[发明专利]一种阻燃橡胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于橡胶材料技术领域，尤其是涉及一种阻燃橡胶及其制备方法。

背景技术

天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，分子式是(C5H8)n，其成分中91％～94％是橡胶烃(聚异戊二烯)，其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。天然橡胶是应用最广的通用橡胶。天然橡胶作为通用的橡胶材料，被广泛用于汽车、飞机轮胎、胶带、胶管、防水材料，及胶鞋、手套、电器配件等，和人们的生活息息相关。但是一般天然橡胶氧指数在17％左右，容易燃烧，并且会在燃烧过程中释放大量黑烟，因此天然橡胶的阻燃及热稳定性能非常重要。

传统的卤素类阻燃剂可以达到很好的阻燃效果，但其会在燃烧过程中释放有毒的卤化氢气体，对人体、环境造成危害；而无机阻燃填料往往需要很高的添加量才能满足阻燃要求，却影响材料的使用性能。目前天然橡胶的阻燃大多还是采用含有卤素的阻燃剂，随着人们对环保以及对材料性能要求的提高，开发研制新型有效的、环境友好的阻燃剂体系已成为研究的热点。

近年来，随着人们对纳米技术的深入研究，利用纳米的尺寸的一些特殊效应来实现阻燃，引起人们的重视。纳米阻燃剂，一般包括纳米粉体和层状硅酸盐两大类。纳米粉体主要为纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝等，但是他们的添加量一般都要达到30份以上才表现出较好的阻燃效果。而利用插层技术制备的有机层状硅酸盐/聚合物纳米复合材料与传统填充聚合物相比，不仅能改善聚合物基体的力学性能、气体阻隔性能和耐溶剂性能，还具有潜在的阻燃性和燃烧自熄特征等特点。

研究结果表明，树枝形有机蒙脱土既可替代或部分替代传统的价格较高、环境不友好以及损害聚合物其它性能的阻燃和补强材料，如：卤素阻燃剂、膨胀型阻燃剂、氢氧化物阻燃剂、白炭黑和炭黑等，又可提高橡胶材料的阻燃和力学等性能。但如何使用树枝形有机蒙脱土对天然橡胶进行改性，实现蒙脱土的可控剥离及其在聚合物基体中的均匀分散和相容性，得到阻燃效果、热稳定性及力学性能均优良的阻燃天然橡胶，至今未见相关报道。

中国专利CN101792544公开了绿色环保阻燃橡胶材料及其制备方法，其组分包括橡胶基体、硫化剂、促进剂、硬脂酸、氧化锌、防老剂、阻燃剂等，制备得到的阻燃橡胶阻燃效果好，力学性能和耐磨性能相对优良。上述阻燃剂选取的是季铵盐与蒙脱土反应制的的有机蒙脱土，其力学性能及阻燃效果较差于本专利中的树枝形蒙脱土阻燃剂。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种满足天然橡胶的应用要求。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种阻燃橡胶，由以下组分及重量份含量的原料制备得到：

天然橡胶基体100；硫化剂2～4；促进剂2～4；阻燃剂1～10；加工助剂2～6；防老剂3～5。

所述的阻燃剂为树枝形有机蒙脱土，该有机蒙脱土以六氯环三磷腈为核通过乙二胺和丙烯酸甲酯的迈克尔加成反应，合成含有磷氮的树枝形聚合物，并通过甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进行有机改性，合成有机蒙脱土，最后对合成得到的树枝形聚合物的端氨基进行改性即可。

所述的迈克尔加成反应中加入甲醇钠作为催化剂。

所述的硫化剂为硫磺。

所述的促进剂为2-硫醇基苯并噻唑与二甲基二硫代氨基甲酸钠按质量比为2∶1～6∶1组成的复配物。

所述的加工助剂为硬脂酸与氧化锌按质量比1∶3～3∶1组成的复配物。

所述的防老剂为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺。

阻燃橡胶的制备方法采用以下步骤：

a)调节橡胶开炼机的辊筒温度在30～60℃之间，依次将天然橡胶基体、促进剂、加工助剂和防老剂投入开炼机中进行混炼20～30min；

b)调整开炼机的辊距到0.5～1.5mm，加入阻燃剂，捣胶，混炼5～15min；

c)再调整开炼机的辊距到3～5mm，继续混炼10～20min，直至形成光滑无隙的胶料；

d)将步骤c)所得胶料辊压出片，待胶片在室温下自然冷却后，再次投入开炼机中，加入硫化剂，进行出料、硫化，制备得到阻燃橡胶。