一种阻燃型改性橡胶材料及其制备方法

本发明涉及改性橡胶，尤其涉及一种阻燃型改性橡胶材料及其制备方法。

背景技术：

1、天然橡胶广泛应用于汽车、飞机轮胎、胶带、胶管、防水材料，及胶鞋、手套、电器配件等，和人们的生活息息相关。天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，其主链均含有大量的碳、氢、氧等元素，受热熔化时易产生可燃气体，在高温时易与氧作用发生燃烧，并且会在燃烧过程中释放大量黑烟，因此天然橡胶的阻燃非常重要。为达阻燃目的，一般采用含卤聚合物和添加大量的含卤阻燃剂来实现橡胶阻燃性的提高。然而一旦发生火灾，含卤聚合物会产生大量烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成二次灾害，危及人们的生命财产安全。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种阻燃型改性橡胶材料及其制备方法，利用4a分子筛、有机蒙脱土、磷酸二丁酯与纳米填料等原料间的协同作用，实现了低阻燃剂掺量无卤阻燃型改性橡胶材料的制备。本发明所述无卤阻燃型改性橡胶材料包括以下重量份的原料：丁苯橡胶100份、氢氧化铝30-50份、碳酸钙20-30份、4a分子筛6-8份、有机蒙脱土10-20份、磷酸二丁酯3-5份、纳米填料20-30份、补强剂20-40份、促进剂5-10份、防老剂2-5份、软化剂2-5份、硫化剂2-5份。

2、进一步地，所述纳米填料为纳米氧化锌和/或纳米二氧化硅。

3、进一步地，所述纳米填料由纳米氧化锌与纳米二氧化硅按重量比为1:1的比例构成。

4、进一步地，所述促进剂为促进剂dm、促进剂ez中的一种或两种。

5、进一步地，所述补强剂为炭黑。

6、进一步地，所述防老剂为受阻酚防老剂。

7、进一步地，所述软化剂为石油树脂。

8、进一步地，所述硫化剂为不溶性硫磺。

9、本发明还提供了所述阻燃型改性橡胶材料的制备方法，具体包括以下步骤：

10、(1)将氢氧化铝、碳酸钙、4a分子筛混合均匀得到复合阻燃剂；

11、(2)将丁苯橡胶、补强剂、促进剂、软化剂、防老剂、纳米填料、复合阻燃剂进行混炼，充分混合后，薄通；

12、(3)加入有机蒙脱土、磷酸二丁酯、硫化剂进行返炼，得到阻燃型改性橡胶材料。

13、进一步地，所述混炼温度为100-150℃。

14、本发明中4a分子筛的添加能够降低橡胶的指数并延长橡胶开始燃烧的时间；有机蒙脱土能够与氢氧化铝、碳酸钙发挥协同作用，提高与氢氧化铝与碳酸钙的相容性，使橡胶阻燃性能提高并减少氢氧化铝与碳酸钙的用量，同时，有机蒙脱土还能在一定程度上提高橡胶的伸强度和拉断伸长率，改善其机械性能；纳米填料由于其具备较大的比表面积，进而具备较高的表面活化能，能够与橡胶分子紧密连接，提高胶分子链之间的作用力，并且因磷酸二丁酯的添加，对纳米填料的表面起到改性作用，使纳米填料起到连接作用，进一步提高阻燃剂的相容性，提高阻燃效果。

15、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

16、本发明通过原料间的协同作用，降低了复合阻燃剂的用量并提高了材料的机械性能，实现了低阻燃剂掺量无卤阻燃型改性橡胶材料的制备。

技术特征：

1.一种无卤阻燃型改性橡胶材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：丁苯橡胶100份、氢氧化铝30-50份、碳酸钙20-30份、4a分子筛6-8份、有机蒙脱土10-20份、磷酸二丁酯3-5份、纳米填料20-30份、补强剂20-40份、促进剂5-10份、防老剂2-5份、软化剂2-5份、硫化剂2-5份。

2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃型改性橡胶材料，其特征在于，所述纳米填料为纳米氧化锌和/或纳米二氧化硅。

3.根据权利要求2所述的一种无卤阻燃型改性橡胶材料，其特征在于，所述纳米填料由纳米氧化锌与纳米二氧化硅按重量比为1:1的比例构成。

4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃型改性橡胶材料，其特征在于，所述促进剂为促进剂dm、促进剂ez中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃型改性橡胶材料，其特征在于，所述补强剂为炭黑。

6.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃型改性橡胶材料，其特征在于，所述防老剂为受阻酚防老剂。

7.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃型改性橡胶材料，其特征在于，所述软化剂为石油树脂。

8.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃型改性橡胶材料，其特征在于，所述硫化剂为不溶性硫磺。

9.根据权利要求1-8任一项所述无卤阻燃型改性橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.据权利要求9所述的无卤阻燃型改性橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述混炼温度为100-150℃。

技术总结本发明提供了一种阻燃型改性橡胶材料及其制备方法，涉及改性橡胶技术领域。本发明所述阻燃型改性橡胶材料由丁苯橡胶、氢氧化铝、碳酸钙、4A分子筛、有机蒙脱土、磷酸二丁酯、纳米填料、补强剂、促进剂、防老剂、软化剂、硫化剂等原料构成。本发明利用4A分子筛、有机蒙脱土、磷酸二丁酯与纳米填料等原料间的协同作用，实现了低阻燃剂掺量无卤阻燃型改性橡胶材料的制备。技术研发人员：刘华刚,于辉,冯志新,朱青松,王楠受保护的技术使用者：北京电子科技职业学院技术研发日：技术公布日：2024/8/1