本发明专利技术涉及一种可挤出成型的低烟无卤高阻燃的乙丙橡胶材料。采用开炼机或密炼机将二元乙丙橡胶与乙烯-醋酸乙烯共聚物在100±10℃混合均匀，然后冷却至室温，再将炭黑、改性微米氢氧化物、增塑剂、阻燃协效剂、助交联剂、交联剂按比例依次加入至混合均匀。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70-90℃，螺杆的转速在20-30r/min内，使胶料连续挤出，并在直接式硫化罐内加热成型。该阻燃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，可适应于高阻燃橡胶密封制品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，该材料特别适用于制造难燃性的地铁轨道用密封产品。
技术介绍
二元乙丙橡胶(EPM)为乙烯与丙烯共聚物，其分子链是一种完全饱和的直链型结构，具有比三元乙丙橡胶(EPDM)更优异的耐热、耐天候老化、耐臭氧、耐化学介质、耐水及良好的电绝缘等性能。但与侧链上引入少量不饱和双键的三元乙丙橡胶(EPDM)不同，EPM不能用磺黄硫化体系交联；而只能采用过氧化物交联。EVM特种橡胶是乙烯和醋酸乙烯的共聚物，它具有良好的耐高温性能、耐油性能(相当于丙烯腈含量为26-34wt.%的丁腈橡胶)、耐天候老化性能。尤为突出的是，EVM是唯一一种自身具有低烟无卤阻燃特性的橡胶。EVM在吸收大量热量后可在350°C左右分解释放出醋酸小分子，且剩余大分子会形成具有一定的交联程度的产物，这种交联结构具有促进成炭的作用。由此可见，在EPM中并用EVM，可以发挥两者各自的优点，拓展现有EPM的性能和应用范围。橡胶主要由碳氢元素组成，多数橡胶如EPM等属于易燃品或可燃品；少数如氯丁橡胶(CR)和氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)等由于其大分子链中含有卤素从而具备一定的阻燃能力。氧指数是一种最常用的用来划分橡胶燃烧的难易程度的测试方法；通常将氧指数小于20的称作易燃橡胶，将氧指数介于20至25的称作可燃橡胶，将氧指数介于25至30的称作阻燃橡胶，将氧指数大于30的称作难燃(高阻燃)橡胶。工业上制备阻燃橡胶的途径主要是在生胶基体中添加阻燃剂。按照阻燃机理不同，阻燃剂主要分为以下三种:含卤化合物，以氢氧化物为代表的无机阻燃剂，膨胀型阻燃剂。含卤化合物主要通过燃烧时产生的卤素游离基捕捉热分解出来的活泼羟基来切断燃烧。专利《CN101864101B》以氯丁橡胶为主体，填充了含卤阻燃剂HZR-2，并以液体氯化石蜡作为增塑剂，制备了高阻燃高抗撕矿用电缆护套橡皮配方。氢氧化物主要以分解吸热来降低燃烧体系的温度来延缓燃烧。《CN102617936A》公布了一 种改性纳米氢氧化铝的制备方法，并将此种氢氧化铝填充到EPDM中用来制备无卤阻燃橡胶复合材料。膨胀型阻燃剂在燃烧时可在燃烧物表面形成一层致密的炭层，起到隔绝燃烧的目的。《膨胀型阻燃剂NP430对三元乙丙橡胶阻燃性能的影响》研究了膨胀型阻燃剂NP430在EPDM中的应用。结果表明:膨胀型阻燃剂NP430对EPDM具有很好的阻燃效果，外加酸源乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)和碳源高苯乙烯(HS)树脂具有更好的协同阻燃作用。但这三种阻燃剂都有明显的缺点，含卤化合物由于燃烧时产生浓烟并且生成卤化氢及其它有害气体，对人员生命及财产安全会构成严重威胁。氢氧合物的阻燃效率较为低下，大量填充后会对橡胶材料的力学性能和挤出性能产生严重的负面影响，只能通过模压成型来制备形状简单的高阻燃橡胶制品，或通过挤出成型来制备具有一般阻燃性能的橡胶制品。膨胀型阻燃剂的阻燃效率介于上述两者这间，在塑料产品中已成熟应用，但目前只能应用在具有自补强性的橡胶中；若应用在不具有自补强性的EPM中，由于界面结合不良等问题，炭黑及其它无机填料破坏会膨胀过程，导致不能形成致密的炭层，极大地影响阻燃效果。制备一种适合连续挤出生产的低烟无卤阻燃乙丙橡胶，最大的难点是实现优良的力学性能、阻燃性能和挤出加工性能的平衡。专利《CN101704976B》通过在EPDM中大量填充纳米\微米级别的氢氧化物，并复配阻燃协效剂，最终制备出可挤出成型的低烟无卤阻燃三元乙丙橡胶。但是若按照上述专利中的思路，已不可能制备出拥有更高阻燃性能的可挤出成型的橡胶产品。对比上述专利，本专利技术通过改变胶种和交联方式这两个影响橡胶制品性能的最主要因素，在EPM中并用EVM及使用过氧化物交联体系，制备出了可挤出成型的并具有更优异的阻燃性能的高阻燃橡胶制品。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无卤高阻燃橡胶材料及其制备方法，采用二元乙丙橡胶和乙烯醋酸乙烯共聚物弹性体并用，填充表面经过改性的微米氢氧化物，辅以阻燃协效剂，并采用过氧化物共硫化，最终制备出具有优良的力学性能且阻燃程度非常高的列车用橡胶S封制品。一种无卤高阻燃橡胶材料，其组成和质量份数为: 生胶基体100份 微米级氢氧化物80-150份 阻燃协效剂10-20份炭黑10-50份 增塑剂10-50份交联剂2-5份 助交联剂2-5份 加工助剂2-5份 所述的生胶基体为二元乙丙橡胶(EPM)和乙烯醋酸乙烯共聚物(EVM)的共混物。本专利技术中的EPM的乙烯含量约为50%。在EPM中并入EVM (单体VA含量为40_80wt.%)，既可改善胶料的热塑流动性，改善混炼胶的挤出性能，又可以提高生胶基体与氢氧化物的相容性，有利于提升力学性能。EPM与EVM的适宜质量比为90:10 60:40。若并用过多EVM，会影响橡胶材料的硬度和弹性。本专利技术采用的改性微米氢氧化物为表面改性的微米氢氧化镁(MH)或氢氧化铝(ATH)，所选氢氧化物的粒径为1(Γ30μπι，且粒径分布集中。表面改性可以增强氢氧化物与橡胶基体的界面作用，改善橡胶材料的物理机械性能。本专利技术采用的为相应的市售产品。MH与ATH的阻燃性能相近，但存在差别。MH的分解温度高，与酸的中和能力强，抑烟效果好，促进成炭能力较强。在相同情况下，填充MH的橡胶材料的阻燃性能要稍优。但ATH的粒径相对较小，大量填充后对挤出性能的损害小于ΜΗ。本专利技术采用的阻燃协效剂为硼酸锌、微胶囊化红磷(市售)中的一种或它们的混合物。硼酸锌可促进橡胶材料燃烧时的成炭行为，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，明显提高橡胶材料的阻燃性能。通过阻燃协效剂的协同作用，可以使氢氧化物发挥出更佳的阻燃效果，从而减少橡胶材料中氢氧化物的填充量。本专利技术采用的炭黑可以为市售Ν550、Ν774或SP-5000，半补强高结构炭黑的加入有利于改善混炼胶的挤出加工性能，且能轻微促进橡胶材料燃烧时的成炭行为。本专利技术采用的增塑剂为高闪点(闪点(开口)>250°C)石蜡油或低分子量(优选数均分子量1000 - 2000)乙烯丙烯共聚物或聚酯增塑剂；适量的增塑剂可改善橡胶材料的挤出加工性能。但添加增塑剂会导致橡胶材料燃烧时发烟量明显增大，氧指数急剧下降。本专利技术采用的交联剂可以过氧化二异丙苯(DCP)、2，5_ 二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷(DBPMH)、为双叔丁基过氧异丙基苯(BIPB)中的一种或并用。由于EVM的主链饱和，为了使EPM与EVM可以达到较好的共硫化，本专利技术采用DBPMH作为EPM与EVM的共交联剂。过氧化物交联体系形成的碳碳键比硫黄硫化体系形成的多硫键或单硫键的键能要大，在高温下不易断裂，明显有助于提升阻燃性能。本专利技术采用的助交联剂为三烯丙基氰脲酸酯(TAC)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)或N，N’ -间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)中的一种或几种并用。本专利技术还提供的一种可挤出成型的高阻燃橡胶材料的制备方法，先采用开炼机将EPM与EVM分别薄通后再混合均勻，再将炭黑、改性氢氧化物、增塑剂、阻燃协效剂、助交联齐U、交联剂按比例依次加入或密炼机混合均匀并停放24小时。然后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70-90°C，螺杆的转速在30-40r/min内，使胶料连续挤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可挤出成型的高阻燃橡胶材料，其组成和质量份数为：生胶基体????????????????????????100份微米级氢氧化物??????????????????80?150份阻燃协效剂??????????????????????10?20份炭黑????????????????????????????10?50份增塑剂??????????????????????????10?50份交联剂??????????????????????????2?5份助交联剂????????????????????????2?5份加工助剂????????????????????????2?5份所述生胶基体为乙丙橡胶与乙酸醋酸乙烯共聚物的混合物；所述氢氧化物为表面改性的微米氢氧化镁与氢氧化铝中的一种或其共混物；使用氨基或环氧基硅烷偶联剂对氢氧化物表面进行改性；所述阻燃协效剂为硼酸锌、微胶囊化的红磷中的一种或它们的混合物。
【技术特征摘要】
1.一种可挤出成型的高阻燃橡胶材料，其组成和质量份数为: 生胶基体100份 微米级氢氧化物80-150份 阻燃协效剂10-20份炭黑10-50份 增塑剂10-50份交联剂2-5份 助交联剂 2-5份 加工助剂 2-5份 所述生胶基体为乙丙橡胶与乙酸醋酸乙烯共聚物的混合物； 所述氢氧化物为表面改性的微米氢氧化镁与氢氧化铝中的一种或其共混物；使用氨基或环氧基硅烷偶联剂对氢氧化物表面进行改性； 所述阻燃协效剂为硼酸锌、微胶囊化的红磷中的一种或它们的混合物。2.根据权利要求1所述的一种可挤出成型的高阻燃橡胶材料，其特征在于:所用炭黑为半补强高结构快压出炉黑。3.根据权利要求1所述的一种可挤出成型的高阻燃橡胶材料，其特征在于:增塑剂为闪点>250°C的高闪点石蜡油或数均分子量1000 - 2000的乙烯丙烯共聚物或聚酯增塑剂。4.根据权利要求1所述的一种可挤出成型的高阻燃橡胶材料，其特征在于:所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷(双二五)、1，4-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯(P-F)中的一种或几种并用。5.根据权利要求1所述的一种可挤出成型的高阻燃橡胶材料，其特征在于:所述助交联剂为马来酰亚胺类衍生物和/...
【专利技术属性】
技术研发人员：李波，江莹倩，庄澎，高蒙蒙，邱鼎峰，
申请(专利权)人：江阴海达橡塑股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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