一种无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物及其制备方法，该三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物由三元乙丙橡胶、聚丙烯、焦磷酸哌嗪、三聚氰胺焦磷酸盐、氧化锌、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、引发剂、硫化剂、橡胶软化油和润滑剂制备而成。其制备方法如下：1）EPDM、PP、焦磷酸哌嗪、MPP、ZnO、EPDM‑g‑MAH和润滑剂的混合分散；2）步骤1）的预混料的熔融挤出，造粒；3）步骤2）的预混料、引发剂、硫化剂和橡胶软化油的混合、挤出、造粒。本发明专利技术的三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物耐热，耐老化，力学性能和阻燃性能优异，可热塑性加工，生产过程简单，可广泛应用于对阻燃性要求较高的电线电缆外被。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物及其制备方法，属于热塑性动态硫化橡胶制备领域。
技术介绍
动态硫化工艺是指在橡胶和热塑性塑料熔融共混过程中使橡胶硫化，由于橡胶在硫化的同时也不断与热塑性塑料相混合，因此橡胶是作为分散相分布在热塑性塑料连续相中的。采用动态硫化工艺制备的热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯弹性体，硫化了的三元乙丙橡胶是以微米级均匀分散在聚丙烯基体中的，该弹性体不仅具有硫化三元乙丙橡胶的耐高温、耐老化、低永久压缩变形等优点，还具有聚丙烯材料可以热塑性加工、可回收使用的特点，可在很多领域代替传统热固性三元乙丙橡胶。热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯弹性体最早由美国孟山都(Monsanto)公司制造出来，其专利US4130535和US4311628分别以硫磺和酚醛树脂为交联剂制备得到了该弹性体。然而，该弹性体不具备阻燃性，其氧指数一般都小于18，无法应用在有阻燃要求的场合。目前，已经开发出具有阻燃性能的热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯，所使用的阻燃体系主要包括：溴/锑阻燃体系、红磷阻燃体系、金属氢氧化物阻燃体系等。溴/锑阻燃体系的阻燃效果好，但其在高温条件下燃烧时会产生大量有毒和有腐蚀性的气体；红磷阻燃效率高，但其易燃、受热加工时产生极毒的磷化氢，操作和使用时危害性大；金属氢氧化物无毒环保，但由于其阻燃机理是通过在加热过程中靠自身释放水分来达到抑制基体树脂燃烧的目的，因此其阻燃效率低，需要很大的添加量才能达到一定的阻燃效果，而添加量大时对基体树脂物理机械性能的损伤较大。常用的阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯的制备方法主要包括：双螺杆挤出机一步法、双螺杆挤出机三步法、开炼机/平板硫化机并用法等。双螺杆挤出机一步法，是将阻燃剂和其它物料一次共混挤出得到阻燃材料，由于三元乙丙橡胶熔体粘度大，在短暂的螺杆停留时间下不易分散均匀；双螺杆挤出机三步法，是根据配方组成，按照混合、动态硫化、再混合的方式，得到阻燃材料，可有效解决一步法存在的物料分散不均匀的问题，但其生产周期长，能耗高；开炼机/平板硫化机并用的方式，生产效率极低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物。本专利技术的另一目的在于提供一种无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物的制备方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物，其由以下质量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶：100份；聚丙烯：36.5～86.5份；焦磷酸哌嗪：20～40份；三聚氰胺焦磷酸盐：12～26份；氧化锌：1.5～3份；三元乙丙橡胶接枝马来酸酐：13～27份；引发剂：0.5～1份；硫化剂：4～8份；橡胶软化油：30～105.5份；润滑剂：1.5～3份。所述的三元乙丙橡胶为乙烯-丙烯-乙叉降冰片烯的三元共聚物，乙叉降冰片烯的含量为2.3wt％～5wt％。所述的聚丙烯为熔融指数11～20g/10min的无规聚丙烯，测试条件为230℃/2.16kg。所述的三元乙丙橡胶接枝马来酸酐中马来酸酐的含量≥0.6wt％。所述的引发剂为过氧化物。所述的过氧化物为过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮中的至少一种。所述的硫化剂为N，N′-间苯撑双马来酰亚胺。所述的润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸酯、硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉中的至少一种。上述无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：1)将三元乙丙橡胶、聚丙烯、焦磷酸哌嗪、三聚氰胺焦磷酸盐、氧化锌、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐和润滑剂加入高速混合机，混合均匀；2)将步骤1)混合好的物料转入双螺杆挤出机，熔融挤出，造粒；3)将步骤2)混合好的物料、引发剂和硫化剂加入高速混合机，混合均匀，再将物料转入双螺杆挤出机，加入橡胶软化油，挤出，造粒，得到无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物。所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比L/D为(48～60):1，螺杆转速为200～280rpm，挤出温度为80～200℃。本专利技术的有益效果是：本专利技术的无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物既保持了EPDM橡胶的耐热、耐老化、低压缩永久变形性，又可热塑性加工，且具有优异的力学性能和阻燃性能，生产过程简单易操作，可广泛应用于对阻燃性要求较高的电线电缆外被，例如汽车及炉具点火线外皮、电脑连接线外皮、海底电缆及高端信号传输电缆外皮等。1)本专利技术采用增容剂EPDM-g-MAH来改善基体树脂和阻燃剂之间的相容性，增容剂EPDM-g-MAH的酸酐基团分别与阻燃剂焦磷酸哌嗪和阻燃剂三聚氰胺焦磷酸盐的端羟基反应，生成EPDM-g-MAH-g-焦磷酸哌嗪和EPDM-g-MAH-g-MPP，增强了基体树脂EPDM、PP和阻燃剂焦磷酸哌嗪、MPP之间的界面粘合力，提高了EPDM、PP和阻燃剂之间的相容性；2)本专利技术采用N，N′-间苯撑双马来酰亚胺作为硫化剂对EPDM/PP组合物进行动态硫化，减少了传统过氧化物硫化剂对PP的降解作用；3)本专利技术采用焦磷酸哌嗪/MPP/ZnO配合的阻燃体系，添加量少，阻燃效率高，对基体树脂的性能影响小，不含卤素，无毒环保；4)本专利技术采用两步法制备EPDM/PP组合物，既可以保证阻燃剂的分散，又保证了EPDM的充分动态硫化和分散；5)本专利技术采用原位动态硫化的方法，在平行同向双螺杆挤出机里，BPO在挤出温度较低的螺杆前段提供自由基，引发形成EPDM大分子自由基，EPDM大分子自由基与N，N′-间苯撑双马来酰亚胺五元环上的双键加成，形成更大的大分子自由基，然后与其它自由基一起进行交联反应。附图说明图1为本专利技术的无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物的工艺流程图。具体实施方式一种无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物，其由以下质量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶：100份；聚丙烯：36.5～86.5份；焦磷酸哌嗪：20～40份；三聚氰胺焦磷酸盐：12～26份；氧化锌：1.5～3份；三元乙丙橡胶接枝马来酸酐：13～27份；引发剂：0.5～1份；硫化剂：4～8份；橡胶软化油：30～105.5份；润滑剂：1.5～3份。优选的，所述的三元乙丙橡胶(EPDM)为乙烯-丙烯-乙叉降冰片烯的三元共聚物，乙叉降冰片烯的含量为2.3wt％～5wt％。进一步优选的，所述的三元乙丙橡胶为日本三井公司二烯含量为2.3wt％的三元乙丙橡胶、美国埃克森美孚公司二烯含量为2.8wt％的三元乙丙橡胶、美国埃克森美孚公司二烯含量为4.2wt％的三元乙丙橡胶、美国陶氏公司二烯含量5wt％的三元乙丙橡胶中的至少一种。优选的，所述的聚丙烯(PP)为熔融指数11～20g/10min的无规聚丙烯，测试条件为230℃/2.16kg。进一步优选的，所述的聚丙烯为台塑(宁波)股份有限公司的熔融指数为15g/10min的无规共聚聚丙烯，测试条件230℃/2.16kg。优选的，所述的三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)中马来酸酐的含量≥0.6wt％。优选的，所述的引发剂为过氧化物。进一步优选的，所述的引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化苯甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物，其特征在于：其由以下质量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶：100份；聚丙烯：36.5～86.5份；焦磷酸哌嗪：20～40份；三聚氰胺焦磷酸盐：12～26份；氧化锌：1.5～3份；三元乙丙橡胶接枝马来酸酐：13～27份；引发剂：0.5～1份；硫化剂：4～8份；橡胶软化油：30～105.5份；润滑剂：1.5～3份。

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物，其特征在于：其由以下质量份的原料制备而成：三元乙丙橡胶：100份；聚丙烯：36.5～86.5份；焦磷酸哌嗪：20～40份；三聚氰胺焦磷酸盐：12～26份；氧化锌：1.5～3份；三元乙丙橡胶接枝马来酸酐：13～27份；引发剂：0.5～1份；硫化剂：4～8份；橡胶软化油：30～105.5份；润滑剂：1.5～3份。2.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶为乙烯-丙烯-乙叉降冰片烯的三元共聚物，乙叉降冰片烯的含量为2.3wt%～5wt%。3.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物，其特征在于：所述的聚丙烯为熔融指数11～20g/10min的无规聚丙烯，测试条件为230℃/2.16kg。4.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶接枝马来酸酐中马来酸酐的含量≥0.6wt%。5.根据权利要求1所述的无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯组合物，其特征在于：所述的引发剂为过氧化物。6.根据权利要求5所述的无卤阻燃热塑性动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芳，朱旭，
申请(专利权)人：广东省石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44