專利名稱：阻燃型丁苯橡膠材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種丁苯橡膠材料，尤其涉及一種 阻燃型丁苯橡膠材料。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)的橡膠技術(shù)將向著高性能化和功能化方向發(fā)展。隨著納米材料的 不斷涌現(xiàn)以及橡膠納米增強(qiáng)理論與技術(shù)的不斷改進(jìn)，橡膠納米復(fù)合材料得到了 蓬勃發(fā)展。納米粉體與聚合物復(fù)合可以改善聚合物材料的物理性能和功能特 性，特別是當(dāng)納米粉體由于自身化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理特性而具有一些特殊功能時， 對于高粘度狀態(tài)加工、納米補(bǔ)強(qiáng)效果顯著的橡膠材料，潛力很大。
丁苯橡膠，是由丁二烯和苯乙烯共聚而得到的彈性體。丁苯橡膠的外觀呈 淺黃褐色，微帶苯乙烯氣味。它的線型大分子整體結(jié)構(gòu)呈無定形，不像天然橡 膠那樣有結(jié)晶化傾向。它的大分子鏈段中含有雙鍵，可以用硫磺硫化。主要用 作制造各種輪胎、膠管、膠鞋及其他多種橡膠制品。但是，由于丁苯橡膠在空 氣中易燃，其應(yīng)用受到了很大程度上的限制。
氫氧化鋁是用量最大和應(yīng)用最廣的無機(jī)阻燃添加劑。氫氧化鋁作為阻燃 劑，不僅能阻燃，防止發(fā)煙、不產(chǎn)生滴下物、不產(chǎn)生有毒氣體，而且在橡膠中 分散均勻，加工性能好，具有良好的阻燃作用，尤其可以滿足國內(nèi)電線、電纜 的無鹵阻燃的要求。因此，獲得較廣泛的應(yīng)用，使用量也在逐年增加。使用范 圍熱固性塑料、熱塑性塑料、合成橡膠、涂料及建材等行業(yè)。
氫氧化鎂在34(TC 490'C之間分解，熱穩(wěn)定性好，具有良好的阻燃及消 煙效果，特別適宜于加工溫度較高的聚烯烴塑料。氫氧化鋁和氫氧化鎂兩者復(fù) 合使用能相互補(bǔ)充，其阻燃性能比單獨使用效果要好。
黃土，物理性質(zhì)表現(xiàn)為疏松、多孔隙，極易滲水。黃土顆粒之間結(jié)合不緊， 孔隙度一般在40% 50%。典型的黃土未黃灰色或棕黃色的塵土和粉沙細(xì)粒組 成，質(zhì)地均一。黃土的礦物成分有碎屑礦物、粘土礦物及自生礦物3類。碎屑 礦物主要是石英、長石和云母，占碎屑礦物的80%，其次有輝石、角閃石、綠 簾石、綠泥石、磁鐵礦等；此外，黃土中碳酸鹽礦物含量較多，主要是方解石。粘土礦物主要是伊利石、蒙脫石、高嶺石、針鐵礦、含水赤鐵礦等。黃土的化
學(xué)成分以Si02占優(yōu)勢，其次為A1203 、 CaO，再次為Fe203、 MgO、 K20 、 Na20、 FeO、 1102和MnO等。我國黃土的分布十分廣泛，面禾只達(dá)54萬平方 公里，占全國土地面積的百分之六十。由于黃土中含有豐富的卩且燃元素，且具 有無毒、不揮發(fā)、抑煙和降低有毒氣體的功能，可作為阻燃齊U。
由于納米黃土粉體具有天然的納米片層結(jié)構(gòu)，通過簡單的復(fù)合技術(shù)就能剝 離成納米尺度的片層，均勻分散在聚合物基體中，制得聚合物基鄉(xiāng)內(nèi)米復(fù)合材料； 只需很少的填料即可使復(fù)合材料具有相當(dāng)高的強(qiáng)度、彈性模量、尺寸穩(wěn)定性、 熱穩(wěn)定性及阻隔性能等，因此越來越受到國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)的重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種阻燃效果好，成本低，無環(huán)境污染的阻燃型丁苯 橡膠材料。
本發(fā)明的阻燃型丁苯橡膠材料，是由丁苯橡膠材料與阻燃齊u混煉而，其中 阻燃劑采用納米黃土粉體。
大量實驗證明，丁苯橡膠與納米黃土粉體的質(zhì)量比在1:0.1 1:5的范圍內(nèi) 時，對丁苯橡膠的物理性能影響不大。
為了進(jìn)一步提高阻燃性能，本發(fā)明采用的阻燃劑也可以由鄉(xiāng)內(nèi)米黃土粉體與 納米氫氧化鋁或/和納米氫氧化鎂復(fù)配而得的復(fù)合阻燃劑。其酉fi比比例為納米 黃土粉體與氫氧化鎂或丁苯橡膠以1:0.1 1:10的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)酉己；或納米黃土 粉體與氫氧化鎂、氫氧化鋁以1:0.1:0.1 1:10:10的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)酉己。氫氧化鋁、 氫氧化鎂不僅可以起到阻燃作用，而且可以起到填充作用。它化]具有熱穩(wěn)定好、 高效、抑煙、阻滴、填充安全、對環(huán)境基本無污染等特點，將二者復(fù)配，能發(fā) 揮這兩種無機(jī)組分的協(xié)同阻燃效應(yīng)，擴(kuò)寬有效阻燃溫度范圍，并顯著提高復(fù)合 無機(jī)阻燃劑的阻燃效率。
本發(fā)明采用的丁苯橡膠、納米黃土粉體、納米氫氧化鋁、鄉(xiāng)內(nèi)米氫氧化鎂均 可在市場上購買。其中納米黃土粉體的粒度為20 50nm，由上海滬正納米科技 有限公司生產(chǎn)；納米氫氧化鋁、納米氫氧化鎂的粒度為20mn，均由深圳納米 高科股份有限公司生產(chǎn)。
本發(fā)明阻燃型丁苯橡膠材料的制備可以通過機(jī)械參混、密》東的方式混煉而 成。采用復(fù)合阻燃劑時，可以先以納米黃土粉體、氫氧化鎂或/和氫氧化鋁以 機(jī)械摻混的方式混合均勻，形成復(fù)合阻燃劑，再將丁苯橡膠與復(fù)合阻燃劑進(jìn)行混煉；也可以將丁苯橡膠與納米黃土粉體、氫氧化鎂或/和氫氧化鋁直接進(jìn)行 混煉。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
1、 本發(fā)明的阻燃型丁苯橡膠材料，以納米黃土粉體或其復(fù)配物為阻燃劑 與丁苯橡膠混合密煉而成，具有良好的阻燃性能。經(jīng)測定本發(fā)明的復(fù)合阻燃材 料的氧指數(shù)可達(dá)到28以上，燃燒性能為UL94 V-1~UL94 V-0級。
2、 本發(fā)明的阻燃型丁苯橡膠材料，其阻燃劑均屬納米級粉體，在混煉過 程中，能均勻分散在丁苯橡膠基體中，因而具有優(yōu)異的物理性能。
3、 本發(fā)明的黃土復(fù)合阻燃劑以無機(jī)物為主，燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體，環(huán) 保、無污染。
4、 本發(fā)明采用的黃土復(fù)合阻燃劑來源廣泛，價格低廉，從而大大降低了 阻燃材料的成本，對阻燃材料的工業(yè)化生產(chǎn)有巨大的推動作用。
5、 本發(fā)明阻燃型丁苯橡膠材料的制備，是以機(jī)械參混、密煉而成，生產(chǎn) 工藝簡單，成本低。
具體實施例方式
下面通過實例進(jìn)一步說明阻燃型丁苯橡膠的制備和阻燃效果。
實施例1:將納米黃土粉體與納米氫氧化鋁按1:1的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的 方式充分混合均勻，得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻燃劑與丁苯橡 膠以1:3的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù) 可達(dá)到28.2，燃燒性能為UL94 V-l級。
實施例2:將納米黃土粉體與納米氫氧化鎂按1:1的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的 方式充分混合均勻，得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻燃劑與丁苯橡 膠以1:3的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù) 可達(dá)到28.4，燃燒性能為UL94 V-l級。
實施例3:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按1:1:1的質(zhì) 量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻燃 劑與丁苯橡膠以1:2的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定， 其氧指數(shù)可達(dá)到28.9，燃燒性能為UL94 V-l級。
實施例4:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按10:1:10的 質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻 燃劑與丁苯橡膠以1:1的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達(dá)到29.5，燃燒性能為UL94V-0級。
實施例5:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按5:7:1的質(zhì) 量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻燃 劑與丁苯橡膠以2:1的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定， 其氧指數(shù)可達(dá)到33，燃燒性能為UL94 V-0級。
實施例6:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按1:10:5的質(zhì) 量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻燃 劑與丁苯橡膠以3:1的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定， 其氧指數(shù)可達(dá)到34.5，燃燒性能為UL94 V-0級。
實施例7:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按1:10:10的 質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻 燃劑與丁苯橡膠以4:1的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測 定，其氧指數(shù)可達(dá)到36，燃燒性能為UL94V-0級。
實施例8:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按1:5:8的質(zhì) 量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻燃 劑與丁苯橡膠以3:1的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定， 其氧指數(shù)可達(dá)到34，燃燒性能為UL94 V-0級。
實施例9:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按2:1:7的質(zhì) 量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻燃 劑與丁苯橡膠以2:1的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定， 其氧指數(shù)可達(dá)到31，燃燒性能為UL94V-0級。
實施例10:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按1:5:5的質(zhì) 量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻燃 劑與丁苯橡膠以1:1的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定， 其氧指數(shù)可達(dá)到29.5，燃燒性能為UL94V-0級。
實施例11:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按3:10:4的 質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻 燃劑與丁苯橡膠以l:2的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測 定，其氧指數(shù)可達(dá)到28，燃燒性能為UL94V-1級。
實施例12:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按1:7:3的質(zhì) 量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻燃 劑與丁苯橡膠以1:1的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定，其氧指數(shù)可達(dá)到29.2，燃燒性能為UL94 V-0級。
實施例13:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按10:7:7的 質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻 燃劑與丁苯橡膠以2:1的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測 定，其氧指數(shù)可達(dá)到28，燃燒性能為UL94V-1級。
實施例14:將納米黃土粉體、納米氫氧化鎂和納米氫氧化鋁按1:6:6的質(zhì) 量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得黃土復(fù)合阻燃劑；然后將所得黃土復(fù)配阻燃 劑與丁苯橡膠以3:1的質(zhì)量比用橡塑機(jī)混煉，得阻燃型丁苯橡膠材料。經(jīng)測定， 其氧指數(shù)可達(dá)到32，燃燒性能為UL94 V-0級。
權(quán)利要求
1. 一種阻燃型丁苯橡膠材料，是由丁苯橡膠與阻燃劑混煉而成；其特征在于所述阻燃劑為納米黃土粉體，且丁苯橡膠與納米黃土粉體的質(zhì)量比為1∶0.1～1∶5。
2、 如權(quán)利要求1所述阻燃型丁苯橡膠材料，其特征在于所述納米黃土粉體的粒度為20~50nm，所述納米氫氧化鎂與氫氧化鋁的粒度為20nm。
3、 如權(quán)利要求1或2所述阻燃型丁苯橡膠材料，其特征在于所述阻燃 劑是納米黃土粉體與納米氫氧化鋁或/和納米氫氧化鎂復(fù)配而得的復(fù)合阻燃 劑。
4、 如權(quán)利要求3所述阻燃型丁苯橡膠材料，其特征在于所述阻燃劑是 由納米黃土粉體與氫氧化鎂以1:0.1-1:10的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)配。
5、 如權(quán)利要求3所述阻燃型丁苯橡膠材料，其特征在于所述阻燃劑是 由納米黃土粉體與氫氧化鋁以1:0.1 1:10的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)配。
6、 如權(quán)利要求3所述阻燃型丁苯橡膠材料，其特征在于所述阻燃劑是 由納米黃土粉體與氫氧化鎂、氫氧化鋁以1:0.1:0.1 1:10:10的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)配。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種阻燃型丁苯橡膠，是由丁苯橡膠與阻燃劑以機(jī)械參混、密煉的方式混煉而成；其中阻燃劑為納米黃土粉體，也可以是納米黃土粉體與納米氫氧化鋁或/和納米氫氧化鎂復(fù)配而得的復(fù)合阻燃劑。本發(fā)明采用的阻燃劑均屬納米級粉體，在與丁苯橡膠混煉過程中，能均勻分散在丁苯橡膠基體中，因而具有優(yōu)異的物理性能。本發(fā)明制備的阻燃型丁苯橡膠，價格低廉，環(huán)保，阻燃效果好。經(jīng)測定，其氧指數(shù)在28以上，最高可達(dá)36，燃燒性能為UL94V-1～UL94 V-0級。
文檔編號C08L9/00GK101280075SQ20081001824
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者姬強(qiáng)強(qiáng), 雷自強(qiáng) 申請人:西北師范大學(xué)