[发明专利]一种低烟无卤阻燃三元乙丙橡胶及其挤出成型制备方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，该发明是以氢氧化镁/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(EPDM)，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。

发明内容

本发明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。

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1∶2～10)

阻燃协效剂                           5-20份