本發(fā)明涉及一種無(wú)鹵阻燃橡膠及其制備方法，屬于橡膠制備
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：天然橡膠是一種以聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，由于天然橡膠質(zhì)輕、耐水、耐潮、電絕緣性能優(yōu)異、成型加工性優(yōu)良，目前已被廣泛用于航空、交通運(yùn)輸、建筑及家用電器工業(yè)。但由于天然橡膠，極易燃燒，往往由于過(guò)熱及短路而導(dǎo)制火災(zāi)發(fā)生，并且會(huì)在燃燒過(guò)程中釋放大量黑煙。這因此在某種程度上影響了天然橡膠材料在電器工業(yè)上的進(jìn)一步推廣。因此，解決橡膠材料的阻燃問(wèn)題成為擺在當(dāng)前應(yīng)用高分子工業(yè)發(fā)展的重要問(wèn)題。目前添加各類阻燃劑是對(duì)橡膠材料進(jìn)行阻燃改性的主要手段。其中，鹵系阻燃劑是應(yīng)用量最大的一類傳統(tǒng)阻燃劑，具有添加量小的特點(diǎn)，但其燃燒時(shí)產(chǎn)生大量煙霧、毒性物質(zhì)和強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)而危害環(huán)境及人類健康，且傳統(tǒng)阻燃劑的阻燃效果不佳。此外，由于在天然橡膠制備過(guò)程中采用阻燃劑預(yù)處理這一過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，往往導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。因此，阻燃效果好、低毒的無(wú)鹵阻燃橡膠的研制和使用已成為阻燃材料研究和發(fā)展的主要方向。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前天然橡膠易燃燒，而添加的阻燃劑預(yù)處理過(guò)于復(fù)雜、阻燃效果不佳的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種無(wú)鹵阻燃橡膠及其制備方法。為解決技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種無(wú)鹵阻燃橡膠，包括天然橡膠、氧化鋅、蒙脫土、硬脂酸、過(guò)氧化二異丙苯、促進(jìn)劑cz、抗老化劑rd，其特征在于，所述蒙脫土為三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土。所述原料的重量份為65～70份天然橡膠，2～4份氧化鋅，15～25份蒙脫土，1～2份硬脂酸，1～2份過(guò)氧化二異丙苯，0.5～0.8份促進(jìn)劑cz，0.3～0.5份抗老化劑rd。所述三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土為50～60份鋁基蒙脫土，20～22份十六烷基三甲基溴化銨，8～10份硝酸鎂，1～2份硝酸鋁和3～5份改性聚磷酸銨，在70～80℃下保溫反應(yīng)1～2h后離心分離、干燥粉碎制得。所述鋁基蒙脫土為8～10份三氯化鋁與50～60份鈉基蒙脫土超聲分散在去離子水中后靜置1～2h過(guò)濾、洗滌、干燥、粉碎、過(guò)篩制得。所述改性聚磷酸銨為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑kh-550改性的低聚合度聚磷酸銨。一種無(wú)鹵阻燃橡膠的制備方法，具體步驟為：s1.配置原料；s2.將原料加入混煉機(jī)中混煉8～10min，得混煉膠料；s3.將混煉膠料置于平板硫化機(jī)上，在170～180℃下，壓力為10～12mpa，進(jìn)行一次硫化15～20min，再轉(zhuǎn)入鼓風(fēng)干燥箱中，在200～210℃下二次硫化3～4h，得無(wú)鹵阻燃橡膠。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：本發(fā)明利用硅烷偶聯(lián)劑的羥基與聚磷酸銨表面的羥基反應(yīng)改性，制得阻燃效果好的改性聚磷酸銨，再以鈉基蒙脫土為原料，并與鋁離子進(jìn)行離子交換，再將鎂鋁與改性聚磷酸銨插入蒙脫土層間，制備層層組裝的具有三維互鎖結(jié)構(gòu)的層狀改性蒙脫土，最后與天然橡膠，氧化鋅等混煉硫化，即可制得無(wú)鹵阻燃橡膠，本發(fā)明利用三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土阻斷可燃?xì)怏w和氧氣的運(yùn)輸及燃燒產(chǎn)物逃離的作用，從而賦予天然橡膠優(yōu)異的阻燃性能，且可在燃燒過(guò)程中起到減少熱量釋放。具體實(shí)施方式量取1～2ml硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加入4～8ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%乙醇溶液中，在50～55℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌水解25～30min，再加入160～180g低聚合度聚磷酸銨，600～800ml無(wú)水乙醇，在60～65℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌50～60min，再在80～90℃下減壓蒸餾至干，得改性聚磷酸銨，稱取8～10g三氯化鋁加入500～600ml去離子水中，以200～300r/min攪拌5～10min，再加入50～60g鈉基蒙脫土，并以500w超聲波超聲分散30～40min，靜置1～2h后過(guò)濾得濾餅，用去離子水洗滌濾餅3～5次，將濾餅置于60～70℃干燥箱中干燥20～24h，再將干燥后的濾餅加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩，得鋁基蒙脫土，稱取50～60g鋁基蒙脫土加入500～600ml去離子水，在70～80℃恒溫水浴下攪拌30～40min，再加入20～22g十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)攪拌1～2h，得改性液，向改性液中加入8～10g硝酸鎂，1～2g硝酸鋁，3～5g改性聚磷酸銨，在25～30℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌30～40min，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液ph為11.0～11.5，在70～80℃下保溫反應(yīng)1～2h，得反應(yīng)液，將反應(yīng)液冷卻至室溫后裝入離心機(jī)中，以3000～4000r/min離心分離10～15min，取沉淀，用去離子水洗滌沉淀3～5次，將沉淀置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再將干燥后的沉淀加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩，得三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土，按重量份數(shù)計(jì)，取65～70份天然橡膠，2～4份氧化鋅，15～25份三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土，1～2份硬脂酸，1～2份過(guò)氧化二異丙苯，0.5～0.8份促進(jìn)劑cz，0.3～0.5份抗老化劑rd，加入混煉機(jī)中混煉8～10min，得混煉膠料，將混煉膠料置于平板硫化機(jī)上，在170～180℃下，壓力為10～12mpa，進(jìn)行一次硫化15～20min，再轉(zhuǎn)入鼓風(fēng)干燥箱中，在200～210℃下二次硫化3～4h，得無(wú)鹵阻燃橡膠。實(shí)例1量取1ml硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%乙醇溶液中，在50℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌水解25min，再加入160g低聚合度聚磷酸銨，600ml無(wú)水乙醇，在60℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌50min，再在80℃下減壓蒸餾至干，得改性聚磷酸銨，稱取8g三氯化鋁加入500ml去離子水中，以200r/min攪拌5min，再加入50g鈉基蒙脫土，并以500w超聲波超聲分散30min，靜置1h后過(guò)濾得濾餅，用去離子水洗滌濾餅3次，將濾餅置于60℃干燥箱中干燥20h，再將干燥后的濾餅加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩，得鋁基蒙脫土，稱取50g鋁基蒙脫土加入500ml去離子水，在70℃恒溫水浴下攪拌30min，再加入20g十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)攪拌1h，得改性液，向改性液中加入8g硝酸鎂，1g硝酸鋁，3g改性聚磷酸銨，在25℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌30min，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液ph為11.0，在70℃下保溫反應(yīng)1h，得反應(yīng)液，將反應(yīng)液冷卻至室溫后裝入離心機(jī)中，以3000r/min離心分離10min，取沉淀，用去離子水洗滌沉淀3次，將沉淀置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，再將干燥后的沉淀加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩，得三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土，按重量份數(shù)計(jì)，取65份天然橡膠，2份氧化鋅，15份三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土，1份硬脂酸，1份過(guò)氧化二異丙苯，0.5份促進(jìn)劑cz，0.3份抗老化劑rd，加入混煉機(jī)中混煉8min，得混煉膠料，將混煉膠料置于平板硫化機(jī)上，在170℃下，壓力為10mpa，進(jìn)行一次硫化15min，再轉(zhuǎn)入鼓風(fēng)干燥箱中，在200℃下二次硫化3h，得無(wú)鹵阻燃橡膠。實(shí)例2量取2ml硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加入6ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%乙醇溶液中，在53℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌水解28min，再加入170g低聚合度聚磷酸銨，700ml無(wú)水乙醇，在63℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌55min，再在85℃下減壓蒸餾至干，得改性聚磷酸銨，稱取9g三氯化鋁加入550ml去離子水中，以250r/min攪拌8min，再加入55g鈉基蒙脫土，并以500w超聲波超聲分散35min，靜置1h后過(guò)濾得濾餅，用去離子水洗滌濾餅4次，將濾餅置于65℃干燥箱中干燥22h，再將干燥后的濾餅加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩，得鋁基蒙脫土，稱取55g鋁基蒙脫土加入550ml去離子水，在75℃恒溫水浴下攪拌35min，再加入21g十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)攪拌1h，得改性液，向改性液中加入9g硝酸鎂，1g硝酸鋁，4g改性聚磷酸銨，在28℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌35min，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液ph為11.3，在75℃下保溫反應(yīng)1h，得反應(yīng)液，將反應(yīng)液冷卻至室溫后裝入離心機(jī)中，以3500r/min離心分離13min，取沉淀，用去離子水洗滌沉淀4次，將沉淀置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，再將干燥后的沉淀加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩，得三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土，按重量份數(shù)計(jì)，取68份天然橡膠，3份氧化鋅，20份三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土，1份硬脂酸，1份過(guò)氧化二異丙苯，0.6份促進(jìn)劑cz，0.4份抗老化劑rd，加入混煉機(jī)中混煉9min，得混煉膠料，將混煉膠料置于平板硫化機(jī)上，在175℃下，壓力為11mpa，進(jìn)行一次硫化18min，再轉(zhuǎn)入鼓風(fēng)干燥箱中，在205℃下二次硫化3h，得無(wú)鹵阻燃橡膠。實(shí)例3量取2ml硅烷偶聯(lián)劑kh-550，加入8ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%乙醇溶液中，在55℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌水解30min，再加入180g低聚合度聚磷酸銨，800ml無(wú)水乙醇，在65℃恒溫水浴下，繼續(xù)攪拌60min，再在90℃下減壓蒸餾至干，得改性聚磷酸銨，稱取10g三氯化鋁加入600ml去離子水中，以300r/min攪拌10min，再加入60g鈉基蒙脫土，并以500w超聲波超聲分散40min，靜置2h后過(guò)濾得濾餅，用去離子水洗滌濾餅5次，將濾餅置于70℃干燥箱中干燥24h，再將干燥后的濾餅加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩，得鋁基蒙脫土，稱取60g鋁基蒙脫土加入600ml去離子水，在80℃恒溫水浴下攪拌40min，再加入22g十六烷基三甲基溴化銨，繼續(xù)攪拌2h，得改性液，向改性液中加入10g硝酸鎂，2g硝酸鋁，5g改性聚磷酸銨，在30℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌40min，得混合液，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合液ph為11.5，在80℃下保溫反應(yīng)2h，得反應(yīng)液，將反應(yīng)液冷卻至室溫后裝入離心機(jī)中，以4000r/min離心分離15min，取沉淀，用去離子水洗滌沉淀5次，將沉淀置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，再將干燥后的沉淀加入粉碎機(jī)中粉碎，過(guò)200目篩，得三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土，按重量份數(shù)計(jì)，取70份天然橡膠，4份氧化鋅，25份三維互鎖結(jié)構(gòu)層狀改性蒙脫土，2份硬脂酸，2份過(guò)氧化二異丙苯，0.8份促進(jìn)劑cz，0.5份抗老化劑rd，加入混煉機(jī)中混煉10min，得混煉膠料，將混煉膠料置于平板硫化機(jī)上，在180℃下，壓力為12mpa，進(jìn)行一次硫化20min，再轉(zhuǎn)入鼓風(fēng)干燥箱中，在210℃下二次硫化4h，得無(wú)鹵阻燃橡膠。對(duì)實(shí)例1～3制得的無(wú)鹵阻燃橡膠和市售阻燃橡膠（對(duì)比例）進(jìn)行性能檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果如下表1：表1不同阻燃橡膠性能檢測(cè)項(xiàng)目對(duì)比例實(shí)例1實(shí)例2實(shí)例3氧指數(shù)（%）32.733.434.635.9自熄時(shí)間（s）30864硬度/邵a58666768斷裂伸長(zhǎng)率（%）391412427445壓縮永久變形率（%）25212319拉伸強(qiáng)度（mpa）18.621.422.325.8綜上所述，本發(fā)明制得的無(wú)鹵阻燃橡膠阻燃效果較好，同時(shí)制備過(guò)程簡(jiǎn)便，具有廣闊應(yīng)用前景。當(dāng)前第1頁(yè)12