DOPO-LDH复合型阻燃剂及其制备方法和无卤阻燃三元乙丙橡胶材料及其应用技术

本发明专利技术涉及高分子材料生产技术领域，公开了一种DOPO‑LDH复合型阻燃剂及其制备方法和无卤阻燃三元乙丙橡胶材料及其应用，该阻燃剂为DOPO接枝镁铝型水滑石的复合型阻燃剂，制备该阻燃剂的方法包括：将DOPO与硅烷偶联剂进行桥联；然后在溶剂存在下，将桥联后得到的产物与镁铝型水滑石进行接触。采用由本发明专利技术前述方法制备得到的DOPO‑LDH复合型阻燃剂获得的无卤阻燃三元乙丙橡胶材料具有明显优异的机械性能和力学性能。

DOPO-LDH composite flame retardant and its preparation method and halogen-free flame retardant three ethylene propylene rubber material and its application

The invention relates to the technical field of polymer material production, and discloses a DOPO_LDH composite flame retardant, a preparation method thereof and a halogen-free flame retardant EPDM rubber material and its application. The flame retardant is a DOPO-grafted magnesium-aluminum hydrotalcite composite flame retardant. The method for preparing the flame retardant includes: feeding DOPO and silane coupling agent into the flame retardant. Then, in the presence of solvent, the bridged product is contacted with Mg-Al hydrotalcite. The halogen-free flame retardant EPDM rubber material obtained by the DOPO LDH composite flame retardant prepared by the above method of the invention has obvious excellent mechanical properties and mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
DOPO-LDH复合型阻燃剂及其制备方法和无卤阻燃三元乙丙橡胶材料及其应用
本专利技术涉及高分子材料生产
，具体地，涉及一种DOPO-LDH复合型阻燃剂、一种制备DOPO-LDH复合型阻燃剂的方法以及由该方法制备得到的DOPO-LDH复合型阻燃剂、一种无卤阻燃三元乙丙橡胶材料及其应用。
技术介绍
三元乙丙橡胶(EPDM)是乙烯-丙烯-非共轭二烯共聚物，具有良好的耐候性、电绝缘性、耐臭氧性和耐化学药品等性能。而EPDM的阻燃改性旨在克服EPDM的易燃性，改善其应用的安全性。目前商品化的阻燃EPDM材料主要采用溴-氧化锑的阻燃体系，但含卤阻燃剂由于燃烧过程会产生有毒有害的腐蚀性气体，正逐渐被新的环保法规所摒弃，因此近来无卤阻燃EPDM的研究广受关注。目前无卤阻燃EPDM材料大多采用添加环保型的氢氧化镁、氢氧化铝或同其它配合剂协同使用。由于氢氧化物阻燃效率低，例如氢氧化镁填充量高达200份才能使EPDM达到FV-0阻燃级别，此时，EPDM的物理性能尤其是断裂伸长率变得很差。文献(张琦等，纳米氢氧化镁橡胶复合材料的性能研究；橡胶工业,2004,第51卷:14～19页)报道了使用纳米氢氧化镁填充EPDM，其添加量为150份时氧指数可达到30％，但断裂伸长率也只有164％。为了降低阻燃剂添加量，提高其阻燃效率又研究添加少量硼酸锌作协效剂，例如130份氢氧化镁中添加10份硼酸锌，105份氢氧化铝中添加25份硼酸锌，所得的阻燃EPDM都可达到FV-0。但此时，阻燃剂添加总量依然较大；有现有技术研究表明，加入少量红磷可明显降低氢氧化物的添加量，但红磷的颜色限制了制品的使用范围。CN1903895A公开了一种无卤阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，将三元乙丙橡胶、金属氢氧化物、不饱和羧酸和过氧化物经共混、硫化制得无卤阻燃三元乙丙橡胶。使三元乙丙橡胶材料具备了良好的阻燃性，并较大幅度地提高了无卤阻燃三元乙丙橡胶的拉伸强度，但其在100份三元乙丙橡胶中需加入150份氢氧化镁。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的TPV材料撕裂强度和断裂伸长率较低且其中含有的阻燃剂含量高的缺陷，提供一种能够在较少用量的前提下获得较强的撕裂强度和断裂伸长率的无卤阻燃三元乙丙橡胶材料的DOPO-LDH复合型阻燃剂及其制备方法。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种DOPO-LDH复合型阻燃剂，该阻燃剂为DOPO接枝镁铝型水滑石的复合型阻燃剂。第二方面，本专利技术提供一种制备DOPO-LDH复合型阻燃剂的方法，该方法包括：将DOPO与硅烷偶联剂进行桥联；然后在溶剂存在下，将桥联后得到的产物与镁铝型水滑石进行接触。第三方面，本专利技术提供由前述方法制备得到的DOPO-LDH复合型阻燃剂。第四方面，本专利技术提供一种无卤阻燃三元乙丙橡胶材料，该材料由组分A、组分B和组分C组成，所述组分A为三元乙丙橡胶，所述组分B为本专利技术前述的DOPO-LDH复合型阻燃剂，所述组分C中含有活化剂、硫化剂和硫化促进剂。第五方面，本专利技术提供前述无卤阻燃三元乙丙橡胶材料作为橡胶材料的应用。采用由本专利技术前述方法制备得到的DOPO-LDH复合型阻燃剂获得的无卤阻燃三元乙丙橡胶材料具有明显优异的机械性能和力学性能，特别地，例如撕裂强度和断裂伸长率大。同时，在本专利技术的无卤阻燃三元乙丙橡胶材料中，DOPO-LDH复合型阻燃剂的用量相对于现有技术的阻燃剂的用量特别少。也就是说，本专利技术能够在较少用量的DOPO-LDH复合型阻燃剂前提下获得较强的撕裂强度和断裂伸长率的无卤阻燃三元乙丙橡胶材料。另外，本专利技术提供的前述无卤阻燃三元乙丙橡胶材料还具有优异的阻燃效果。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供了一种DOPO-LDH复合型阻燃剂，该阻燃剂为DOPO接枝镁铝型水滑石的复合型阻燃剂。本专利技术提供的前述DOPO-LDH复合型阻燃剂能够使得由其获得的无卤阻燃三元乙丙橡胶材料具有明显优异的机械性能和力学性能。优选地，该阻燃剂的接枝率为0.5-5％；更优选该阻燃剂的接枝率为1-3％。第二方面，本专利技术提供了一种制备DOPO-LDH复合型阻燃剂的方法，该方法包括：将DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)与硅烷偶联剂进行桥联；然后在溶剂存在下，将桥联后得到的产物与镁铝型水滑石进行接触。优选地，所述将DOPO与硅烷偶联剂进行桥联的条件包括：反应温度为80-300℃，反应时间为0.5-10h；更优选地，将DOPO与硅烷偶联剂进行桥联的条件包括：反应温度为120-200℃，反应时间为1-6h。优选地，所述将桥联后得到的产物与镁铝型水滑石(LDH)进行接触的条件包括：反应温度为80-160℃，反应时间为0.2-10h；更优选地，将桥联后得到的产物与镁铝型水滑石进行接触的条件包括：反应温度为100-140℃，反应时间为1-5h。优选地，所述硅烷偶联剂为KH560、KH550、KH570、KH590和Si-69中的至少一种；特别优选地，本专利技术的专利技术人发现，当所述硅烷偶联剂为KH570时，由此形成的DOPO-LDH复合型阻燃剂在制备无卤阻燃三元乙丙橡胶材料时，能够使得得到的无卤阻燃三元乙丙橡胶材料的撕裂强度和断裂伸长率更大。优选地，所述溶剂选自甲醇、乙醇和水中的至少一种。在本专利技术中，为了使得DOPO与硅烷偶联剂进行桥联时的反应更充分，优选先将所述DOPO加热至80-120℃，然后再与所述硅烷偶联剂进行接触以桥联。优选地，在本专利技术中，所述DOPO与硅烷偶联剂和镁铝型水滑石的用量重量比为1：0.8-2：10-60；更优选地，所述DOPO与硅烷偶联剂和镁铝型水滑石的用量重量比为1：1-1.5：15-40。根据第一种优选的具体实施方式，制备DOPO-LDH复合型阻燃剂的方法包括：1)将DOPO与硅烷偶联剂KH570进行桥联；2)将步骤1)得到的产物与水和乙醇混合以溶解；3)将步骤2)得到的产物与镁铝型水滑石进行接触。优选地，在所述第一种优选的具体实施方式中，在步骤2)中，所述步骤1)得到的产物与所述水的用量重量比为1：0.5-3。在所述第一种优选的具体实施方式中，所述DOPO-LDH复合型阻燃剂同时实现镁铝型水滑石(LDH)协效阻燃与表面增容改性，既利用有机磷阻燃剂DOPO催化成炭的凝聚相阻燃机理及KH570中Si-O结构的稳定炭层作用弥补LDH单一的阻燃模式，又利用DOPO-KH570在LDH表面的接枝反应，使无机粒子表面有机化，从而增加体系相容性，以获得综合性能优良的无卤阻燃三元乙丙橡胶材料。第三方面，本专利技术提供了由前述方法制备得到的DOPO-LDH复合型阻燃剂。第四方面，本专利技术提供了一种无卤阻燃三元乙丙橡胶材料，该材料由组分A、组分B和组分C组成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DOPO‑LDH复合型阻燃剂，该阻燃剂为DOPO接枝镁铝型水滑石的复合型阻燃剂。

【技术特征摘要】
1.一种DOPO-LDH复合型阻燃剂，该阻燃剂为DOPO接枝镁铝型水滑石的复合型阻燃剂。2.根据权利要求1所述的复合型阻燃剂，其中，该阻燃剂的接枝率为0.5-5％；优选为1-3％。3.一种制备DOPO-LDH复合型阻燃剂的方法，其特征在于，该方法包括：将DOPO与硅烷偶联剂进行桥联；然后在溶剂存在下，将桥联后得到的产物与镁铝型水滑石进行接触。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述将DOPO与硅烷偶联剂进行桥联的条件包括：反应温度为80-300℃，反应时间为0.5-10h；优选地，将DOPO与硅烷偶联剂进行桥联的条件包括：反应温度为120-200℃，反应时间为1-6h。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述将桥联后得到的产物与镁铝型水滑石进行接触的条件包括：反应温度为80-160℃，反应时间为0.2-10h；优选地，将桥联后得到的产物与镁铝型水滑石进行接触的条件包括：反应温度为100-140℃，反应时间为1-5h。6.根据权利要求3-5中任意一项所述的方法，其中，所述DOPO与硅烷偶联剂和镁铝型水滑石的用量重量比为1：0.8-2：10-60；优选地，所述DOPO与硅烷偶联剂和镁铝型水滑石的用量重量比为1：1-1.5：15-40。7.根据权利要求3-6中任意一项所述的方法，其中，所述硅烷偶联剂为KH560、KH550、KH570、KH590和Si-69中的至少一种；优选地，所述硅烷偶联剂为KH570；优选地，所述溶剂选自甲醇、乙醇和水中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕鹏飞，王超，李洪真，吴卫东，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11