一种具有双网络结构的阻燃氯丁橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有双网络结构的阻燃氯丁橡胶及其制备方法，该阻燃氯丁橡胶按质量份计，由包括以下组分的原料制得：氯丁橡胶100份，氢氧化镁15~40份，同时含有硼酸键和氨基的硫化剂0.5~2份，抗氧剂1~2份。本发明专利技术的阻燃氯丁橡胶具有由共价键和动态键构成的双重交联网络，交联网络中动态键在拉伸过程中的断裂和重组，赋予氯丁橡胶良好的力学性能。最后，氢氧化镁的加入也提高了氯丁橡胶的阻燃性能。该方法获得氯丁橡胶具有优异的综合性能，具有广泛的应用前景。的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双网络结构的阻燃氯丁橡胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及阻燃橡胶，具体地，涉及一种具有双网络结构的阻燃氯丁橡胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]氯丁橡胶（CR）是由2
‑
氯丁二烯单体通过自由基聚合而得到一种极性的合成橡胶。由于氯丁橡胶的高分子链上存在着大量的C
‑
Cl键，使氯丁橡胶具有一系列的优异性能，如强度大，回弹性高，使用温度范围较宽等基本的物理机械性能，同时还具有耐溶剂，耐磨损，阻燃、耐老化等优异的综合特性。因此氯丁橡胶已经被广泛的应用在汽车零部件、矿山传输带等各个领域。
[0003]橡胶高分子链的结构特征是选择硫化剂的基础，由于氯丁橡胶的高分链中大部分碳碳双键连接有氯元素，采用传统的硫磺进行硫化氯丁橡胶效率低，硫化效果差。目前氯丁橡胶通常采用氧化锌和氧化镁复配（金属氧化物）进行硫化，同时加入硫化促进剂，进一步提高硫化速度和有效交联点密度。CN 107365439 B专利报道采用含有咪唑结构单元的咪唑类化合物作为氯丁橡胶的硫化剂，利用咪唑环上处于间位的氮原子的反应特性实现氯丁橡胶的交联。另外采用过氧化物、三聚硫氰酸等硫化体系也被应用氯丁橡胶。综合分析现有氯丁橡胶的硫化方法，可以发现氯丁橡胶硫化后形成了单一的共价键交联网络，不易于对氯丁橡胶的性能调控，制约了高性能氯丁橡胶材料的应用推广。
[0004]综合分析氯丁橡胶的交联机理，可以发现氯丁橡胶的硫化反应基本都是利用高分子链中的烯丙基氯基团参与的反应，如经典的氧化锌和氧化镁作为硫化剂，硫化后形成了含有醚基团的交联键或者是由碳碳键构成的交联键，共同的特点是形成的交联网络全部由共价键构成，不利于氯丁橡胶性能调控。此外，氯丁橡胶阻燃性能一般通过添加阻燃剂实现，而阻燃剂加入一般会牺牲材料的力学性能。

技术实现思路

[0005]针对上述氯丁橡胶共价交联网络导致的力学性能不易调控、阻燃剂的加入牺牲了氯丁橡胶力学性能的问题，本专利技术提供了一种具有双网络结构的阻燃氯丁橡胶及其制备方法，该氯丁橡胶构建了由共价键和动态键构成的双重交联网络，具有优异的力学性能和良好的阻燃性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种具有双网络结构的阻燃氯丁橡胶，该阻燃氯丁橡胶按质量份计，由包括以下组分的原料制得：氯丁橡胶100份，氢氧化镁15~40份，同时含有硼酸键和氨基的硫化剂0.5~2份，抗氧剂1~2份。
[0007]本专利技术利用同时含有硼酸键和氨基的硫化剂与氯丁橡胶之间的反应形成的交联单元，构筑动态交联网络（动态键交联反应式参见图1，从图1可以看出：通过氨基与氯丁橡胶中烯丙基氯反应，实现了含有动态键（硼酸酐）的交联结构，可以调整橡胶的网络交联结构）；利用氢氧化镁与氯丁橡胶间的交联反应形成的交联单元，构筑共价键交联网络。在拉
伸时，交联网络中动态键的断裂和重组，赋予氯丁橡胶良好的力学性能。同时，氢氧化镁具有阻燃特性，也提高了氯丁橡胶的阻燃性能。
[0008]优选地，该阻燃氯丁橡胶按质量份计，由包括以下组分的原料制得：氯丁橡胶100份，氢氧化镁20~30份，同时含有硼酸键和氨基的硫化剂1~1.5份，抗氧剂1~2份。
[0009]具体地，所述硫化剂选自4
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(2
‑
氨基乙基)苯基硼酸、4
‑
(2
‑
氨基乙基)苯基硼酸盐酸盐、4
‑
氨基苯硼酸盐酸盐中的一种或几种。
[0010]具体地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或几种。
[0011]本专利技术另一方面提供一种上述的具有双网络结构的阻燃氯丁橡胶的制备方法，该制备方法包括如下步骤：将所述阻燃剂、硫化剂、抗氧剂和氯丁橡胶混合均匀后进行硫化即得。
[0012]具体地，采用加热硫化方法，硫化温度为150~190℃，硫化时间为10~30分钟。
[0013]通过上述技术方案，本专利技术实现了以下有益效果：1、本专利技术的阻燃氯丁橡胶具有由共价键和动态键构成的双重交联网络，交联网络中动态键在拉伸过程中的断裂和重组，赋予氯丁橡胶良好的力学性能。利用氢氧化镁具有阻燃特性，也提高了氯丁橡胶的阻燃性能。该方法获得氯丁橡胶具有优异的综合性能，具有广泛的应用前景。
[0014]2、本专利技术提出的制备方法，具有加工方便，操作安全，适用于通用的橡胶加工设备进行加工等优点。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例中氯丁橡胶中形成动态键交联反应式。
具体实施方式
[0016]以下结合实施例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。
[0017]以下实施例中所采用的试剂，除特殊说明外，均为市售产品。
[0018]实施例1本实施例为一种具有双网络结构阻燃氯丁橡胶制备方法，包括如下步骤：（1）称取100g氯丁橡胶，将其在开炼机上进行薄通5次，开炼机温度50℃。（2）称取1g抗氧剂1010，将其加入到开炼机中的氯丁橡胶中，进行薄通5次，开炼机温度50℃，得到混合胶料。
[0019]（3）称取0.5g 4
‑
(2
‑
氨基乙基)苯基硼酸盐酸盐，15g氢氧化镁，将其加入到开炼机中的氯丁橡胶中，进行薄通5次，开炼机温度50℃，得到混合胶料。
[0020]（4）将混合胶料，转让硫化设备进行硫化，硫化温度170℃，硫化时间为30分钟，得到硫化的氯丁橡胶。
[0021]该硫化后氯丁橡胶的拉伸强度18.5Mpa，断裂伸长率为1050%。材料的极限氧指数（LOI）为32。
[0022]实施例2本实施例为一种具有双网络结构阻燃氯丁橡胶制备方法，包括如下步骤：
（1）称取100g氯丁橡胶，将其在开炼机上进行薄通5次，开炼机温度40℃。（2）称取1.5g抗氧剂1010，将其加入到开炼机中的氯丁橡胶中，进行薄通5次，开炼机温度40℃，得到混合胶料。
[0023]（3）称取0.5g 4
‑
(2
‑
氨基乙基)苯基硼酸盐酸盐，30g 氢氧化镁，将其加入到开炼机中的氯丁橡胶中，进行薄通5次，开炼机温度40℃，得到混合胶料。
[0024]（4）将混合胶料，转让硫化设备进行硫化，硫化温度160℃，硫化时间为30分钟，得到硫化的氯丁橡胶。
[0025]该硫化后氯丁橡胶的拉伸强度19.7Mpa，断裂伸长率为980%。材料的极限氧指数（LOI）为33。
[0026]实施例3本实施例为一种具有双网络结构阻燃氯丁橡胶制备方法，包括如下步骤：（1）称取100g氯丁橡胶，将其在开炼机上进行薄通5次，开炼机温度50℃。（2）称取1g抗氧剂168、1g抗氧化剂1010，将其加入到开炼机中的氯丁橡胶中，进行薄通5次，开炼机温度60℃，得到混合胶料。
[0027]（3）称取1.5g 4
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(2
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双网络结构的阻燃氯丁橡胶，其特征在于，按质量份计，由包括以下组分的原料制得：氯丁橡胶100份，氢氧化镁15~40份，同时含有硼酸键和氨基的硫化剂0.5~2份，抗氧剂1~2份。2.根据权利要求1所述的具有双网络结构的阻燃氯丁橡胶，其特征在于，按质量份计，由包括以下组分的原料制得：氯丁橡胶100份，氢氧化镁20~30份，同时含有硼酸键和氨基的硫化剂1~1.5份，抗氧剂1~2份。3.根据权利要求1或2所述的具有双网络结构的阻燃氯丁橡胶，其特征在于，所述硫化剂选自4
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(2
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氨基乙基)苯基硼酸、4
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【专利技术属性】
技术研发人员：江建梁，韩学英，陈传忠，陈璇，张轶群，
申请(专利权)人：安徽忠德输送工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：