低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法技术

本发明专利技术目的在于提供一种最大烟密度小于130、氧指数大于40％的低烟、高阻燃型粉末丁苯橡胶的制备方法。该发明专利技术采用丁苯胶乳分别与三卤苯基烯丙基碳酸酯和极性单体接枝聚合改性，而后用水溶性高分子对无机抑烟剂进行包覆改性，最后将功能化抑烟剂与接枝改性的丁苯胶乳混合后直接凝聚成粉的方法。该方法解决了无机抑烟剂在丁苯胶乳基质中的分散性差，易发生团聚、迁移和析出等问题，明显地提高了无机抑烟剂的抑烟效果。

【技术实现步骤摘要】
低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法
本专利技术涉及一种阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，具体涉及一种功能化抑烟剂和阻燃剂接枝改性丁苯胶乳的低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法。
技术介绍
众所周知，粉末丁苯橡胶（PSBR）是一种烃类橡胶，其主链上均含有大量的碳、氢等元素，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，造成其氧指数低，阻燃性能较差，由此带来了潜在的火灾危害性，限制了PSBR在矿井、电子、电器工业、汽车、飞机、轮船等领域里的应用。目前，我国工业上普遍采用含卤阻燃剂制备阻燃橡胶，其优点在于具有较高的阻燃性，缺点是燃烧时产生大量烟雾和毒性物质，造成人呼吸困难，其危害性往往比燃烧产生的后果更为严重，是火灾中致人伤亡的首要危险因素。近年来，随着全球安全环保意识的日益加强，人们对防火安全性及制品的阻燃性能的要求越来越高，开发研制新型低烟、高阻燃的燃橡胶材料已成为研究热点。现有技术中，有关橡胶材料的低烟、高阻燃研究主要是通过添加无机阻燃剂和有机阻燃剂的方法来制备。如：ZL96116942.7公开了一种以无卤阻燃剂氢氧化铝（镁）、三氧化二锑和磷系阻燃剂相互配合使用，通过混炼共混工艺，制备出低烟、低毒、阻燃性能好的环保型阻燃橡胶地板。ZL201010136235.5公开了一种采用有机磷系阻燃剂三芳基磷酸酯和有机改性纳米蒙脱土复配制备的高效、环保型阻燃剂，并以10～15wt%添加量应用到天然橡胶体系中，制备绿色环保阻燃橡胶材料。CN1324885A公开了一种采用甲基丙烯酸(MAA)或丙烯酸(AA)等不饱和羧酸改性无机阻燃填料，制备阻燃性能优良的无卤阻燃橡胶材料。张保卫等研究发现氢氧化铝通过硅烷偶联剂改性和粒径微细化处理能有效地提高丁苯橡胶的氧指数。《氢氧化铝在丁苯橡胶中的阻燃性研究》（特种橡胶制品，2003,24(2):15～17）。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种最大烟密度小于130、氧指数大于40％的低烟、高阻燃型粉末丁苯橡胶的制备方法。无机抑烟剂表面具有较强的极性和亲水性，同非极性丁苯胶乳相容性差，界面难以形成良好的粘接．在丁苯胶乳基质中的分散性差，易发生团聚、迁移和析出等现象，影响了抑烟效果。为了解决这一问题，该专利技术采用丁苯胶乳分别与三卤苯基烯丙基碳酸酯和极性单体接枝聚合改性，而后用水溶性高分子对无机抑烟剂进行包覆改性，最后将功能化抑烟剂与接枝改性的丁苯胶乳混合后直接凝聚成粉的方法。本专利技术所述的“份”均是指质量份。本专利技术的一种低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，具体的制备步骤为：（1）功能化抑烟剂的制备：以抑烟剂质量为100份计，将1～5份硅烷偶联剂和100～200份水、5～10份乙醇加入到聚合釜中搅拌混合均匀，用酸调节体系pH值为4～6，然后加入100份抑烟剂，搅拌混合10～30min；再加入5～25份水溶性高分子，搅拌混合1～3h；脱水、干燥、研磨得到功能化抑烟剂。（2）阻燃型接枝胶乳的制备：以丁苯胶乳质量为100份计，在聚合釜中首先加入100～200份去离子水、然后依次加入100份丁苯胶乳、1～10份乳化剂、0.1～1.0份分子量调节剂，用氮气置换后，紧接着先加入10～20份三卤苯基烯丙基碳酸酯接枝单体，搅拌、加热，待聚合釜温度达到40～60℃时加入0.1～0.3份引发剂，反应3～6h后，加入1～5份的极性单体和0.01～0.1份引发剂，继续反应1～2h后，加入0.1～0.5份终止剂，制得阻燃型接枝丁苯胶乳；（3）阻燃型粉末丁苯橡胶的制备：以阻燃接枝丁苯胶乳质量为100份计，取100份阻燃型接枝胶乳和10～30份功能化抑烟剂、50～100份水加入到凝聚釜里搅拌混合10～30min，然后升温至40～60℃时，依次加入2～5份隔离剂、2～6份凝聚剂，用缓冲剂调节体系pH值为8～11，升温至70～90℃时搅拌10～30min进行熟化，然后经洗涤、脱水、干燥得到低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶产品。本专利技术所述的抑烟剂可以是氢氧化镁[Mg(OH)2]、氢氧化铝[Al(OH)3]、氢氧化钙、水滑石[Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O]、铝酸钙[3CaO·Al2O3·6H2O]、碳酸钙中的至少一种，优选氢氧化铝。本专利技术所述的水溶性高分子可以是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、4-聚乙烯吡叮、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或几种，优选聚甲基丙烯酸羟乙酯，其加入量为5～25份，优选10～20份。本专利技术所述的硅烷偶联剂可以选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-560）、乙烯基三乙氧基硅烷（A-151）、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（KH-602）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH-792）、乙烯基三甲氧基硅烷（A-171）中的一种或多种。本专利技术所述的酸可以选自草酸、盐酸、硫酸、磷酸、稀硝酸中的一种或多种，优选草酸，其酸的质量浓度为0.03%～0.1%。本专利技术所述的三卤苯基烯丙基碳酸酯结构式如下：式中：X是卤素元素为溴、氯。三卤苯基烯丙基碳酸酯可以是三溴苯基烯丙基碳酸酯、三氯苯基烯丙基碳酸酯中的一中，优选三溴苯基烯丙基碳酸酯。本专利技术所述的极性单体选自丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、马来酸酐(MAH)、丙烯酰胺(AM)中的一种，优选丙烯酰胺(AM)接枝丁苯胶乳（SBR-g-AM），接枝率1.0%～4.0%。本专利技术所述的引发剂选自过硫酸钾、二叔丁基过氧化氢（TBHP）、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷（BPDH）、二叔丁基过氧化物（DTBP）、过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化苯甲酰（BPO）中的一种，优选DCP，其加入量为0.01～0.3份。本专利技术所述的丁苯胶乳是由共轭二烯烃化合物和芳基乙烯类化合物通过乳液聚合共聚而成。共轭二烯烃化合物为C4类共轭二烯烃化合物。芳基乙烯类化合物可以是苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-苯丙烯、乙基苯乙烯及它们的衍生物。其中丁苯胶乳的固含量为20～45w%。本专利技术对所采用的乳化剂、隔离剂、凝聚剂、缓冲剂等均不做特别限定，均可以采用本领域通用的常规助剂，其加入量也是本领域技术人员根据胶乳的用量可以计算得到的常规用量，本专利技术也不做特殊限定。如本专利技术所述的乳化剂为本领域技术人员所公知，可以是阴离子乳化剂和非离子乳化剂中的一种或多种。如：可以选自脂肪酸皂、松香酸皂、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸脂中的一种或多种，优选十二烷基苯磺酸钠。本专利技术所述的隔离剂可以选自硬脂酸钾、硬脂酸钠、油酸钾、油酸钠、合成脂肪酸钾、合成脂肪酸钠中的一种或多种。本专利技术所述的凝聚剂可以选自一价金属盐、二价金属盐、二价金属盐中的一种或多种。例如：氯化钠、氯化镁、氯化铁、氯化钙、硫酸镁、硫酸铝、明矾中的一种或多种。本专利技术所述的缓冲剂可以选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氨水、碳酸氢铵中的一种，优选氢氧化钠。本专利技术首先对无机抑烟剂表面进行功能化，通过采用硅烷偶联剂和水溶性高分子处理，在抑烟剂粒子表面可以形成紧密的水溶性高分子包覆层，由于水溶性高分子具有多羟基强氢键特点，从而在粒子表面形成多羟基强氢键。另外通过极性单体丙烯酰胺(AM)接枝改性丁苯胶乳，在其表面形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，具体的制备步骤为：（1）功能化抑烟剂的制备：以抑烟剂质量为100份计，将1～5份硅烷偶联剂和100～200份水、5～10份乙醇加入到聚合釜中搅拌混合均匀，调节体系pH值为4～6，然后加入100份抑烟剂，搅拌混合10～30min；再加入5～25份水溶性高分子，搅拌混合1～3h；脱水、干燥、研磨得到功能化抑烟剂；（2）阻燃型接枝胶乳的制备：以丁苯胶乳质量为100份计，在聚合釜中首先加入100～200份去离子水、然后依次加入100份丁苯胶乳、1～10份乳化剂、0.1～1.0份分子量调节剂，用氮气置换后，紧接着先加入10～20份三卤苯基烯丙基碳酸酯接枝单体，搅拌、加热，待聚合釜温度达到40～60℃时加入0.1～0.3份引发剂，反应3～6h后，加入1～5份的极性单体和0.01～0.1份引发剂，继续反应1～2h后，加入0.1～0.5份终止剂，制得阻燃型接枝丁苯胶乳；（3）阻燃型粉末丁苯橡胶的制备：以阻燃接枝丁苯胶乳质量为100份计，取100份阻燃型接枝胶乳和10～30份功能化抑烟剂、50～100份水加入到凝聚釜里搅拌混合10～30min，然后升温至40～60℃时，依次加入2～5份隔离剂、2～6份凝聚剂，调节体系pH值为8～11，升温至70～90℃时搅拌10～30min进行熟化，然后经洗涤、脱水、干燥得到低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶产品。...

【技术特征摘要】
1.一种低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，具体的制备步骤为：(1)功能化抑烟剂的制备：以抑烟剂质量为100份计，将1～5份硅烷偶联剂和100～200份水、5～10份乙醇加入到聚合釜中搅拌混合均匀，调节体系pH值为4～6，然后加入100份抑烟剂，搅拌混合10～30min；再加入5～25份水溶性高分子，搅拌混合1～3h；脱水、干燥、研磨得到功能化抑烟剂；(2)阻燃型接枝胶乳的制备：以丁苯胶乳质量为100份计，在聚合釜中首先加入100～200份去离子水、然后依次加入100份丁苯胶乳、1～10份乳化剂、0.1～1.0份分子量调节剂，用氮气置换后，紧接着先加入10～20份三卤苯基烯丙基碳酸酯接枝单体，搅拌、加热，待聚合釜温度达到40～60℃时加入0.1～0.3份引发剂，反应3～6h后，加入1～5份的极性单体和0.01～0.1份引发剂，继续反应1～2h后，加入0.1～0.5份终止剂，制得阻燃型接枝丁苯胶乳；(3)阻燃型粉末丁苯橡胶的制备：以阻燃接枝丁苯胶乳质量为100份计，取100份阻燃型接枝胶乳和10～30份功能化抑烟剂、50～100份水加入到凝聚釜里搅拌混合10～30min，然后升温至40～60℃时，依次加入2～5份隔离剂、2～6份凝聚剂，调节体系pH值为8～11，升温至70～90℃时搅拌10～30min...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树毅，赵燕，王新，董万卓，郑红兵，文善雄，王月霞，翟云芳，朱晶，魏绪玲，艾纯金，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11