一种通用橡胶用阻燃导热剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术属于阻燃导热领域，具体涉及一种通用橡胶用阻燃导热剂，所述阻燃导热剂是先通过水热法制备海胆状四氧化三铁，再用KH

【技术实现步骤摘要】
一种通用橡胶用阻燃导热剂、其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于阻燃导热领域，具体涉及一种通用橡胶用阻燃导热剂、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、顺丁橡胶(BR)等橡胶都属于通用橡胶。通用橡胶被广泛应用于轮胎、电缆、汽车零部件、输送带等制品。然而通用橡胶材料极易燃烧，大部分通用橡胶的极限氧指数都不超过20％。并且通用橡胶材料是热的不良导体，这限制了其应用范围。
[0003]磷系阻燃剂被认为是一种高效阻燃剂，而且对环境的危害较小。在磷系阻燃剂中，二乙基次膦酸铝(ADP)是一种阻燃性能优异的无卤阻燃剂。在聚合物燃烧时，ADP会释放出含磷化合物，这种含磷化合物会转化成含磷自由基淬灭剂，从而提高聚合物的阻燃性能。但是需要较大的添加量才能达到一定的阻燃效果，这往往也使得胶料的力学性能变差，所以需要和其他阻燃剂一起协效。
[0004]硅烷偶联剂改性阻燃剂，能够有效的提高阻燃剂与复合材料之间的结合性。并且增强了阻燃剂之间的协同作用，有效的提高了复合材料的导热性能。
[0005]四氧化三铁通过不同的方法可以控制其生成不同的微观形貌。通过控制形成海胆状的四氧化三铁，将其加入到橡胶材料当中能形成三维导热通路，提高橡胶复合材料的导热性能。另外，经过焦磷酸表面改性过后的四氧化三铁，加入到通用橡胶材料当中，能与二乙基次磷酸铝有着良好的协同效果，提高橡胶复合材料的阻燃性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种阻燃导热性能优异的通用橡胶用阻燃导热剂。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种通用橡胶用阻燃导热剂，其特征在于：所述阻燃导热剂是先通过水热法制备海胆状四氧化三铁，再用KH
‑
550对其表面进行接枝改性，最后与焦磷酸反应制备而得。
[0008]本专利技术的另一目的是提供一种上述通用橡胶用阻燃导热剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009](a)将亚铁盐分散于甘油
‑
水溶液中，在水热反应釜中110
‑
150℃条件下反应12
‑
24h，制得海胆状FeOOH；
[0010](b)将海胆状FeOOH和葡萄糖分散在水中，在水热反应釜中160
‑
200℃条件下反应12
‑
24h，得到反应沉淀物，将沉淀物煅烧制得海胆状四氧化三铁；
[0011](c)将海胆状四氧化三铁分散于乙醇中，在60
‑
80℃条件下加入KH
‑
550并反应3
‑
5h，然后再加入焦磷酸反应1
‑
3h，过滤、洗涤沉淀、干燥，得到通用橡胶用阻燃导热剂。
[0012]具体地，所述步骤(a)中，甘油
‑
水溶液中，甘油与水的体积比为1：30
‑
50。所述亚铁盐为硫酸亚铁；亚铁盐的浓度为0.025
‑
0.035M。
[0013]所述步骤(b)中，海胆状FeOOH和葡萄糖的质量比为(0.5
‑
1.5g):1g。
[0014]所述步骤(b)中，所述煅烧是反应沉淀物在N2气氛中、700
‑
900℃条件下煅烧2
‑
4h，制得海胆状四氧化三铁。
[0015]所述步骤(c)中海胆状四氧化三铁、KH550、焦磷酸的质量摩尔比为10g:(0.05
‑
0.1)mol:(0.025
‑
0.05)mol。
[0016]本专利技术还提供了一种阻燃导热通用橡胶的制备方法，利用所述阻燃导热剂或上述方法制备的阻燃导热剂以及其他原料按照下述质量份数混炼制备而成：通用橡胶100份、ZnO 5份、硬脂酸2份、硫化促进剂NS 1.5
‑
2.5份、防老剂RD 1.5
‑
2.5份、炭黑30
‑
50份、硫磺1.5
‑
2.5份、二乙基次膦酸铝15
‑
20份、阻燃导热剂5
‑
15份。
[0017]所述通用橡胶是顺丁橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶中的至少一种。所述通用橡胶的混炼方法为：在密炼机中依次加入，通用橡胶，氧化锌、硬脂酸，防老剂、促进剂、炭黑、二乙基次磷酸铝、阻燃导热剂、硫磺；混炼均匀后在开炼机压制成片，用平板硫化机硫化，硫化压力为5MPa，硫化时间为10
‑
30min，硫化温度150
‑
170℃。
[0018]采用上述方案，将橡胶材料阻燃导热剂作为二乙基次膦酸铝的协效阻燃剂添加到橡胶材料中。在燃烧过程中所述阻燃导热剂能够和二乙基次膦酸铝有很好的协同作用，并且有较好的成炭能力，能够隔绝氧气和热量，阻燃剂集凝聚相阻燃和气相阻燃为一体，大大提高了橡胶复合材料的阻燃性能。同时，加入此阻燃导热剂，橡胶复合材料的导热性能也得以提高。
附图说明
[0019]图1为实施例1中试样一、二、三的热释放速率曲线；
[0020]图2为实施例1中试样一、二、三的热释放总量曲线。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步详述。实施例1一、阻燃导热剂的制备
[0022]a)海胆状FeOOH的制备：首先将浓度为0.025M的FeSO4·
7H2O分散在甘油
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水溶液中，其中溶剂为甘油：H2O体积比为1：30；然后将其转移到50mL水热反应釜中，在110℃下水热反应24h。用去离子水离心洗涤3次后，冷冻干燥后获得黄色粉末。
[0023]b)海胆状四氧化三铁的制备(UF)：1g FeOOH和2g葡萄糖放入15ml乙醇和35ml去离子水混合溶剂中超声。然后将其转移50ml水热反应釜中，在180℃水热反应12h。经过离心干燥。然后将获得的棕色粉末在马弗炉中氮气气氛中以10℃的升温速率至800℃，煅烧3h。待降至室温获得海胆状Fe3O4。
[0024]c)将10g海胆状四氧化三铁在150ml乙醇中分散，升温至70℃，搅拌30min。缓慢滴加0.05mol硅烷偶联剂(KH
‑
550)，然后缓慢的滴加10ml H2O。反应4h后，将0.025mol焦磷酸(PAA)溶于50ml乙醇中，缓慢滴加到溶液中，反应2h。之后过滤、洗涤产物，经过冷冻干燥后，获得阻燃导热剂。
[0025]d)阻燃导热顺丁橡胶复合材料的配方见表1。
表1实施例1阻燃导热顺丁橡胶复合材料的配方
[0026]试样三中海胆状四氧化三铁和KH
‑
550
‑
焦磷酸的共混比例是通过阻燃导热剂中的负载比计算得到。
[0027]混炼胶在155℃、5MPa的条件下硫化20min。二、性能测试
[0028]1.阻燃性能测试：微型量热仪测试按照ASTM D7309
‑
2007a标准进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通用橡胶用阻燃导热剂，其特征在于：所述阻燃导热剂是先通过水热法制备海胆状四氧化三铁，再用KH
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550对其表面进行接枝改性，最后与焦磷酸反应制备而得。2.一种如权利要求1所述通用橡胶用阻燃导热剂的制备方法，包括如下步骤：(a)将亚铁盐分散于甘油
‑
水溶液中，在水热反应釜中110
‑
150℃条件下反应12
‑
24h，制得海胆状FeOOH；(b)将海胆状FeOOH和葡萄糖分散在水中，在水热反应釜中160
‑
200℃条件下反应12
‑
24h，得到反应沉淀物，将沉淀物煅烧制得海胆状四氧化三铁；(c)将海胆状四氧化三铁分散于乙醇中，在60
‑
80℃条件下加入KH
‑
550并反应3
‑
5h，然后再加入焦磷酸反应1
‑
3h，过滤、洗涤沉淀、干燥，得到通用橡胶用阻燃导热剂。3.根据权利要求2所述通用橡胶用阻燃导热剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(a)中，甘油
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水溶液中，甘油与水的体积比为1：30
‑
50。4.根据权利要求2所述通用橡胶用阻燃导热剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(a)中，亚铁盐为硫酸亚铁,亚铁盐的浓度为0.025
‑
0.035M。5.根据权利要求2所述通用橡胶用阻燃导热剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(b)中，海胆状FeOOH和葡萄糖的质量比为(0.5
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1.5g)：1g。6.根据权利要求2所述通用橡胶用阻燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文总，钟迪，程鹏飞，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：