本发明专利技术涉及一种低烟无卤阻燃的三元乙丙橡胶及其挤出成型的制备方法，先采用开炼机或密炼机将生胶基体在８０－１００℃混合均匀，然后冷却至室温，再将炭黑、改性纳米／微米氢氧化物、增塑剂、阻燃协效剂、硫化促进剂、硫化剂按比例依次加入混合均匀。将混炼胶加入单螺杆挤出机中，控制机身、螺杆、机头的温度在５０－９０℃，螺杆的转速在１５－４０ｒ／ｍｉｎ内，使胶料连续挤出，并采用热空气（１７５－２００℃）或微波（９１５－２４５０ＭＨｚ）使其连续硫化成型。该阻燃三元乙丙橡胶具有优良的力学性能、低烟无卤阻燃性能和良好的挤出性能，适用于制造建筑门窗、车辆门窗用阻燃密封条。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低烟无卤阻燃三元乙丙橡胶及其挤出成型的制备方法，适用于制造建筑门窗、车辆门窗用阻燃密封条。
技术介绍
三元乙丙橡胶(EPDM)由于优良的弹性(密封性能)、耐热、耐天候老化性能，常用于制造建筑门窗、车辆门窗用密封条，使用寿命长。随着防火安全要求的提高，现在越来越多的使用场合要求所用的橡胶材料具有阻燃性，特别是建筑领域、地铁高速列车等人口聚集场所用橡胶材料，既要求优良的阻燃性能，又要求橡胶材料燃烧时低烟无毒，不造成二次污染和伤害。三元乙丙橡胶(EPDM)主要由碳氢元素组成，氧指数在19左右，容易燃烧，必须加入阻燃剂才能达到一定的阻燃效果。更大的挑战是，三元乙丙橡胶(EPDM)要适合连续挤出生产，必须添加一定用量的增塑剂，增塑剂能促进燃烧，产生的烟雾更大。 传统的有效阻燃方法是加入卤_锑体系。CN1746213号专利公开了一种以含卤基体(氯丁胶、氟橡胶、氯磺化聚乙烯中的任一种)制备的阻燃性能优异的橡胶材料，所采用的阻燃剂为氯化石蜡、三氧化二锑等卤-锑协同阻燃体系。CN1542042号专利公开了一种含卤阻燃橡胶，该阻燃橡胶由于采用了卤_锑协同体系(十溴二苯醚/三氧化二锑)，因而具有填充量低、阻燃效果优良、力学性能损失小的优点。虽然使用传统的含卤阻燃体系填充橡胶材料有诸多的好处，但橡胶材料燃烧时产生的浓烟、有毒气体往往造成更大的二次伤害，不符合欧盟的Rosh指令要求。 目前使用金属氢氧化物是制备低烟无卤阻燃橡胶的重要手段。CN1923884号专利 一种无卤阻燃三元乙丙橡胶的制备方法采用填充大量氢氧化铝或氢氧化镁阻燃剂的无 卤阻燃技术对三元乙丙橡胶(EPDM)进行阻燃处理，氧指数可以达到36% ;同时使用不饱 和酸盐甲基丙烯酸镁，较大幅度提高了阻燃橡胶的力学性能。CN1546561号专利无卤阻 燃动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯热塑性弹性体公开了一种制备无卤阻燃三元乙丙橡胶 (EPDM)的方法，该专利技术是以氢氧化镁/红磷为协同阻燃体系，降低了无机阻燃剂的总体使 用量，氧指数达到了 30%。使用金属氢氧化物(如氢氧化镁和氢氧化铝)填充三元乙丙橡 胶(EP匿)，要想达到较好的阻燃性能，氢氧化物添加量至少在50% 60%，大量阻燃剂的 添加导致三元乙丙橡胶(EPDM)的力学性能(硬度增加、弹性和强度下降)和挤出加工性能 明显下降，挤出后胶体破裂或胶料表面出现不光滑、鲨鱼皮形、竹节形、气泡、斑点和水纹等 缺陷，不适合作为密封材料使用。 膨胀型阻燃剂的应用也给制备低烟无卤环保阻燃橡胶材料提供了一条重要途径。 郝建薇在耐高温火焰的膨胀型阻燃三元乙丙橡胶(CN101220185)中采用高聚合充磷酸铵 (APP)为酸源，以具有熔体黏度调节功能的成炭发泡剂为炭源和气源来填充三元乙丙橡胶 (EPDM)基体。膨胀型阻燃剂总体添加量较氢氧化物略低，一般为20% 40%，但对三元乙 丙橡胶(EPDM)的力学性能(硬度增加、弹性和强度下降，不适合密封)和挤出加工性能有 显著影响，不能实现连续生产。 虽然上述阻燃橡胶材料都有较高的氧指数及较好的阻燃性能，但都不同时具备良 好的力学性能和挤出加工性能。三元乙丙橡胶(EPDM)属非自补强橡胶，自身拉伸强度仅为 2MPa左右，所以要获得一种适合连续挤出生产的低烟无卤阻燃三元乙丙橡胶，最大的难点 是实现优良的力学性能(特别是硬度、弹性和强度)、阻燃性能和挤出加工性能的平衡。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低烟无卤阻燃三元乙丙橡胶及其挤出成型的制备方法，采用三元乙丙橡胶和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶或乙烯_辛烯共聚物弹性体并用，同时填充一定用量的粗粒子炭黑和增塑剂，改善挤出加工性能，采用表面改性的微米氢氧化物和少量纳米氢氧化物并用，辅以其他阻燃协效剂，可同时达到增强和阻燃双重效果，最终达到优良的力学性能、低烟无卤阻燃性能和良好的挤出性能的最佳平衡。 —种低烟无卤阻燃三元乙丙橡胶，其组成和质量份数为 生胶基体 100份 改性纳米氢氧化物与微米氢氧化物混合物100-250份(纳米氢氧化物与微米氢氧化物质量比为i : 2 io) 阻燃协效剂 5-20份 炭黑 10-70份 增塑剂 10-50份 硫化促进剂 1-5份 硫化剂 1-3份 所述的生胶基体为三元乙丙橡胶和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶或乙烯-辛烯共 聚物弹性体的混合物。马来酸酐接枝三元乙丙橡胶的接枝率为0.8% 1.0%，可以提高 基体橡胶与氢氧化物的相容性，有利于挤出成型。加入乙烯-辛烯共聚物弹性体(单体辛 烯的质量分数在20% 30%)可提高材料的热塑流动性，改善挤出表观。三元乙丙橡胶 (EPDM):马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-MAH)或乙烯-辛烯共聚物弹性体(P0E)适宜 并用质量比为80 : 20 95 : 5。马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-MAH)或乙烯-辛烯 共聚物弹性体(POE)加入量过高，材料的硬度增加，弹性下降。 本专利技术采用的改性纳米/微米氢氧化物为表面改性的微米氢氧化镁或氢氧化铝 与表面改性的纳米氢氧化镁或氢氧化铝的混合物。纳米氢氧化镁或氢氧化铝粒径20 50nm，采用含多硫基或乙烯基硅烷偶联剂表面改性，以改善分散性，提高材料的强度。微米 氢氧化镁或氢氧化铝粒径2 20iim，采用硬脂酸、钛酸酯或含氨基、环氧基的硅烷偶联剂 表面改性。改性纳米/微米氢氧化物并用的质量比为l : 2 10，优选的质量比为1 : 3 5。微米及纳米氢氧化物的改性方法均为现有技术，将改性剂用丙酮稀释后和纳米或微米氢 氧化物混合，搅拌均匀后干燥即可。本专利技术均采用的是改性后相应的市售产品。 纳米氢氧化物可起到纳米增强和抑烟阻燃的双重作用，但用量太高，材料的硬度 增加明显，加工性能恶化。 本专利技术采用的阻燃协效剂为硼酸锌、微胶囊化的红磷(本专利技术采用的微胶囊化的 红磷为市售产品)、聚二甲基硅氧烷(数均分子量为5000-30000)的一种或它们的混合物。 硼酸锌或聚二甲基硅氧烷有利于提高EPDM的成炭性，减少烟雾产生。微胶囊化的红磷与氢氧化物具有很好的协同阻燃效果，明显提高三元乙丙橡胶(EPDM)的阻燃性能。阻燃协效剂 的使用，可减少氢氧化物的添加量，有利于材料的性能平衡。 本专利技术采用的炭黑的粒径在40-100nm之间，可以为市售的N550、N774或SP-5000， 粗粒子炭黑的加入有利于三元乙丙橡胶(EPDM)的挤出加工性能，但用量太高，材料的硬度 增加明显。 本专利技术采用的增塑剂为石蜡油、环烷油、低分子量乙烯丙烯共聚物(优选数均分 子量500-2000)、低分子量聚异丁烯(优选数均分子量800-2500)。适量的增塑剂可保证三 元乙丙橡胶(EPDM)挤出加工性能，同时降低材料的硬度，但用量不能过高，否则材料的强 度和阻燃性能明显降低，且燃烧时产生的烟雾更大。 本专利技术采用的硫化剂为硫黄；硫化促进剂为三元乙丙橡胶常用促进剂，如可以是 2-硫醇基苯并噻唑(M) 、二硫代二苯并噻唑(DM) 、二丁基二硫代氨基甲酸锌(BZ)、四硫化双 五亚甲基秋兰姆(DPTT)、二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)或N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰 胺(CZ)。 本专利技术还提供的一种低烟无卤阻燃三元乙丙橡胶的挤出成型制备方法，先采用开 炼机或密炼机将生胶基本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低烟无卤阻燃三元乙丙橡胶，其组成和质量份数为： 生胶基体 １００份 改性纳米／微米氢氧化物 １００－２５０份 阻燃协效剂 ５－２０份 炭黑 １０－７０份 增塑剂 １０－５０份 硫化剂 １－３份 硫化促进剂 １－５份 所述生胶基体为三元乙丙橡胶和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶或乙烯－辛烯共聚物弹性体的混合物； 所述改性纳米／微米氢氧化物为质量比１∶２～１０的表面改性纳米氢氧化镁或氢氧化铝与表面改性微米氢氧化镁或氢氧化铝的混合物； 所述阻燃协效剂为硼酸锌、微胶囊化的红磷、聚二甲基硅氧烷中的一种或它们的混合物。
【技术特征摘要】
一种低烟无卤阻燃三元乙丙橡胶，其组成和质量份数为生胶基体 100份改性纳米/微米氢氧化物100-250份阻燃协效剂 5-20份炭黑 10-70份增塑剂 10-50份硫化剂 1-3份硫化促进剂 1-5份所述生胶基体为三元乙丙橡胶和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶或乙烯-辛烯共聚物弹性体的混合物；所述改性纳米/微米氢氧化物为质量比1∶2～10的表面改性纳米氢氧化镁或氢氧化铝与表面改性微米氢氧化镁或氢氧化铝的混合物；所述阻燃协效剂为硼酸锌、微胶囊化的红磷、聚二甲基硅氧烷中的一种或它们的混合物。2. 根据权利要求l所述的低烟无卤阻燃橡胶，其特征在于所用炭黑的粒径为 40-100nm。3. 根据权利要求1或2所述的低烟无卤阻燃橡胶，其特征在于所用炭黑为N550、N774 或SP-5000炭黑。4. 根据权利要求1所述的低烟无卤阻燃橡胶，其特征在于增塑剂为石蜡油、环烷油、 低分子量乙烯丙烯共聚物或低分子量聚异丁烯。5. 根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：田明，李波，张立群，吕庆，贡健，尤连兴，
申请(专利权)人：北京化工大学，江阴海达橡塑股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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