一种阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法，通过对三元乙丙橡胶羟基化改性后，同羧基化POSS、金属氧化物、氮化硼等材料混合后制得阻燃三元乙丙橡胶，解决了现有技术中三元乙丙橡胶阻燃性差、力学性能弱等缺陷。力学性能弱等缺陷。力学性能弱等缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃三元乙丙橡胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶改性
，具体为三元乙丙橡胶中的阻燃改性领域。

技术介绍

[0002]三元乙丙橡胶（EPDM）是一种应用广泛的橡胶材料，通常由乙烯、丙烯与少量非共轭二烯烃共聚而成，且其具有化学稳定性高，耐热性、耐候性、耐臭氧性、耐化学腐蚀性优异等特性。EPDM已经广泛应用于汽车零部件、航空航天元件、耐热耐候胶管等领域。然而，EPDM材料制品的阻燃性欠佳，极限氧指数仅为17.8%左右，燃烧后几乎不形成残炭，这大大限制了其应用，为了扩大EPDM的应用范围，需要提高其阻燃性能。
[0003]无机金属水合物阻燃剂由于在燃烧时不产生有毒有害气体和烟尘，因此可以有效地降低燃烧的产烟量，但是无机金属水合物阻燃剂的阻燃效率很低，需要大量添加才会发挥出较好的阻燃效果，同时无机填料和高分子材料之间的相容性较低，使其添加后会发生团聚现象，导致材料的机械性能大幅降低。因此，探究新的EPDM材料的阻燃方法，对EPDM产业发展具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，解决
技术介绍
中所提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，按质量份计，包括以下步骤：（1）将100份的EPDM溶于二甲苯中，同2~5份的光引发剂混合后加热至80℃~100℃，加入5~20份巯基羟基化合物，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料；（2）添加5~10份POSS
‑
COOH于羟基改性EPDM材料中，混合均匀后加热至140~150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。
[0006]进一步地，所述POSS
‑
COOH的结构为：。
[0007]进一步地，所述巯基羟基化合物为巯基乙醇、巯基丙醇、巯基丁醇、巯基甘油中的一种或多种。
[0008]进一步地，POSS
‑
COOH是由八乙烯基倍半硅氧烷同偶氮二异丁腈共混均匀后，同巯
基丙酸反应后制得。
[0009]进一步地，步骤（2）中添加在POSS
‑
COOH和羟基改性EPDM材料混合均匀后添加10~30份无机金属氧化物或无机金属水合物。
[0010]进一步地，所述无机金属氧化物为氧化镁、氧化铝、氧化铜、氧化锌、氧化铁、氧化锡中的一种或多种，所述无机金属水合物为氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化锌、氢氧化铁、氢氧化锡中的一种或多种。
[0011]进一步地，搅拌均匀后添加了5
‑
10份多孔玻璃微珠和5
‑
10份氮化硼。
[0012]进一步地，所述氮化硼为剥离型表面羟基活化六方氮化硼。
[0013]进一步地，所述氮化硼为POSS
‑
COOH接枝剥离型表面羟基活化六方氮化硼。
[0014]一种阻燃三元乙丙橡胶，采用上述任一方法制得。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、在EPDM分子链中引入带有羟基的小分子化合物，可以破坏EPDM分子链的规整性，抑制EPDM在低温条件下的结晶趋势，提高EPDM制品的耐寒性能。
[0016]2、添加POSS
‑
COOH同羟基改性EPDM共混，POSS
‑
COOH中的羧基同改性EPDM材料中的羟基脱水成酯，起到了交联的作用，避免了硫磺的使用，降低了产品的VOC释放量，提升了产品的表面质量。
[0017]3、POSS
‑
COOH上的羧基可同添加的氢氧化镁材料反应，提高镁离子在橡胶中的分散效果，避免了橡胶材料力学性能恶化；进一步地，可以添加氧化锌、氧化铜、氧化铝等材料，提升产品的阻燃抑烟性能；同时，POSS
‑
COOH上的羧基可同后续添加的多孔玻璃微珠、氮化硼、钙粉等助剂的表面羟基反应，利用POSS的空间大位阻效应促进无机助剂的分散。
[0018]4、本申请使用的POSS
‑
COOH、氢氧化镁、氢氧化铝等均具有较好的阻燃效果，POSS在高温燃烧下生成的二氧化硅可以充当成瓷材料，同时后续添加多孔玻璃微珠、氮化硼等材料作为阻燃助剂，在高温燃烧的情况下，EPDM材料表面即可迅速形成类似于陶瓷一样坚硬的保护层，从而起到阻止火焰继续燃烧，提升产品的残炭率。
[0019]5、POSS在高温燃烧下生成的二氧化硅，可与六方氮化硼片材组成的热稳定凝聚屏障，用于传热和传质，可保护橡胶基体免于进一步燃烧，提升产品的阻燃效果。
附图说明
[0020]图1是本申请中巯基乙醇羟基改性EPDM的流程示意图。
[0021]图2是本申请中POSS
‑
COOH的结构式。
[0022]图3是本申请中POSS
‑
COOH同羟基改性EPDM接枝反应流程示意图。
[0023]图4是本申请中POSS
‑
COOH接枝改性EPDM材料与氧化镁/氢氧化镁反应示意图。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术实现的技术手段、区别特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0025]本专利技术实施例中所用的各种原料和试剂如无特别说明均为市售购买，份数无特殊说明均为质量份。
[0026]检测方法：在标准实验室环境下（23℃，55%）硬度测试参照GB/T 531.1执行，拉伸
强度、断裂伸长率等参数参照GB/T 528执行，压缩永久变形参照GB/T 7759.1执行，垂直燃烧级和极限氧指数参照GB/T 10707执行，烟密度等级参照GB 8624执行，表面质量判定采用肉眼观察室温下停放14天的胶片表面是否喷霜的方法，脆性温度参照GB/T 15256执行，气味等级判定参照中国机械工业联合会发布的T/CMIF 12标准执行。
[0027]POSS
‑
COOH的制备：以1mol八乙烯基倍半硅氧烷（OV
‑
POSS，CAS号：307531
‑
92
‑
6）为原料，同0.2mol的偶氮二异丁腈（AIBN）加入到3000ml的氯仿溶液中搅拌均匀后，升温至65摄氏度，添加10mol的巯基丙酸混合搅拌28h，分液后真空干燥制得羧基化POSS（记为POSS
‑
COOH）。
[0028]红外表征：1921cm
‑1处为羧酸中羟基的伸缩振动峰，1701 cm
‑1处为羧酸中碳氧双键的伸缩振动峰，1091 cm
‑1处为Si
‑
O
‑
Si的伸缩振动峰。
[0029]1H 核磁共振：1.09 ppm, 2.62 ppm, 2.73 ppm 和 2.80 ppm处的信号峰表明
‑
CH2CH2‑
S
‑
CH2CH2‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于，按质量份计，包括以下步骤：（1）将100份的EPDM溶于二甲苯中，同2~5份的光引发剂混合后加热至80℃~100℃，加入5~20份巯基羟基化合物，在紫外光照条件下发生点击反应，制得羟基改性EPDM材料；（2）添加5~10份POSS
‑
COOH于羟基改性EPDM材料中，混合均匀后加热至140~150℃交联成型，制得阻燃EPDM材料。2.根据权利要求1所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：所述POSS
‑
COOH的结构为：。3.根据权利要求1所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：所述巯基羟基化合物为巯基乙醇、巯基丙醇、巯基丁醇、巯基甘油中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于：POSS
‑
COOH是由八乙烯基倍半硅氧烷同偶氮二异丁腈共混均匀后，同巯基丙酸反应后制得。5.根据权利要求2所述的一种阻燃三元乙丙橡胶的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁康杰，刘义林，王军华，毛润东，
申请(专利权)人：台州耘智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：