低煙阻燃粉末丁苯橡膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及橡膠領(lǐng)域，具體涉及一種低煙阻燃粉末丁苯橡膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，粉末丁苯橡膠（PSBR)是一種烴類橡膠，其主鏈上均含有大量的碳、氫 等元素，受熱熔化時(shí)易產(chǎn)生可燃?xì)怏w，在高溫時(shí)易與氧作用發(fā)生燃燒，造成其氧指數(shù)低，阻 燃性能較差，帶來(lái)了潛在的火災(zāi)危害性。目前，我國(guó)工業(yè)上普遍采用含鹵阻燃劑制備阻燃橡 膠，其優(yōu)點(diǎn)在于具有較高的阻燃性，缺點(diǎn)是燃燒時(shí)產(chǎn)生大量煙霧和毒性物質(zhì)，造成人呼吸困 難，其危害性往往比燃燒產(chǎn)生的后果更為嚴(yán)重，是火災(zāi)中致人傷亡的首要危險(xiǎn)因素。近年 來(lái)，隨著人們對(duì)材料防火安全性能的要求越來(lái)越高，開(kāi)發(fā)研制新型低煙、高阻燃的橡膠材料 已勢(shì)在必行。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，有關(guān)橡膠材料的低煙、阻燃研究主要是通過(guò)添加阻燃劑和抑煙劑的 方法來(lái)制備。ZL200810057092. 1公開(kāi)了一種通過(guò)加入聚磷酸銨、硼酸鋅、納米無(wú)機(jī)物、白炭 黑等，制備出一種耐油、耐熱的膨脹型阻燃橡膠。ZL200610051860. 3公開(kāi)了一種在SEBS彈 性體中加入納米無(wú)機(jī)物、氮-磷復(fù)合阻燃劑、分散劑等，制備出一種膨脹型低煙無(wú)鹵熱塑性 阻燃橡膠。ZL200410018246.8公開(kāi)了一種由馬來(lái)酸酐或甲基丙烯酸接枝丙烯腈苯乙烯共聚 物做為增溶劑，通過(guò)添加無(wú)鹵主阻燃劑和硅系輔助助燃劑來(lái)制備無(wú)鹵低煙阻燃聚碳酸酯/ 丙烯腈丁苯樹(shù)脂的方法。ZL96116942.7公開(kāi)了一種以無(wú)鹵阻燃劑氫氧化鋁（鎂）、三氧化 二銻和磷系阻燃劑相互配合使用，通過(guò)混煉共混工藝，制備出環(huán)保型阻燃橡膠地板的方法。 然而上述阻燃橡膠的抑煙性和阻燃性仍不能滿足人們的需求。
[0004] 在此基礎(chǔ)上，有必要開(kāi)發(fā)出一種低煙阻燃粉末丁苯橡膠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明一方面提供了一種低煙阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法，該制備方法的具體 的制備步驟為：（1)功能化可膨脹石墨的制備：以可膨脹石墨質(zhì)量為1〇〇份計(jì)，將1~4份 硅烷偶聯(lián)劑和50~100份水、5~10份乙醇加入到聚合爸中攪拌混合5~IOmin;然后加 入100份可膨脹石墨，攪拌混合10~30min后加入5~15份聚2, 6-二溴苯醚，攪拌、加熱， 待聚合釜溫度達(dá)到60~90°C時(shí)，加入0. 1~0. 3份催化劑，攪拌反應(yīng)5~IOh;然后調(diào)節(jié)體 系pH值為2~6,再加入5~10份極性膠乳攪拌混合30~60min;脫水、干燥、研磨得到功 能化可膨脹石墨；（2)低煙阻燃粉末丁苯橡膠的制備：以丁苯膠乳質(zhì)量為100份計(jì)，取100 份丁苯膠乳和3~12份功能化可膨脹石墨、50~100份水加入到凝聚爸里攪拌混合10~ 30min，然后升溫至40~60°C時(shí)，依次加入1~5份隔離劑、2~6份凝聚劑，用緩沖劑調(diào)節(jié) 體系PH值為8~13時(shí)進(jìn)行凝聚，凝聚完成后升溫至70~80°C時(shí)攪拌10~30min進(jìn)行熟 化，然后經(jīng)洗滌、脫水、干燥得到低煙阻燃粉末丁苯橡膠產(chǎn)品。
[0006] 進(jìn)一步地，可膨脹石墨的粒徑為20ym~200ym。
[0007] 進(jìn)一步地，可膨脹石墨的粒徑為30ym~100ym。
[0008] 進(jìn)一步地，極性膠乳選自氯丁膠乳、丁腈膠乳、羧基丁苯膠乳、羧基丁腈膠乳中的 一種。
[0009] 進(jìn)一步地，極性膠乳為羧基丁苯膠乳。
[0010] 進(jìn)一步地，硅烷偶聯(lián)劑選自y-氨丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三 甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-P-氨乙基-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、y-甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-P-(氨乙基）-y-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧 基硅烷中的一種或多種。
[0011] 進(jìn)一步地，催化劑選自碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一 種。
[0012] 進(jìn)一步地，丁苯膠乳是由共輒二烯烴化合物和芳基乙烯類化合物通過(guò)乳液聚合 共聚而成，共輒二烯烴化合物為C4類共輒二烯烴化合物，芳基乙烯類化合物選自苯乙烯、 a-甲基苯乙稀、2-苯丙稀、乙基苯乙烯及它們的衍生物。
[0013] 進(jìn)一步地，隔離劑選自硬脂酸鉀、硬脂酸鈉、油酸鉀、油酸鈉、合成脂肪酸鉀、合成 脂肪酸鈉中的一種或多種。
[0014] 進(jìn)一步地，凝聚劑選自氯化鈉、氯化鎂、氯化鐵、氯化鈣、硫酸鎂、硫酸鋁、明礬中的 一種或多種。
[0015] 本發(fā)明另一方面提供了一種低煙阻燃粉末丁苯橡膠，該低煙阻燃粉末丁苯橡膠具 有以下結(jié)構(gòu)：
R為Q~C12烷基，n為50~200〇
[0017] 進(jìn)一步地，R為Y-氨丙基或Y-(甲基丙烯酰氧）丙基。
[0018] 進(jìn)一步地，制備方法包括以下步驟：S1，以重量份計(jì)，將1~4份的硅烷偶聯(lián)劑、 50~100份的水、5~10份的乙醇、100份的可膨脹石墨、5~15份的聚2, 6-二溴苯醚、 0. 1~0. 3份的催化劑以及5~10份的極性膠乳混合后，進(jìn)行聚合反應(yīng)，得到功能化可膨脹 石墨；S2,以重量份計(jì)，將100份的丁苯膠乳和3~12份的功能化可膨脹石墨、50~100份 的水、1~5份的隔離劑、2~6份的凝聚劑混合后，依次進(jìn)行凝聚反應(yīng)和熟化反應(yīng)，得到低 煙阻燃粉末丁苯橡膠。
[0019] 進(jìn)一步地，步驟Sl包括：Sll，以重量份計(jì)，將1~4份的硅烷偶聯(lián)劑、50~100份 的水、5~10份的乙醇、100份的可膨脹石墨以及5~15份的聚2, 6-二溴苯醚混合后，得到 第一待反應(yīng)體系；S12,在溫度為60~90°C時(shí)，向第一待反應(yīng)體系中加入0. 1~0.3份的催 化劑，并調(diào)節(jié)PH調(diào)至2~6,得到第二待反應(yīng)體系；以及S13,向第二待反應(yīng)體系中加入5~ 10份的極性膠乳，進(jìn)行聚合反應(yīng)，依次進(jìn)行脫水、干燥、研磨后，得到功能化可膨脹石墨。
[0020] 進(jìn)一步地，步驟S2包括：S21，以丁苯膠乳質(zhì)量為100份計(jì)，將100份的丁苯膠乳、 3~12份的功能化可膨脹石墨、50~100份的水、1~5份的隔離劑以及2~6份的凝聚 劑，進(jìn)行混合，并用緩沖劑將PH調(diào)至8~13,進(jìn)行凝聚反應(yīng)，得到凝聚產(chǎn)物；S22,將凝聚產(chǎn) 物在70~80°C下進(jìn)行熟化反應(yīng)10~30min，得到熟化產(chǎn)物；以及S23,對(duì)熟化產(chǎn)物依次進(jìn) 行洗滌、脫水、干燥，得到低煙阻燃粉末丁苯橡膠。
[0021] 進(jìn)一步地，可膨脹石墨的粒徑為20ym~200ym，優(yōu)選為30ym~100ym。
[0022] 進(jìn)一步地，極性膠乳選自氯丁膠乳、丁腈膠乳、羧基丁苯膠乳和羧基丁腈膠乳中的 一種或多種；優(yōu)選地，的極性膠乳為羧基丁苯膠乳；更優(yōu)選地，硅烷偶聯(lián)劑選自Y_氨丙基 三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N--氨乙 基-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-|3-(氨乙 基）-T-氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一種或多種；進(jìn)一步優(yōu)選地，的 催化劑選自碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或多種。
[0023] 進(jìn)一步地，的丁苯膠乳是由共輒二烯烴化合物和芳基乙烯類化合物通過(guò)乳液聚合 共聚而成；共輒二烯烴化合物為C4類共輒二烯烴化合物，芳基乙烯類化合物選自苯乙烯、 a-甲基苯乙烯、2-苯丙烯、乙基苯乙烯、苯乙烯的衍生物、a-甲基苯乙烯的衍生物、2-苯 丙烯的衍生物以及乙基苯乙烯的衍生物；優(yōu)選地，的隔離劑選自硬脂酸鉀、硬脂酸鈉、油酸 鉀、油酸鈉、合成脂肪酸鉀和合成脂肪酸鈉中的一種或多種；更優(yōu)選地，的凝聚劑選自氯化 鈉、氯化鎂、氯化鐵、氯化鈣、硫酸鎂、硫酸鋁和明礬中的一種或多種。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示 意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0025] 圖1示出了可膨脹石墨涂覆反應(yīng)過(guò)程示意圖；其中，EG是指可膨脹石墨，R為(；~ C12烷基，n為50~200。
【具體實(shí)施方式】
[0026]列舉以下實(shí)施例和對(duì)比例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)明效果，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 僅限于這些實(shí)施例和對(duì)比例中。
[0027] 本發(fā)明目的在于提供一種最大煙密度小于90、氧指數(shù)大于47%的低發(fā)煙、高阻燃 型粉末丁苯橡膠的制備方法。該發(fā)明首先采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)可膨脹石墨（EG)進(jìn)行處理，隨 后加入聚2, 6-二溴苯醚阻燃劑發(fā)生共聚反應(yīng)，在EG顆粒表面形成一層有機(jī)硅/聚醚共聚 物，然后再加入極性膠乳包覆改性制備出功能化可膨脹石墨。將功能化可膨脹石墨和丁苯 膠乳直接混合凝聚成粉。該方法使得可膨脹石墨和阻燃劑有機(jī)的成為一個(gè)整體，在膠乳包 覆層的作用下明顯地改善與橡膠材料的相容性，解決在橡膠基體中的分散不均的問(wèn)題，賦 予了粉末丁苯橡膠低發(fā)煙性和高效阻燃的特點(diǎn)。
[0028] 本發(fā)明所述的"份"均是指質(zhì)量份。
[0029] 本發(fā)明一方面提供了一種低煙阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法，具體的制備步驟 為：
[0030] (1)功能化可膨脹石墨：以可膨脹石墨質(zhì)量為100份計(jì)，將1~4份硅烷偶聯(lián)劑和 50~100份水、5~10份乙醇加入到聚合爸中攪拌混合5~IOmin;然后加入100份可膨脹 石墨，攪拌混合10~30min后加入5~15份聚2, 6-二溴苯醚，攪拌、加熱，待聚合爸溫度 達(dá)到60~90°C時(shí)，加入0. 1~0. 3份催化劑，攪拌反應(yīng)5~IOh;反應(yīng)后用酸調(diào)節(jié)體系pH 值為2~6,再加入5~10份極性膠乳攪拌混合30~60min;脫水、干燥、研磨得到功能化 可膨脹石墨。
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