一种高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料，其原料按重量份包括：EPDM 100‑300份、聚丙烯20‑80份、热塑性聚氨酯弹性体40‑100份、SEBS 15‑30份、有机磷酸酯25‑40份、膨胀石墨2‑20份、纳米粘土5‑15份、碳酸钙1‑15份、相容剂5‑15份、硫化剂0.2‑5份、活性锌氧粉1‑5份、抗氧剂1‑3份、紫外线吸收剂1‑3份、加工油20‑100份、润滑剂2‑6份。本发明专利技术所制备得到的热塑性硫化橡胶材料具有强度高，阻燃性好，耐久性强，韧性良好的优点，同时，无卤，低毒，环保。

High efficiency environmental protection flame retardant thermoplastic vulcanization rubber material and preparation method thereof

The invention discloses a high-efficiency flame retardant thermoplastic vulcanized rubber material, the raw materials by weight: EPDM 100 300 copies, 80 copies, 20 polypropylene thermoplastic polyurethane elastomer 40 100, SEBS 15 30 copies, 40 copies, 25 organic phosphate expanded graphite 2 20 copies, 15 copies, 5 clay nano calcium carbonate 1 15 compatibilizers, 5 15 copies, 5 copies, 0.2 curing agent active zinc oxide powder 1 5 copies, 3 copies, antioxidant 1 ultraviolet absorbent 1 3 copies, 100 copies, 20 processing oil lubricants 2 6. The thermoplastic vulcanized rubber material prepared by the invention has the advantages of high strength, good flame retardancy, good durability and good toughness, and has the advantages of no halogen, low toxicity and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料及其制备方法
本专利技术涉及橡胶材料
，特别涉及一种高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料及其制备方法。
技术介绍
热塑性硫化橡胶具有良好的弹性和耐压缩变形性，耐环境、耐老化性相当于乙丙橡胶，同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。热塑性硫化橡胶体可在－60℃-135℃温度范围内使用，热塑性硫化橡胶体使用时不需要硫化，可直接通过吹塑等方式加工成型，能缩短加工工艺流程，降低加工成本。目前市场上越来越多的产品均使用热塑性硫化橡胶材料。美国专利US4311628/0272871A1公开了制备热塑性硫化橡胶的方法，所述的弹性体为乙丙橡胶，树脂为聚丙烯，硫化体系是酚醛树脂硫化剂、二水合氯化亚锡为硫化促进剂采用动态硫化技术制备出热塑性硫化橡胶，但是该硫化橡胶的强度、阻燃以及柔韧性能相对较差，还不能满足大部分橡胶产品的性能要求。
技术实现思路
基于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提出了一种高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料及其制备方法，由此所制备得到的热塑性硫化橡胶材料具有强度高，阻燃性好，耐久性强，韧性良好的优点，同时，无卤，低毒，环保。本专利技术提出的一种高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料，其原料按重量份包括：EPDM100-300份、聚丙烯20-80份、热塑性聚氨酯弹性体40-100份、SEBS15-30份、有机磷酸酯25-40份、膨胀石墨2-20份、纳米粘土5-15份、碳酸钙1-15份、相容剂5-15份、硫化剂0.2-5份、活性锌氧粉1-5份、抗氧剂1-3份、紫外线吸收剂1-3份、加工油20-100份、润滑剂2-6份。优选地，所述EPDM是由40-60wt％的第三单体为亚乙烯基降冰片烯的E型三元乙丙橡胶、10-30wt％的第三单体为双环戊二烯的D型三元乙丙橡胶和20-40wt％的第三单体为1，4-己二烯的H型三元乙丙橡胶组成。优选地，所述聚丙烯是由20-35wt％的均聚聚丙烯和65-80wt％的无规聚丙烯共聚物组成；优选地，所述无规聚丙烯共聚物是由80-95wt％的丙烯单体和5-20wt％的具有2-12个碳原子的其它不饱和烯烃单体共聚形成。优选地，所述有机磷酸酯为壳聚糖改性磷酸酯，其制备方法包括：将甘油进行聚合反应得到聚合甘油后，加入三氯氧磷进行取代反应得到聚合甘油磷酸酯酰氯，再加入壳聚糖继续进行取代反应后得到所述壳聚糖改性磷酸酯。优选地，所述壳聚糖改性磷酸酯的制备方法包括：按重量份将甘油10份加热至230-270℃，在氮气保护的条件下，加入氢氧化钠作为催化剂进行聚合反应，反应2-4h后冷却至室温，过滤，洗涤得到聚合甘油；将所述聚合甘油和三氯氧磷25-32份加入无水乙腈中搅拌均匀，在氮气保护的条件下，升温至50-60℃，加入无水三氯化铝作为催化剂进行取代反应，反应1-2h后蒸馏去除溶剂，洗涤，干燥，得到聚合甘油磷酸酯酰氯；将所述聚合甘油磷酸酯酰氯加入甲磺酸中，再加入壳聚糖8-36份搅拌均匀，在氮气保护的条件下，升温至40-60℃进行取代反应，反应2-4h后过滤，洗涤，干燥，得到所述壳聚糖改性磷酸酯。优选地，所述纳米粘土为蒙脱土、囊脱石、膨润土、富铬绿脱石、锂蒙脱石、皂石、锌蒙脱石、麦羟硅钠石、水羟硅钠石、硅镁石、蛭石、高岭土、水滑石中的一种或者多种的组合。优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝聚苯乙烯中的一种或者多种的组合。优选地，所述硫化剂是由硫化剂和硫化助剂组成；硫化剂为酚醛树脂或过氧化物；当采用酚醛树脂作为硫化剂时，硫化助剂为金属卤化物；当采用过氧化物作为硫化剂，硫化助剂为氰酸酯类、二乙烯苯类或丙烯酸酯类。优选地，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和/或三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯；优选地，所述紫外线吸收剂为2-(2′-羟基-3′，5′-双(a，a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑和/或2-(2′-羟基-3′，5′-二叔丁基苯基)-5-氯化苯并三唑；优选地，所述加工油为石蜡油和/或环烷油；优选地，所述润滑剂为硅酮粉和/或乙烯基双硬脂酰胺。一种高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料的制备方法，包括：将EPDM、热塑性聚氨酯弹性体、SEBS、有机磷酸酯、膨胀石墨、纳米粘土、碳酸钙、相容剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、加工油和润滑剂加入密炼机中密炼均匀，再送入单螺杆挤出机中挤出造粒，得到橡胶母粒；将所述橡胶母粒和聚丙烯、硫化剂、活性锌氧粉加入高混机中混合20-30min，再转移至双螺杆挤出机中塑炼，拉条，冷却，切粒，得到所述高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料，其中，螺杆长径比为55-64，喂料转速为30-80rpm，螺杆转速为300-500rpm，加工温度为160-250℃。本专利技术中，所述热塑性硫化橡胶材料采用特定配比的E型三元乙丙橡胶、D型三元乙丙橡胶和H型三元乙丙橡胶作为三元乙丙橡胶的来源，使其拉伸强度、弯曲模量都处于一个合理的状态，可获得优异的耐永久变形；高比例的聚丙烯、热塑性弹性体和SEBS的加入，在和三元乙丙橡胶复配时，可以大大改善橡胶材料本身的柔韧性，并具有非常优异的加工性能性能。此外，为了提高所述材料的阻燃性能，本专利技术中在硫化橡胶的基础上，还加入由有机磷酸酯、膨胀石墨和纳米粘土组成的高效复配阻燃剂系统，其中，有机磷酸酯通过聚合甘油作为中间体与三氯氧磷进行取代酯化反应后，其上存在的磷酰氯的结构可以与壳聚糖进行反应，由此得到的壳聚糖改性磷酸酯上包含大量的极性基团，可以对引入的纳米粘土进行良好分散，利用加热或光照固化后不仅可以对聚合物基体进行良好相容，而且当组合物暴露于很高温度环境时，在原位形成玻璃样的保护性层状结构，其与膨胀石墨的膨胀作用产生协同作用，膨胀材料将形成焦炭结构，从而对聚合基体提供非常有效的复合阻燃基质；并且壳聚糖改性磷酸酯作为有机成分，与橡胶分子结合力较强，其本身作为很好的成炭剂，也可迅速在材料表面形成碳层，即可形成一种阻燃和协效于一体的高效天然高分子基阻燃剂，可以有效提高橡胶材料的阻燃效率；本专利技术中还加入了特定配比的硫化剂体系，以有机过氧化物交联体系作为硫化剂，可以有效地控制交联材料的交联程度和均匀性能，使三元乙丙橡胶在与聚烯烃等的熔融共混过程实现动态硫化，从而改善了所述橡胶材料的机械力学性能和致密度，增强材料的耐热、抗氧化性能；加入一定含量的抗氧剂、紫外线吸收剂、加工油以及润滑剂则使得所述橡胶材料具有良好的加工性能和抗热老化性能，所述制备得到的橡胶材料不但力学等性能极好，而且还可以回收循环使用，符合循环经济理念。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1一种高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料，其原料按重量份包括：EPDM100份、聚丙烯80份、热塑性聚氨酯弹性体40份、SEBS30份、有机磷酸酯25份、膨胀石墨20份、纳米粘土5份、碳酸钙15份、相容剂5份、硫化剂5份、活性锌氧粉1份、抗氧剂3份、紫外线吸收剂1份、加工油100份、润滑剂2份；其中，所述EPDM是由40wt％的第三单体为亚乙烯基降冰片烯的E型三元乙丙橡胶、30wt％的第三单体为双环戊二烯的D型三元乙丙橡胶和30wt％的第三单体为1，4-己二烯的H型三元乙丙橡胶组成；所述聚丙烯是由20wt％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：EPDM 100‑300份、聚丙烯20‑80份、热塑性聚氨酯弹性体40‑100份、SEBS 15‑30份、有机磷酸酯25‑40份、膨胀石墨2‑20份、纳米粘土5‑15份、碳酸钙1‑15份、相容剂5‑15份、硫化剂0.2‑5份、活性锌氧粉1‑5份、抗氧剂1‑3份、紫外线吸收剂1‑3份、加工油20‑100份、润滑剂2‑6份。

【技术特征摘要】
1.一种高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：EPDM100-300份、聚丙烯20-80份、热塑性聚氨酯弹性体40-100份、SEBS15-30份、有机磷酸酯25-40份、膨胀石墨2-20份、纳米粘土5-15份、碳酸钙1-15份、相容剂5-15份、硫化剂0.2-5份、活性锌氧粉1-5份、抗氧剂1-3份、紫外线吸收剂1-3份、加工油20-100份、润滑剂2-6份。2.根据权利要求1所述的高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述EPDM是由40-60wt％的第三单体为亚乙烯基降冰片烯的E型三元乙丙橡胶、10-30wt％的第三单体为双环戊二烯的D型三元乙丙橡胶和20-40wt％的第三单体为1，4-己二烯的H型三元乙丙橡胶组成。3.根据权利要求1或者2所述的高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述聚丙烯是由20-35wt％的均聚聚丙烯和65-80wt％的无规聚丙烯共聚物组成；优选地，所述无规聚丙烯共聚物是由80-95wt％的丙烯单体和5-20wt％的具有2-12个碳原子的其它不饱和烯烃单体共聚形成。4.根据权利要求1-3任一项所述的高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述有机磷酸酯为壳聚糖改性磷酸酯，其制备方法包括：将甘油进行聚合反应得到聚合甘油后，加入三氯氧磷进行取代反应得到聚合甘油磷酸酯酰氯，再加入壳聚糖继续进行取代反应后得到所述壳聚糖改性磷酸酯。5.根据权利要求4所述的高效环保阻燃热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述壳聚糖改性磷酸酯的制备方法包括：按重量份将甘油10份加热至230-270℃，在氮气保护的条件下，加入氢氧化钠作为催化剂进行聚合反应，反应2-4h后冷却至室温，过滤，洗涤得到聚合甘油；将所述聚合甘油和三氯氧磷25-32份加入无水乙腈中搅拌均匀，在氮气保护的条件下，升温至50-60℃，加入无水三氯化铝作为催化剂进行取代反应，反应1-2h后蒸馏去除溶剂，洗涤，干燥，得到聚合甘油磷酸酯酰氯；将所述聚合甘油磷酸酯酰氯加入甲磺酸中，再加入壳聚糖8-36份搅拌均匀，在氮气保护的条件下，升温至40-60...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁建兵，
申请(专利权)人：天长市康宁甘油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34