一种阻燃导热丁苯橡胶复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃导热丁苯橡胶复合材料及其制备方法，其包括按重量份数计的如下原料：丁苯橡胶100份；可膨胀石墨微胶囊15份；补强剂45

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃导热丁苯橡胶复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术为阻燃导热材料领域，具体涉及一种阻燃导热丁苯橡胶复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]丁苯橡胶有着良好的物理性能和化学性能，被广泛应用于轮胎和输送带等制品。但是丁苯橡胶极其容易燃烧并且热导率低，从而限制了其应用范围。因此开发一种具有阻燃和导热功能的丁苯橡胶复合材料具有重要意义。
[0003]可膨胀石墨作为一种膨胀型阻燃添加剂，具有低烟和低成本等优点，被广泛用于橡胶、塑料和涂料等材料的阻燃。在燃烧过程中，可膨胀石墨受热会迅速膨胀，形成一个巨大蠕虫状的膨胀炭层，从而提高复合材料的阻燃性能。但是，一方面可膨胀石墨受热膨胀的炭层过于疏松，阻燃性能有限；另一方面由于可膨胀石墨的疏水性以及可膨胀石墨与基体相容性差等问题，严重影响复合材料的力学性能。有机聚合物包覆可膨胀石墨的方法可以增加其与天然橡胶之间的相容性。但是现有的包覆技术所选用壁材多为导热系数小的有机聚合物，虽然可以提高可膨胀石墨与天然橡胶之间的相容性，但是会使天然橡胶的导热性能变差，增加了天然橡胶因积热发生火灾的危险性。

技术实现思路

[0004]基于上述现有技术所存在的问题，本专利技术的目的在于开发一种阻燃导热丁苯橡胶复合材料，通过选用羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯单体作为囊壳材料，并选用导热绝缘的氮化硼掺杂囊壳，制备具有优异的阻燃和导热性能的可膨胀石墨微胶囊，从而提高丁苯橡胶复合材料的阻燃和导热性能。
[0005]为实现目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种阻燃导热丁苯橡胶复合材料，包括按重量份数计的如下原料：
[0007]丁苯橡胶100份；
[0008]可膨胀石墨微胶囊15份；
[0009]补强剂45
‑
55份；
[0010]硫磺1
‑
2份；
[0011]促进剂2
‑
4份；
[0012]硬脂酸1
‑
2份；
[0013]氧化锌2
‑
10份；
[0014]防老剂RD 1
‑
1.5份。
[0015]进一步地，所述可膨胀石墨微胶囊是以可膨胀石墨为囊芯，以羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯单体为囊壳材料在可膨胀石墨的表面原位聚合，并在原位聚合的同时进行氮化硼掺杂，从而形成微胶囊。所述可膨胀石墨微胶囊的具体制备方法为：
[0016]将氮化硼分散在含偶氮二异丁晴的羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯溶液中，再加入可
膨胀石墨并搅拌至混合均匀，获得反应液；将所述反应液转移至含十二烷基硫酸钠的去离子水中，磁力搅拌1
‑
3h形成预乳液；将所述预乳液超声1
‑
3h，形成微乳液；最后，将所述微乳液在70
‑
110℃条件下油浴反应6
‑
10h，离心洗涤干燥，获得可膨胀石墨微胶囊。
[0017]进一步地：氮化硼与羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯溶液的质量比为1：2
‑
4，可膨胀石墨的质量为氮化硼和羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯溶液总质量的2
‑
4倍；可膨胀石墨与去离子水的用量比为12～40g：400mL。
[0018]进一步地：所述羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯溶液中，偶氮二异丁晴的质量百分比为1
‑
2wt.％。所述含十二烷基硫酸钠的去离子水中，十二烷基硫酸钠的质量百分比为2
‑
4wt.％。
[0019]进一步地：所述补强剂选自炭黑、碳酸钙、白炭黑和碳纤维中的一种或多种混合物。所述促进剂选自促进剂NS和促进剂M中的一种或多种混合物。
[0020]本专利技术所述阻燃导热丁苯橡胶复合材料的制备方法为：在密炼机中依次加入丁苯橡胶、硬脂酸、氧化锌、防老剂RD、可膨胀石墨微胶囊、补强剂、促进剂、硫磺，混炼均匀后在开炼机压制成片，用平板硫化机硫化，获得阻燃导热丁苯橡胶复合材料。硫化条件为：温度155
‑
165℃，压力5
‑
8MPa，时间15
‑
20min。
[0021]与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0022]本专利技术以可膨胀石墨为囊芯，以羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯单体作为囊壳材料，并选用导热绝缘的氮化硼掺杂囊壳，通过原位聚合方法制得可膨胀石墨微胶囊。可膨胀石墨微胶囊中含有有机磷酸酯和无机氮化硼，将其与丁苯橡胶共混作为轮胎的基材，可以显著提高丁苯橡胶复合材料的阻燃和导热性能：一方面，通过可膨胀石墨和有机磷酸酯协效提高丁苯橡胶的阻燃性能；另一方面，氮化硼掺杂微胶囊可膨胀石墨在基体中形成导热通路，改善丁苯橡胶的导热性能，避免轮胎使用过程中热量的聚集。
附图说明
[0023]图1为实施例2制备的可膨胀石墨微胶囊的SEM图。
[0024]图2中(A)和(B)分别是试样三和试样四的HRR曲线和THR曲线。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。
[0026]实施例1
[0027]本实施例按如下步骤制备丁苯橡胶复合材料：
[0028]1、可膨胀石墨微胶囊的制备
[0029]称取2g六方氮化硼纳米片分散在4g羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(含1wt.％偶氮二异丁晴)溶液中，再加入12g可膨胀石墨并搅拌至混合均匀，获得反应液；将反应液转移至400mL去离子水(含有2wt.％十二烷基硫酸钠)中，磁力搅拌1h形成预乳液；将预乳液超声1h，形成微乳液；最后，将微乳液转移至三颈烧瓶中，110℃条件下油浴反应6h，离心洗涤干燥，获得可膨胀石墨微胶囊。
[0030]2、丁苯橡胶复合材料的制备
[0031]按照表1的试样配方，在密炼机中依次加入丁苯橡胶、硬脂酸、氧化锌、防老剂RD、
可膨胀石墨微胶囊、补强剂、促进剂和硫磺；混炼均匀后在开炼机压制成片，用平板硫化机硫化，获得丁苯橡胶复合材料试样，硫化条件为：温度155℃，压力8MPa，时间20min。
[0032]表1试样一与试样二的配方表(重量份)
[0033]样品名/质量份试样一试样二丁苯橡胶100100补强剂白炭黑5555防老剂RD11硬脂酸11氧化锌55促进剂NS22硫磺1.51.5可膨胀石墨微胶囊\15
[0034]对橡胶复合材料进行如下性能测试：极限氧指数测试按照GB 10707
‑
2008进行；在室温下使用TC3100热导率仪测试热导率。表2显示了试样一和试样二的极限氧指数LOI、热导率。由此可见，本专利技术添加可膨胀石墨微胶囊的橡胶复合材料具有良好的阻燃性能和导热性能。
[0035]表2试样一与试样二的性能测试数据
[0036]样品LOI(％)热导率(W/m
·
K)试样一19.40.3691试样二27.10.6833
[0037]实施例2
[0038]本实施例按如下步骤制备丁苯橡胶复合材料：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃导热丁苯橡胶复合材料，其特征在于，包括按重量份数计的如下原料：丁苯橡胶100份；可膨胀石墨微胶囊15份；补强剂45
‑
55份；硫磺1
‑
2份；促进剂2
‑
4份；硬脂酸1
‑
2份；氧化锌2
‑
10份；防老剂RD 1
‑
1.5份。2.如权利要求1所述的阻燃导热丁苯橡胶复合材料，其特征在于，所述可膨胀石墨微胶囊是以可膨胀石墨为囊芯，以羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯为囊壳材料在可膨胀石墨的表面原位聚合，并在原位聚合的同时进行氮化硼掺杂，从而形成微胶囊。3.如权利要求2所述的阻燃导热丁苯橡胶复合材料，其特征在于，所述可膨胀石墨微胶囊的制备方法为：将氮化硼分散在含偶氮二异丁晴的羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯溶液中，再加入可膨胀石墨并搅拌至混合均匀，获得反应液；将所述反应液转移至含十二烷基硫酸钠的去离子水中，磁力搅拌1
‑
3h形成预乳液；将所述预乳液超声1
‑
3h，形成微乳液；最后，将所述微乳液在70
‑
110℃条件下油浴反应6
‑
10h，离心洗涤干燥，获得可膨胀石墨微胶囊。4.如权利要求3所述的阻燃导热丁苯橡胶复合材料，其特征在于：氮化硼与羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯溶液的质量比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文总，程鹏飞，丁丁，张智慧，边子唯，张祎，周耀成，贾若楠，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：