无卤阻燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体
技术领域
本发明涉及一种热塑性弹性体材料，特别涉及一种无卤阻燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体。
背景技术
动态硫化乙丙橡胶/聚烯烃热塑性弹性体在上世纪七十年代问世。它的显著特征就是乙丙橡胶在螺杆混合挤出过程中交联并以细小的颗粒分散在聚烯烃中，该类热塑性弹性体可用热塑性聚烯烃的加工方法进行加工，并在很宽的温度范围内具有橡胶的弹性。因此，这种材料在汽车、建筑、医疗器械、电缆、包装以及家用电器等领域中具有广泛用途。
现有技术中，美国蒙山都(Monsanto)公司是最早获得动态硫化乙丙橡胶/聚烯烃热塑性弹性体专利的公司，其美国专利US4130535和US4311628分别以硫磺和酚醛树脂为交联剂制备热塑性弹性体。申请号为91109976.X的中国专利提出了一种以酚醛树脂为交联剂，油类，邻苯二甲酸酯和过氧化物的混合物为改性剂，制备乙丙橡胶/聚烯烃热塑性弹性体的方法。申请号为90109067.0的中国专利提出的是一种以过氧化物为交联剂制备乙丙橡胶/聚烯烃热塑性弹性体的方法。以上各种热塑性弹性体尽管组成和工艺有所区别，性能各有特色，然而，所有这些热塑性弹性体都是非阻燃性的，氧指数一般小于18，而由此生产出的制品阻燃性能普遍较低，安全性较差。因此，在充分发挥传统热塑性弹性体特性的同时，如何从根本上改善这种材料的阻燃性能是一个需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种无卤阻燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体，即在常规的动态硫化乙丙橡胶/聚烯烃热塑性弹性体的制备中引入无卤阻燃剂，以及引入抗氧或阻燃的化合物作为增塑剂来制备出氧指数可以达到30的无卤阻燃型热塑性弹性体。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无卤阻燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体，所述热塑性弹性体的组分和重量份数的含量如下：
三元乙丙橡胶              20～80份；
聚丙烯                    80～20份；
交联剂                    0.1～10份；
无卤阻燃体系              40～150份；
增塑剂                    0～150份；
助剂                      1～10份；
其中，上述无卤阻燃体系为氢氧化镁/红磷体系，该体系中的组分和重量比为：
氢氧化镁                  100；
红磷                      5～20；
所述增塑剂为下列抗氧性或阻燃性化合物中的一种或多种混合：三苯基磷酸酯(TPP)，三(甲苯基)磷酸酯(TCP)，三辛基磷酸酯(TOP)，三-(壬基苯基)亚磷酸酯(TNPP)，甲苯基二苯基磷酸酯，磷酸二苯基2-乙基己酯，磷酸二苯基异癸酯，磷酸三丁酯，磷酸三甲基酯及三磷酸酯；
所述交联剂为有机过氧化物，该有机过氧化物选自下列化合物中的一种：过氧化二异丙苯，双(特丁基过氧化异丙基)苯，过氧化特丁基异丙苯，2，5-双(特丁基过氧化)-2，5-二甲基-3-己炔，2，5-双(特丁基过氧化)-2，5-二甲基己烷，过氧化二苯甲酰，过氧化苯甲酸特丁酯，过氧化二特丁基；
所述助剂包括抗氧剂和润滑剂。
上述技术方案中的有关内容和变化解释如下：
1、上述方案中，所述“重量份数”是指以任意重量为1份来表示。所述无卤阻燃体系中的“重量比”仅表示氢氧化镁与红磷之间的重量比例关系。
2、上述方案中，采用的橡胶为三元乙丙橡胶(EPDM)。三元乙丙橡胶中，乙烯的含量为重量的55％～75％，丙烯的含量为重量的25％～35％，二烯ENB含量(重量)以0％～10％为好，其门尼黏度(ML1+4，125℃)最好在40到100之间。
3、上述方案中，采用的聚丙烯(PP)可以是均聚的，也可以是乙烯和丙烯共聚的，熔融指数MI为0.5到20.0。
4、上述方案中，所采用的无卤阻燃体系为氢氧化镁/红磷体系，氢氧化镁的平均粒径要小于10微米，最好小于2微米。
5、在一般的热塑性弹性体的制备中，为了制备柔软的弹性体，必须加入增塑剂来降低硬度，这些增塑剂都是容易燃烧的高级芳烃油，环烷油或液体石蜡。在制备阻燃热塑性弹性体时显然不能使用这类容易燃烧的油作为增塑剂。本发明采用抗氧的或阻燃性的化合物作为增塑剂来制备无卤阻燃三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体，所制备的无卤阻燃三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体的硬度可以低达70A。
6、本发明中还使用一些塑料加工常用的助剂，如抗氧剂，润滑剂。
7、本发明提出的热塑性弹性体可以在往复式单螺杆挤出机或者在同向双螺杆挤出机上制备。
本发明提出的无卤阻燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体的主要物理机械性能如下：
硬度(邵氏)(ISO48)：              70A～50D
拉伸强度(ISO37)：                5.0～15.0Mpa
伸长率(ISO37)：                  100％～300％
压缩变形，70℃22h
(ASTM D395)：                    25％～55％
氧指数(ASTM D2863-87)：          23％～30％
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有以下特点：
1、在保持热塑性塑料加工性和橡胶弹性的同时，在邵氏70A～50D的硬度范围内，根据需要可以制备不同氧指数的自熄型到难燃型的无卤阻燃材料。
2、与一般的无卤阻燃聚丙烯材料(如中国专利公开号为1341669，《无卤阻燃型聚烯烃粒料的制备》；中国专利公开号为1335334，《一种低烟无卤阻燃电缆料的制备方法》)相比，本发明热塑性弹性体具有明显的优点：优异的低温性能，在-55℃时仍然具有橡胶的弹性。而一般的聚丙烯材料在-20℃时已经相当脆化，机械性能极差。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步描述：
实施例1～6：
制备方法：将聚丙烯，三元乙丙橡胶，部分无卤阻燃剂和助剂在捏合锅中混合5分钟，将该混合物从双螺杆挤出机的主喂料口加入；将剩余的无卤阻燃剂和交联剂在捏合锅中混合5分钟后从双螺杆的第三区强制喂入；将增塑剂从双螺杆的中间区计量加入。双螺杆挤出机及口模的温度控制范围为140℃～220℃，螺杆转速控制在200rpm～350rpm。
各实施例的配方见表1，得到的产品性能数据见表2。
表1。
三元乙丙橡胶用量 氢氧化镁用量   红磷用量   增塑剂用量
实施例1 70 70   7   30
实施例2 70 70   10   30
实施例3 70 70   12   30
实施例4 60 100   10   10
实施例5 60 80   8   10
实施例6 60 50   5   10
注：1、所有配方中，含量的数字表示重量份数。
    2、所有配方中，聚丙烯(PP)+三元乙丙橡胶(EPDM)＝100。
    3、所有配方中，交联剂和助剂的用量相同均为5，其中交联剂选自下列化合物中的一种：过氧化二异丙苯，双(特丁基过氧化异丙基)苯，过氧化特丁基异丙苯，2，5-双(特丁基过氧化)-2，5-二甲基-3-己炔，2，5-双(特丁基过氧化)-2，5-二甲基己烷，过氧化二苯甲酰，过氧化苯甲酸特丁酯，过氧化二特丁基。
4、上述各配方中，增塑剂选择下列抗氧性或阻燃性化合物中的一种或多种混合：三苯基磷酸酯，三(甲苯基)磷酸酯，三辛基磷酸酯，三-(壬基苯基)亚磷酸酯，甲苯基二苯基磷酸酯，磷酸二苯基2-乙基已酯，磷酸二苯基异癸酯，磷酸三丁酯，磷酸三甲基酯及三磷酸酯。
表2。
  拉伸强度MPa     伸长率％ 压缩变形，70℃22h，％  氧指数％
检测方法   ISO37     ISO37 ASTM D395A  ASTM D2863-87
实施例1   7.5     210 41  26
实施例2   8.0     230 43  28
实施例3   7.4     230 44  29
实施例4   9.0     180 47  30
实施例5   10.3     200 50  27
实施例6     12.8     290     48     23
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种无卤阻燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体，其特征在于：所述热塑性弹性体的组分和重量份数的含量如下：
三元乙丙橡胶  20～80份；
聚丙烯        80～20份；
交联剂        0.1～10份；
无卤阻燃体系  40～150份；
增塑剂        0～150份；
助剂          1～10份；
其中，所述无卤阻燃体系为氢氧化镁/红磷体系，该体系中的组分和重量比为：
氢氧化镁  100；
红磷      5～20；
所述增塑剂为下列抗氧性或阻燃性化合物中的一种或多种混合：三苯基磷酸酯，三(甲苯基)磷酸酯，三辛基磷酸酯，三-(壬基苯基)亚磷酸酯，甲苯基二苯基磷酸酯，磷酸二苯基2-乙基己酯，磷酸二苯基异癸酯，磷酸三丁酯，磷酸三甲基酯及三磷酸酯；
所述交联剂为有机过氧化物，该有机过氧化物选自下列化合物中的一种：过氧化二异丙苯，双(特丁基过氧化异丙基)苯，过氧化特丁基异丙苯，2，5-双(特丁基过氧化)-2，5-二甲基-3-己炔，2，5-双(特丁基过氧化)-2，5-二甲基己烷，过氧化二苯甲酰，过氧化苯甲酸特丁酯，过氧化二特丁基；
所述助剂包括抗氧剂和润滑剂。
2、根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于：所述三元乙丙橡胶中，乙烯的含量为重量的55％～75％，丙烯的含量为重量的25％～35％，二烯ENB的含量为重量的0％～10％，其门尼黏度在40到100之间。
3、根据权利要求1所述的热塑性弹性体，其特征在于：所述聚丙烯是均聚的，或是乙烯和丙烯共聚的，熔融指数MI为0.5到20.0。
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