CN1268680C - 动态硫化阻燃三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体 - Google Patents

Abstract

一种动态硫化阻燃三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体，由三元乙丙橡胶(EPDM)，聚丙烯(PP)，交联体系，阻燃体系，填充物，增塑剂及助剂组成，所述阻燃体系采用溴化物/三氧化二锑体系，经过双螺杆挤出机动态硫化挤出造粒，得到阻燃三元乙丙橡胶/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32，可广泛应用在汽车，建筑，电缆等需要阻燃的场合。

Description

动态硫化阻燃三元乙丙橡胶/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，特别涉及一种具有较好阻燃性能的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动态硫化阻燃三元乙丙橡胶/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阻燃剂，以及引入抗氧或阻燃的化合物作为增塑剂来部分或全部替代原来普通热塑性弹性体中使用的环烷油，高级芳烃油类增塑剂，以此制备出氧指数可以达到32的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：一种动态硫化阻燃三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体，其组分和重量份数的含量如下：

三元乙丙橡胶        100份；

聚丙烯              20～500份；

交联体系            1～20份；

阻燃体系            40～100份；

增塑剂              0～300份；

填充物              0～300份；

助剂                1～10份；

其中：

(1)、所述阻燃体系为溴化物/三氧化二锑体系，该体系中的组分和重量比为：

溴化物                100；

三氧化二锑            10～40；

其中，上述溴化物是选自下列化合物中的一种：十溴二苯醚，六溴环十二烷，十四溴二苯氧基苯，乙烷-1，2双(五溴苯)，乙基-双(四溴苯邻二甲酰亚胺)，四溴双酚A-双(2，3-二溴丙醚)；

(2)、所述增塑剂的组分和重量比为：

抗氧性或阻燃性化合物            100；

环烷油或高级芳烃油              0～50；

其中，抗氧化性或阻燃性化合物选自下述化合物中一种或多种：氯化石蜡，三(氯乙基)磷酸酯，三(氯丙基)磷酸酯，三(二氯丙基)磷酸酯，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，磷酸二苯基异葵酯，磷酸三丁酯，磷酸三甲基酯及三磷酸酯；

(3)、所述交联体系中的交联剂为酚醛树脂。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述“重量份数”是指以三元乙丙橡胶的重量为100份来表示。所述阻燃体系中的“重量比”仅表示溴化物与三氧化二锑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55％～75％，丙烯的含量为22％～35％，二烯ENB含量以3％～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，采用的交联剂为酚醛树脂。酚醛树脂可以是溴化了的，如SP-1055，SP-1056，也可以是非溴化了的，如2402。采用酚醛树脂为交联剂时，往往需要加入交联促进剂和活化剂。交联促进剂是一些卤化物，如氯化亚锡，氯磺化聚乙烯等。活化剂通常是氧化锌。

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。本发明采用抗氧的或阻燃性的化合物和环烷油或高级芳烃油的混合物作为增塑剂来制备阻燃三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体。

6、上述方案中，可以添加一些固体填充物，如活性碳酸钙，滑石粉，炭黑和高岭土等，其中，炭黑还有补强的作用。

7、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。

8、本发明提出的热塑性弹性体在同向双螺杆挤出机上制备。双螺杆挤出机的长径比L/D要大于40。

本发明提出的动态硫化阻燃三元乙丙橡胶/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)：    55A～55D

拉伸强度(ISO37)：      3.0～15.0Mpa

伸长率(ISO37)：        200％～500％

压缩变形，70℃22h

(ASTM D395)：          25％～55％

氧指数(ASTM D2863-87)：23％～32％

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：在保持热塑性塑料加工性和橡胶弹性的同时，在邵氏55A～55D的宽广硬度范围内，根据需要可以制备不同氧指数的自熄型到难燃型的阻燃材料。

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1～10：

制备方法：将聚丙烯，三元乙丙橡胶，阻燃剂和助剂在捏合锅中混合5分钟，将该混合从双螺杆挤出机的主喂料口加入；将填充物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℃～200℃，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	酚醛树脂	酚醛树脂用量	氯化亚锡	十溴二苯醚	三氧化二锑	环烷油	三(氯丙基)磷酸酯
									实施例1	50	SP-1056	2	0.4	/	/	5	/
实施例2	50	SP-1056	2	0.4	20	6	5	/
									实施例3	50	2402	5	1.0	20	6	/	7
实施例4	50	2402	4	0.4	20	6	/	7
									实施例5	55	SP-1056	3	/	25	9	13	/
实施例6	55	SP-1056	5	0.4	25	9	13	/
									实施例7	55	SP-1056	5	0.4	25	9	4	9
实施例8	55	SP-1056	5	0.4	25	9	/	13
									实施例9	65	SP-1056	6	0.6	30	10	/	30
实施例10	65	SP-1056	6	0.6	30	10	10	20

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、填充物和助剂的用量相同均为5。

表2：

	硬度邵A	拉伸强度MPa	伸长率％	压缩变形，70℃22h，％	氧指数％
						检测方法	ISO48	ISO37	ISO37	ASTM D395A	ASTM D2863-87
实施例1	87	15.2	600	40	17
						实施例2	92	13.3	450	55	24
实施例3	89	10.1	190	45	29
						实施例4	90	12.0	330	55	28
实施例5	80	11.2	420	53	24
						实施例6	83	10.3	300	44	24
实施例7	82	10.8	310	45	27
						实施例8	82	10.8	290	44	30
实施例9	71	7.5	250	36	32

实施例10

70

7.7

240

37

28

以上实施例中，阻燃体系中的溴化物均选择了十溴二苯醚，其实该组分还可以改选下列化合物中的一种：六溴环十二烷，十四溴二苯氧基苯，乙烷-1，2双(五溴苯)，乙基-双(四溴苯邻二甲酰亚胺)，四溴双酚A-双(2，3-二溴丙醚)。以此构成许多新的实施例，来进一步支持权利要求。由于篇幅原因，这里不再详细列出。

同理，关于抗氧化性或阻燃性化合物，以上实施例中仅选择了三(氯丙基)磷酸酯(TCPP)为例，其实该组分不可以改选下列化合物中一种或多种：氯化石蜡，三(氯乙基)磷酸酯(TCEP)，三(二氯丙基)磷酸酯(TDCPP)，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，磷酸二苯基异葵酯，磷酸三丁酯，磷酸三甲基酯及三磷酸酯。以此构成许多新的实施例，来进一步支持权利要求。

Claims (1)

1、一种动态硫化阻燃三元乙丙橡胶/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          100份；

聚丙烯                20～500份；

交联体系              1～20份；

阻燃体系              40～100份；

增塑剂                0～300份；

填充物                0～300份；

助剂                  1～10份；

其中：

(1)、所述阻燃体系为溴化物/三氧化二锑体系，该体系中的组分和重量比为：

溴化物                100；

三氧化二锑            10～40；

其中，上述溴化物是选自下列化合物中的一种：十溴二苯醚，六溴环十二烷，十四溴二苯氧基苯，乙烷-1，2双(五溴苯)，乙基-双(四溴苯邻二甲酰亚胺)，四溴双酚A-双(2，3-二溴丙醚)；

(2)、所述增塑剂的组分和重量比为：

抗氧性或阻燃性化合物         100；

环烷油或高级芳烃油            0～50；

其中，抗氧化性或阻燃性化合物选自下述化合物中一种或多种：氯化石蜡，三(氯乙基)磷酸酯，三(氯丙基)磷酸酯，三(二氯丙基)磷酸酯，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，磷酸二苯基异葵酯，磷酸三丁酯，磷酸三甲基酯及三磷酸酯；

(3)、所述交联体系中的交联剂为酚醛树脂。