低煙阻燃粉末丁苯橡膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及橡膠領(lǐng)域，具體涉及一種低煙阻燃粉末丁苯橡膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，粉末丁苯橡膠（PSBR)是一種烴類橡膠，其主鏈上均含有大量的碳、氫 等元素，受熱熔化時易產(chǎn)生可燃?xì)怏w，在高溫時易與氧作用發(fā)生燃燒，造成其氧指數(shù)低，阻 燃性能較差，帶來了潛在的火災(zāi)危害性。目前，我國工業(yè)上普遍采用含鹵阻燃劑制備阻燃橡 膠，其優(yōu)點在于具有較高的阻燃性，缺點是燃燒時產(chǎn)生大量煙霧和毒性物質(zhì)，造成人呼吸困 難，其危害性往往比燃燒產(chǎn)生的后果更為嚴(yán)重，是火災(zāi)中致人傷亡的首要危險因素。近年 來，隨著人們對材料防火安全性能的要求越來越高，開發(fā)研制新型低煙、高阻燃的橡膠材料 已勢在必行。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，有關(guān)橡膠材料的低煙、阻燃研究主要是通過添加阻燃劑和抑煙劑的 方法來制備。ZL200810057092. 1公開了一種通過加入聚磷酸銨、硼酸鋅、納米無機物、白炭 黑等，制備出一種耐油、耐熱的膨脹型阻燃橡膠。ZL200610051860. 3公開了一種在SEBS彈 性體中加入納米無機物、氮-磷復(fù)合阻燃劑、分散劑等，制備出一種膨脹型低煙無鹵熱塑性 阻燃橡膠。ZL200410018246.8公開了一種由馬來酸酐或甲基丙烯酸接枝丙烯腈苯乙烯共聚 物做為增溶劑，通過添加無鹵主阻燃劑和硅系輔助助燃劑來制備無鹵低煙阻燃聚碳酸酯/ 丙烯腈丁苯樹脂的方法。ZL96116942.7公開了一種以無鹵阻燃劑氫氧化鋁（鎂）、三氧化 二銻和磷系阻燃劑相互配合使用，通過混煉共混工藝，制備出環(huán)保型阻燃橡膠地板的方法。 然而上述阻燃橡膠的抑煙性和阻燃性仍不能滿足人們的需求。
[0004] 在此基礎(chǔ)上，有必要開發(fā)出一種低煙阻燃粉末丁苯橡膠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明一方面提供了一種低煙阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法，該制備方法的具體 的制備步驟為：（1)功能化可膨脹石墨的制備：以可膨脹石墨質(zhì)量為1〇〇份計，將1~4份 硅烷偶聯(lián)劑和50~100份水、5~10份乙醇加入到聚合爸中攪拌混合5~IOmin;然后加 入100份可膨脹石墨，攪拌混合10~30min后加入5~15份聚2, 6-二溴苯醚，攪拌、加熱， 待聚合釜溫度達(dá)到60~90°C時，加入0. 1~0. 3份催化劑，攪拌反應(yīng)5~IOh;然后調(diào)節(jié)體 系pH值為2~6,再加入5~10份極性膠乳攪拌混合30~60min;脫水、干燥、研磨得到功 能化可膨脹石墨；（2)低煙阻燃粉末丁苯橡膠的制備：以丁苯膠乳質(zhì)量為100份計，取100 份丁苯膠乳和3~12份功能化可膨脹石墨、50~100份水加入到凝聚爸里攪拌混合10~ 30min，然后升溫至40~60°C時，依次加入1~5份隔離劑、2~6份凝聚劑，用緩沖劑調(diào)節(jié) 體系PH值為8~13時進(jìn)行凝聚，凝聚完成后升溫至70~80°C時攪拌10~30min進(jìn)行熟 化，然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到低煙阻燃粉末丁苯橡膠產(chǎn)品。
[0006] 進(jìn)一步地，可膨脹石墨的粒徑為20ym~200ym。
[0007] 進(jìn)一步地，可膨脹石墨的粒徑為30ym~100ym。
[0008] 進(jìn)一步地，極性膠乳選自氯丁膠乳、丁腈膠乳、羧基丁苯膠乳、羧基丁腈膠乳中的 一種。
[0009] 進(jìn)一步地，極性膠乳為羧基丁苯膠乳。
[0010] 進(jìn)一步地，硅烷偶聯(lián)劑選自y-氨丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三 甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-P-氨乙基-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、y-甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-P-(氨乙基）-y-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧 基硅烷中的一種或多種。
[0011] 進(jìn)一步地，催化劑選自碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一 種。
[0012] 進(jìn)一步地，丁苯膠乳是由共輒二烯烴化合物和芳基乙烯類化合物通過乳液聚合 共聚而成，共輒二烯烴化合物為C4類共輒二烯烴化合物，芳基乙烯類化合物選自苯乙烯、 a-甲基苯乙稀、2-苯丙稀、乙基苯乙烯及它們的衍生物。
[0013] 進(jìn)一步地，隔離劑選自硬脂酸鉀、硬脂酸鈉、油酸鉀、油酸鈉、合成脂肪酸鉀、合成 脂肪酸鈉中的一種或多種。
[0014] 進(jìn)一步地，凝聚劑選自氯化鈉、氯化鎂、氯化鐵、氯化鈣、硫酸鎂、硫酸鋁、明礬中的 一種或多種。
[0015] 本發(fā)明另一方面提供了一種低煙阻燃粉末丁苯橡膠，該低煙阻燃粉末丁苯橡膠具 有以下結(jié)構(gòu)：
R為Q~C12烷基，n為50~200〇
[0017] 進(jìn)一步地，R為Y-氨丙基或Y-(甲基丙烯酰氧）丙基。
[0018] 進(jìn)一步地，制備方法包括以下步驟：S1，以重量份計，將1~4份的硅烷偶聯(lián)劑、 50~100份的水、5~10份的乙醇、100份的可膨脹石墨、5~15份的聚2, 6-二溴苯醚、 0. 1~0. 3份的催化劑以及5~10份的極性膠乳混合后，進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到功能化可膨脹 石墨；S2,以重量份計，將100份的丁苯膠乳和3~12份的功能化可膨脹石墨、50~100份 的水、1~5份的隔離劑、2~6份的凝聚劑混合后，依次進(jìn)行凝聚反應(yīng)和熟化反應(yīng)，得到低 煙阻燃粉末丁苯橡膠。
[0019] 進(jìn)一步地，步驟Sl包括：Sll，以重量份計，將1~4份的硅烷偶聯(lián)劑、50~100份 的水、5~10份的乙醇、100份的可膨脹石墨以及5~15份的聚2, 6-二溴苯醚混合后，得到 第一待反應(yīng)體系；S12,在溫度為60~90°C時，向第一待反應(yīng)體系中加入0. 1~0.3份的催 化劑，并調(diào)節(jié)PH調(diào)至2~6,得到第二待反應(yīng)體系；以及S13,向第二待反應(yīng)體系中加入5~ 10份的極性膠乳，進(jìn)行聚合反應(yīng)，依次進(jìn)行脫水、干燥、研磨后，得到功能化可膨脹石墨。
[0020] 進(jìn)一步地，步驟S2包括：S21，以丁苯膠乳質(zhì)量為100份計，將100份的丁苯膠乳、 3~12份的功能化可膨脹石墨、50~100份的水、1~5份的隔離劑以及2~6份的凝聚 劑，進(jìn)行混合，并用緩沖劑將PH調(diào)至8~13,進(jìn)行凝聚反應(yīng)，得到凝聚產(chǎn)物；S22,將凝聚產(chǎn) 物在70~80°C下進(jìn)行熟化反應(yīng)10~30min，得到熟化產(chǎn)物；以及S23,對熟化產(chǎn)物依次進(jìn) 行洗滌、脫水、干燥，得到低煙阻燃粉末丁苯橡膠。
[0021] 進(jìn)一步地，可膨脹石墨的粒徑為20ym~200ym，優(yōu)選為30ym~100ym。
[0022] 進(jìn)一步地，極性膠乳選自氯丁膠乳、丁腈膠乳、羧基丁苯膠乳和羧基丁腈膠乳中的 一種或多種；優(yōu)選地，的極性膠乳為羧基丁苯膠乳；更優(yōu)選地，硅烷偶聯(lián)劑選自Y_氨丙基 三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N--氨乙 基-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-|3-(氨乙 基）-T-氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一種或多種；進(jìn)一步優(yōu)選地，的 催化劑選自碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或多種。
[0023] 進(jìn)一步地，的丁苯膠乳是由共輒二烯烴化合物和芳基乙烯類化合物通過乳液聚合 共聚而成；共輒二烯烴化合物為C4類共輒二烯烴化合物，芳基乙烯類化合物選自苯乙烯、 a-甲基苯乙烯、2-苯丙烯、乙基苯乙烯、苯乙烯的衍生物、a-甲基苯乙烯的衍生物、2-苯 丙烯的衍生物以及乙基苯乙烯的衍生物；優(yōu)選地，的隔離劑選自硬脂酸鉀、硬脂酸鈉、油酸 鉀、油酸鈉、合成脂肪酸鉀和合成脂肪酸鈉中的一種或多種；更優(yōu)選地，的凝聚劑選自氯化 鈉、氯化鎂、氯化鐵、氯化鈣、硫酸鎂、硫酸鋁和明礬中的一種或多種。
【附圖說明】
[0024] 構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0025] 圖1示出了可膨脹石墨涂覆反應(yīng)過程示意圖；其中，EG是指可膨脹石墨，R為(；~ C12烷基，n為50~200。
【具體實施方式】
[0026]列舉以下實施例和對比例來說明本發(fā)明的發(fā)明效果，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 僅限于這些實施例和對比例中。
[0027] 本發(fā)明目的在于提供一種最大煙密度小于90、氧指數(shù)大于47%的低發(fā)煙、高阻燃 型粉末丁苯橡膠的制備方法。該發(fā)明首先采用硅烷偶聯(lián)劑對可膨脹石墨（EG)進(jìn)行處理，隨 后加入聚2, 6-二溴苯醚阻燃劑發(fā)生共聚反應(yīng)，在EG顆粒表面形成一層有機硅/聚醚共聚 物，然后再加入極性膠乳包覆改性制備出功能化可膨脹石墨。將功能化可膨脹石墨和丁苯 膠乳直接混合凝聚成粉。該方法使得可膨脹石墨和阻燃劑有機的成為一個整體，在膠乳包 覆層的作用下明顯地改善與橡膠材料的相容性，解決在橡膠基體中的分散不均的問題，賦 予了粉末丁苯橡膠低發(fā)煙性和高效阻燃的特點。
[0028] 本發(fā)明所述的"份"均是指質(zhì)量份。
[0029] 本發(fā)明一方面提供了一種低煙阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法，具體的制備步驟 為：
[0030] (1)功能化可膨脹石墨：以可膨脹石墨質(zhì)量為100份計，將1~4份硅烷偶聯(lián)劑和 50~100份水、5~10份乙醇加入到聚合爸中攪拌混合5~IOmin;然后加入100份可膨脹 石墨，攪拌混合10~30min后加入5~15份聚2, 6-二溴苯醚，攪拌、加熱，待聚合爸溫度 達(dá)到60~90°C時，加入0. 1~0. 3份催化劑，攪拌反應(yīng)5~IOh;反應(yīng)后用酸調(diào)節(jié)體系pH 值為2~6,再加入5~10份極性膠乳攪拌混合30~60min;脫水、干燥、研磨得到功能化 可膨脹石墨。
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