一種三元乙丙橡膠用無(wú)鹵阻燃母粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三元乙丙橡膠用無(wú)鹵阻燃母粒及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 三元乙丙橡膠（Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM)具有良好的耐熱和耐 臭氧性能，普遍用于制作汽車耐熱橡膠零部件、密封件、防水卷材等在靜態(tài)下使用的橡膠 制品。EPDM屬于非自補(bǔ)強(qiáng)性橡膠，通常所用到的EPDM材料都是加入過炭黑等補(bǔ)強(qiáng)劑進(jìn)行補(bǔ) 強(qiáng)后的產(chǎn)品，其具有較好的綜合性能，同時(shí)炭黑等惰性填料在EPDM中也可以起到降低成本 和改善加工工藝性能的作用。
[0003] 純膠的氧指數(shù)只有19%左右，加入炭黑補(bǔ)強(qiáng)后的EPDM阻燃性能也不行，在很多情 況下都是不能滿足阻燃要求的，為此必須開發(fā)具有阻燃性的三元乙丙橡膠材料，以滿足其 使用要求。含鹵體系阻燃劑雖具有優(yōu)良的阻燃性能，但燃燒時(shí)釋放出大量煙氣和有毒或腐 蝕性的鹵化氫，易造成"二次污染"和臭氧層破壞。無(wú)機(jī)磷系阻燃劑，例如紅磷，阻燃效率 高，添加很少的量就能達(dá)到阻燃要求，但存在易吸濕，加工危險(xiǎn)系數(shù)高等缺點(diǎn)。膨脹型阻燃 劑（IFR)的吸濕性較好，阻燃效果好，但阻燃效率和紅磷相比還是較低。氫氧化鋁和氫氧化 鎂類金屬氫氧化物阻燃劑的抑煙效果好，但阻燃效率極低，通常要達(dá)到阻燃級(jí)別添加量需 達(dá)到50% (重量）及以上。且橡膠的加工工藝通常是開煉后再硫化，直接在開煉過程中添加 粉末狀的阻燃劑會(huì)導(dǎo)致粉塵過大，且無(wú)法避免添加效率低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中制備阻燃三元乙丙橡膠材料時(shí)存在的各種問題，提供 一種三元乙丙橡膠用無(wú)鹵阻燃母粒。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供上述三元乙丙橡膠用無(wú)鹵阻燃母粒的制備方法。
[0006] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是： 一種三元乙丙橡膠用無(wú)鹵阻燃母粒，按重量百分比計(jì)，原料配方中包括以下組分：載體 樹脂5%~20%、復(fù)配阻燃體系75%~90%、抗氧劑0. 5%~3%、潤(rùn)滑劑2%~5%和表面改性劑 0. 5%~2%;其中，所述載體樹脂為熔融指數(shù)在1~20g/10min的線性低密度聚乙烯（LDPE) 或者熔融指數(shù)在2~20g/10min的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA)或者二者的混合；所述復(fù) 配阻燃體系由阻燃劑、成炭劑、抑煙劑和協(xié)效劑組成，阻燃劑和成炭劑按質(zhì)量比1~2:1構(gòu) 成主阻燃成分，抑煙劑和協(xié)效劑按質(zhì)量比3~5:1構(gòu)成輔阻燃成分，主阻燃成分與輔阻燃成 分的質(zhì)量比為2~3:1;所述阻燃劑為微膠囊化紅磷、微膠囊化聚磷酸銨、三聚氰胺磷酸類 化合物和三聚氰胺氰尿酸鹽（MCA)中的一種或幾種的組合。
[0007] 優(yōu)選地，所述成炭劑為季戊四醇籠狀磷酸酯（PEPA)、季戊四醇（PER)、雙季戊四醇 (DPER)、三嗪成炭劑（CFA)和焦磷酸哌嗪中的一種或幾種的混合。
[0008] 優(yōu)選地，所述抑煙劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁和層狀雙氫氧化物（LDH)中的一種或幾 種的混合。
[0009] 優(yōu)選地，所述協(xié)效劑為4A分子篩、碳納米管、石墨烯、可膨脹石墨（EG)、有機(jī)蒙脫 土、硅藻土、硼酸鋅和氧化鋅中的一種或多種的混合。
[0010] 優(yōu)選地，所述微膠囊化紅磷為密胺樹脂微膠囊化紅磷、酚醛樹脂微膠囊化紅磷、三 聚氰胺-甲醛樹脂微膠囊化紅磷、脲醛樹脂微膠囊化紅磷、氫氧化鎂微膠囊化紅磷、氫氧化 鋁微膠囊化紅磷和硼酸鋅微膠囊化紅磷中的一種或幾種的混合；其中，氫氧化鎂微膠囊化 紅磷、氫氧化鋁微膠囊化紅磷和硼酸鋅微膠囊化紅磷又稱為白度化紅磷。
[0011] 進(jìn)一步地，所述微膠囊化紅磷的粒徑范圍在200~3000目之間。
[0012] 優(yōu)選地，所述微膠囊化聚磷酸銨為密胺樹脂微膠囊化聚磷酸銨、脲醛樹脂微膠囊 化聚磷酸銨、三聚氰胺-甲醛樹脂微膠囊化聚磷酸銨、硅氧烷微膠囊化聚磷酸銨和環(huán)氧樹 脂微膠囊化聚磷酸銨中的一種或幾種的混合。所述聚磷酸銨（APP)的聚合度最好> 1000。
[0013] 優(yōu)選地，所述三聚氰胺磷酸類化合物為三聚氰胺磷酸鹽（MP)、三聚氰胺聚磷酸鹽 (MPP)和三聚氰胺焦磷酸鹽（MPOP)中的一種或幾種的混合。
[0014] 優(yōu)選地，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑B215中的一種或幾種的混 合；所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蠟、馬來酸酐接枝聚乙烯 蠟和硅酮粉中的一種或幾種的混合；所述表面改性劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯 偶聯(lián)劑和多聚硅氧烷表面改性劑中的一種或幾種的混合。
[0015] 上述三元乙丙橡膠用無(wú)鹵阻燃母粒的制備方法，包括如下步驟： (1) 將復(fù)配阻燃體系的各組分在70°C~90°C下干燥2~6小時(shí)； (2) 按配方比例，將經(jīng)過步驟（1)干燥后的復(fù)配阻燃體系各組分置于高混機(jī)中高速混 合，混合的同時(shí)向高混機(jī)內(nèi)的物料噴灑配方量的表面改性劑，得到阻燃混合料； (3) 將除復(fù)配阻燃體系外的其余組分混合均勻； (4) 將步驟（2)所得阻燃混合料的40%~60%和步驟（3)混合后所得物料從雙螺桿擠出 機(jī)的加料口加入，將步驟（2)所得阻燃混合料的剩余部分從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料口加入， 以100°C~150°C的加工溫度熔融共混，并以磨面熱切的方式造粒，得到所述的三元乙丙橡 膠用無(wú)鹵阻燃母粒。
[0016] 由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明三元乙丙橡膠用無(wú)鹵阻燃母粒具有外觀光滑，阻燃劑含量高，不掉渣等優(yōu)點(diǎn)，能 夠解決三元乙丙橡膠在開煉工藝中添加普通阻燃劑粉塵大的問題，提高開煉效率，增加加 工產(chǎn)能，并且對(duì)三元乙丙橡膠的硫化也沒有任何影響。本發(fā)明無(wú)鹵阻燃母粒的復(fù)配阻燃體 系，結(jié)合了無(wú)機(jī)磷阻燃劑、膨脹型阻燃劑和金屬氫氧化物阻燃劑的各自優(yōu)點(diǎn)，在擁有較高阻 燃效率的同時(shí)，還具有環(huán)保、抑煙、與橡膠基體的相容性好等特點(diǎn)，能夠保證EPDM橡膠的力 學(xué)性能。本發(fā)明三元乙丙橡膠用無(wú)鹵阻燃母粒適合大規(guī)模工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)；制備方法具有 效率尚、損耗小、能耗低和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但不限于這些實(shí)施例。
[0018] 本發(fā)明三元乙丙橡膠用無(wú)鹵阻燃母粒的具體制備方法如下： (1)將復(fù)配阻燃體系的各組分阻燃劑、成炭劑、抑煙劑和協(xié)效劑在80°C下干燥4小時(shí)； (2) 按配方比例，將經(jīng)過步驟（1)干燥后的復(fù)配阻燃體系各組分置于高混機(jī)中以 1400r/min的轉(zhuǎn)速高速混合10~15分鐘，混合的同時(shí)通過高混機(jī)內(nèi)的噴灑器向混合物料噴 灑配方量的表面改性劑，得到阻燃混合料； (3) 將除復(fù)配阻燃體系外的其余組分，即載體樹脂、抗氧劑和潤(rùn)滑劑，通過高混機(jī)混合 均勻； (4) 將步驟（2)所得阻燃混合料的40%~60%和步驟（3)混合后所得物料從雙螺桿擠 出機(jī)的加料口加入，將步驟（2)所得阻燃混合料的剩余部分從雙螺桿擠出機(jī)的側(cè)喂料口加 入，根據(jù)載體樹脂的物性特征將雙螺桿擠出機(jī)的加工溫度設(shè)定在l〇〇°C~150°C之間，經(jīng)熔 融共混，并以磨面熱切的方式造粒，再經(jīng)過冷卻和篩分工藝，最后得到本發(fā)明的三元乙丙橡 膠用無(wú)鹵阻燃母粒。
[0019] 上述制備方法中的磨面熱切是指聚合物從口模擠出后即被與模面貼合的旋轉(zhuǎn)刀 片切為粒子；這是一種能耗少、成粒效率高的造粒方法。
[0020] 實(shí)施例1 本實(shí)施例的EPDM用無(wú)鹵阻燃母粒的原料配方如下： 低密度聚乙烯（LDPE) 10份 密胺微膠囊化紅磷 12份 硅氧烷微膠囊化APP 18份 季戊四醇籠狀磷酸酯（PEPA) 20份 季戊四醇（PER) 10份 石墨烯 5. 5份 氫氧化鋁 20份 硬脂酸鈣 2份 硅烷偶聯(lián)劑 1份 抗氧劑168 0. 5份 抗氧劑1010 1份 實(shí)施例2 本實(shí)施例的EPDM用無(wú)鹵阻燃母粒的原料配方如下： 低密度聚乙烯（LDPE) 15份 酚醛樹脂微膠囊化紅磷 12份 密胺樹脂微膠囊化APP 18份 三嗪成炭劑 10份 雙季戊四醇（DPER) 15份 季戊四醇（PER) 5份 可膨脹石墨（EG) 6份 氫氧化鎂 20份 聚乙烯蠟 2. 5份 鈦酸酯偶聯(lián)劑 〇. 5份 抗氧劑B215 1份 實(shí)施例3 本實(shí)施例的EPDM用無(wú)鹵阻燃母粒的原料配方如下： 乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA) 10份 脲醛樹脂微膠囊化紅磷 12份 三聚氰胺聚磷酸