一种阻燃橡胶组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种阻燃橡胶组合物及其制备方法。该橡胶组合物含有接枝改性天然橡胶、改性碳纳米管、硫化剂、纳米高岭土、硫化助剂、活化剂、防老剂、表面改性白炭黑。本发明专利技术添加改性碳纳米管与橡胶中改性碳纳米管中的活性基团以与橡胶中的物质反应，显著改善碳纳米管的分散性，进一步改善碳纳米管与橡胶的相容性及橡胶的交联程度，进而提升了橡胶的各项力学性能与阻燃性能。能与阻燃性能。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃橡胶组合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶
，尤其涉及一种阻燃橡胶组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]橡胶是具有可逆形变的高弹性聚合物材料，分为天然橡胶与合成橡胶两种。
[0003]天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，当这种橡胶树的表皮被割开时，就会流出乳白色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的单体原料可以合成出不同种类的橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶等。
[0004]天然橡胶可分为标准胶、烟胶片、浓缩胶、浅色胶片、胶清橡胶和风干胶片等，是一种可再生的天然绿色原材料，由橡胶树采集胶乳制成，是异戊二烯的聚合物，具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。
[0005]天然橡胶的优异性能使它广泛应用于石油开采、矿山钻探、医疗、卫生、航空航天、国防军工、精密仪器中，甚至是大型计算机、大型离子对撞击等高精尖产品。
[0006]CN106188699A公开了一种阻燃橡胶组合物和阻燃橡胶的制备方法，所述制备方法包括：将丁苯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、三氧化二锑、二氧化硅、六偏磷酸钠、防焦剂和促进剂混合后进行混炼，得到阻燃橡胶，解决了普通的橡胶产品的阻燃性能较低、易燃烧，使得其使用范围大大缩减的问题。但该方法中阻燃性能效果不佳同时对橡胶的力学性能产生影响。

技术实现思路

[0007]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种阻燃橡胶组合物及其制备方法。/>[0008]一种天然橡胶为接枝改性天然橡胶，其制备方法包括如下步骤：
[0009](1)预乳化天然橡胶：将天然橡胶胶乳用水稀释，然后加入十二烷基硫酸钠，常温下搅拌后打开氮气阀通氮气，得到预乳化天然橡胶；
[0010](2)接枝改性天然橡胶的制备：将巯基乙酸甲酯于用氨水溶解得到溶液L1；另外用N
‑
甲基吡咯烷酮将2,2
‑
二羟甲基丙酸溶解得到溶液L2；将L1和L2溶液依次加入到预乳化天然橡胶中，然后置于光化学反应器内，N2气氛下，常温搅拌，紫外灯照射；用乙醇洗涤沉胶，将乙醇洗涤后的沉胶用CHCl3重结晶得到胶样，将胶样干燥后得到所述接枝改性天然橡胶。
[0011]进一步地，所述水与天然橡胶胶乳的质量比为5
‑
10：1。
[0012]进一步地，所述十二烷基硫酸钠为天然橡胶胶乳的质量的3％～10％。
[0013]进一步地，所述的天然橡胶胶乳与氨水的质量体积比为进一步地，所述的天然橡胶胶乳与氨水的质量体积比为所述氨水的浓度为市售的26wt％～30wt％。
[0014]进一步地，所述巯基乙酸乙酯的添加量为天然橡胶胶乳质量的10％～90％。
[0015]进一步地，所述2,2
‑
二羟甲基丙酸的添加量为天然橡胶胶乳质量的0.5％～2％。
[0016]进一步地，所述N
‑
甲基吡咯烷酮与2,2
‑
二羟甲基丙酸的质量比为10
‑
15：1。
[0017]进一步地，所述紫外灯照射为在波长300～400nm的紫外灯下照射10
‑
35min，照射距离30～50cm。
[0018]本专利技术得到的接枝改性天然橡胶的接枝率为10％～70％，接枝效率为45％～95％。
[0019]本专利技术还提供了一种包含接枝改性天然橡胶的橡胶组合物，包括如下质量份的组份：上述接枝改性天然橡胶40～60份、硫化剂2～3份、纳米高岭土3～6份、硫化助剂0.1～2份、活化剂2～4份、防老剂0.5～2份、白炭黑2～3份。
[0020]所述硫化剂为过氧化二异丙苯、硫磺、异丁基黄原酸钠中的一种或两种及两种以上的混合物；优选的硫化剂为异丁基黄原酸钠。
[0021]所述的硫化助剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四乙基秋兰姆、二丁基二硫氨基甲酸锌、N
‑
叔丁基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺；优选的硫化助剂为二丁基二硫氨基甲酸锌。
[0022]所述活化剂为氧化锌。
[0023]所述防老剂为N
‑
苯基
‑
α
‑
萘胺、N
‑
苯基
‑
β
‑
萘胺、2,6
‑
二叔丁基对甲酚、苯乙烯化苯酚、4
‑
甲基
‑6‑
叔丁基苯酚、2,5
‑
二叔丁基对苯二酚、对苯二胺的一种或两种及两种以上的混合物；优选的防老剂为对苯二胺。
[0024]所述白炭黑为表面改性白炭黑，其制备方法包括如下步骤：将二氧化硅置于70～100℃干燥箱中干燥1～3小时后；称取20～40g的干燥二氧化硅和3～8g硝酸铈铵；加入700～900mL N,N
‑
二甲基甲酰胺；溶液加热至50～80℃，反应时间为1～2小时；加入30～40g固体NaOH；将溶液冷却至30～40℃，搅拌0.5～1小时后，像溶液中滴加60～80gCS2；滴加完毕保温3～4小时，过滤，将滤饼置于40～50℃真空干燥箱干燥20～24小时得到改性白炭黑。
[0025]本专利技术还提供了上述包含接枝改性天然橡胶的橡胶组合物的制备方法，所述份均为质量份，包括如下步骤：
[0026]S1称取接枝改性天然橡胶40～60份、纳米高岭土3～6份、表面改性炭黑2～3份混炼，得到混炼胶样；
[0027]S2将混炼胶样放置12～18小时，用硫化仪打出混炼胶的扭矩
‑
时间曲线，利用该曲线得以确定硫化时间及相应硫化温度；
[0028]S3将步骤S1所得混炼胶样放置于模具中，加入硫化剂2～3份、硫化助剂0.1～2份、活化剂2～4份、防老剂0.5～2份，用硫化机进行硫化反应，硫化结束后得接枝改性天然橡胶的橡胶组合物。
[0029]进一步地，步骤S3的硫化温度为140～160℃，硫化时间为t
90
+3min；优选的硫化时间为150℃，硫化时间为15min。
[0030]对本专利技术所用的部分原料说明如下：
[0031]天然橡胶：主要来源于三叶橡胶树，当这种橡胶树的表皮被割开时，就会流出乳白色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。在天然橡胶的成分中高达90％以上都是由顺式
‑
1,4
‑
聚异戊二烯组成，其他非橡胶物质的含量不足10％。天然橡胶生胶相对密度0.94，折射率1.522，弹性模量生胶相对密度0.94，折射率1.522，弹性模量时开始软化，200℃时开始降解，经硫磺硫化后，天然橡胶在常温下具有较好的弹性，略带塑性，滞后损失小，动态生热低。
[0032]纳米高岭土：是指高岭土原矿用破碎机进行粗、中碎以后，采用冲击磨进行一段超
细粉碎，然后煅烧和气流超细粉碎等工艺精制而成的粉末高岭土，白色薄片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃橡胶组合物，其特征在于，包括如下质量份的组分：接枝改性天然橡胶40～60份、改性碳纳米管3～6份、硫化剂2～3份、纳米高岭土3～6份、硫化助剂0.1～2份、活化剂2～4份、防老剂0.5～2份、白炭黑2～3份。2.如权利要求1所述的阻燃橡胶组合物，其特征在于：所述改性碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：Ⅰ将多巴胺、碳纳米管加入pH＝8
‑
9的磷酸缓冲液中在25
‑
30℃搅拌30
‑
50min，真空抽滤、洗涤、干燥，得到预处理碳纳米管，其中多巴胺、碳纳米管、磷酸缓冲液的质量比为(0.1
‑
0.5):(5
‑
10):(100
‑
300)；Ⅱ将腰果酚加入磷酸中混合均匀，加热至40
‑
50℃反应2
‑
3h，真空抽滤，然后加入无水三氯化铝搅拌均匀，加热至180
‑
200℃反应1
‑
2h，然后降温至80
‑
100℃再加入聚磷酸铵、无水乙醇反应2
‑
4h，抽滤、洗涤、干燥，得到中间产物，其中腰果酚、磷酸、无水三氯化铝、聚磷酸铵、无水乙醇的质量比为(10
‑
20):(2
‑
3):(0.1
‑
0.3):(3
‑
8):(10
‑
30)；III将步骤(1)得到的预处理碳纳米管、步骤(2)得到的中间产物加入水中超声分散5
‑
10min，其中超声的功率为500
‑
800W、超声频率为18
‑
20kHz，室温搅拌1
‑
3h，离心取沉淀、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管，其中所述预处理碳纳米管、中间产物、水的质量比为(1
‑
2):(1
‑
2):(10
‑
20)。3.如权利要求1所述的阻燃橡胶组合物，其特征在于：所述硫化剂为过氧化二异丙苯、硫磺、异丁基黄原酸钠中的一种或两种及两种以上的混合物。4.如权利要求1所述的阻燃橡胶组合物，其特征在于：所述的硫化助剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四乙基秋兰姆、二丁基二硫氨基甲酸锌、N
‑
叔丁基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺中任意一种；所述活化剂为氧化锌。5.如权利要求1所述的阻燃橡胶组合物，其特征在于：所述防老剂为N
‑
苯基
‑
α
‑
萘胺、N
‑
苯基
‑
β
‑
萘胺、2,6
‑
二叔丁基对甲酚...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳秀，罗玉，
申请(专利权)人：四川凯利龙新型材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：