利用有機(jī)硅橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及有機(jī)娃橡膠廢料的回收利用領(lǐng)域，具體是一種利用有機(jī)娃橡膠廢料生 產(chǎn)的阻燃劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)娃橡膠由于具有突出的耐高溫性能、抗氧化性、耐老化性、耐候性和低溫屈曉 性，其應(yīng)用范圍越來越廣泛。但是，其原料價格昂貴，且在加工成型和應(yīng)用中總有廢料出現(xiàn)。 運些廢料由于經(jīng)過高溫硫化，分子鏈相互交聯(lián)，因此不能自然降解；如果不妥善處理，會嚴(yán) 重污染環(huán)境。目前，如何回收廢料并將其再度合理利用，W實現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展吸引著人 們的目光。
[0003]目前高分子材料高聚物已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中。大多數(shù)高分子材料 高聚物都是易燃的，在可燃固體火災(zāi)中占有主導(dǎo)地位。因此阻燃型的高分子材料高聚物成 為材料領(lǐng)域的一個重點研究方向，添加型阻燃劑是目前使用最為廣泛的。目前，添加型阻燃 劑的年使用量超過100萬噸。其中：（1)無機(jī)阻燃劑如氨氧化儀和氨氧化侶雖然同時具有 阻燃和抑煙作用且燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體和腐蝕性氣體，但因所需的添加量較大而嚴(yán)重影 響被阻燃材料的物理、機(jī)械性能及加工性能。（2)有機(jī)面系阻燃劑雖然具有高阻燃效率和高 性價比等特點，但因其起阻燃作用的HX是有毒的腐蝕性氣體，對環(huán)境和人體有害，因此其 應(yīng)用領(lǐng)域已受到限制，己逐漸被淘汰。（3)無面阻燃劑（IFR)具有低煙、無毒等優(yōu)點，IFR W憐、氮、碳為主要核屯、成份，在受熱時會產(chǎn)生協(xié)同阻燃效應(yīng)；復(fù)配的IFR通常W聚憐酸錠 (APP)為酸源，WS聚氯胺（MEL)為發(fā)泡劑，W季戊四醇（陽R)為成炭劑，受高熱時可生成均 勻致密的炭質(zhì)泡沫層，可隔熱、隔氧、抑煙、防烙滴，具有很好的阻燃性能；但該類阻燃劑多 為親水性的，與高聚物基材相容性差，且所需的添加量較大，影響了阻燃高分子材料高聚物 的物理性能，因此也不能滿足高分子材料的需求。（4)有機(jī)娃阻燃劑是近年來發(fā)展的一種新 型高效、低毒、防烙滴、環(huán)境友好的無面阻燃劑，也是一種成炭型抑煙劑。有機(jī)娃阻燃劑在賦 予基材優(yōu)異的阻燃性能之外，還能改善基材的加工性能、耐熱性能等；但因價格較貴，應(yīng)用 也受到一定限制。
[0004] 據(jù)英國《聚合物降解與穩(wěn)定》（Polymer DegradationandStebili ty，90:523-534, 2005)介紹，加入占體系總質(zhì)量40%的由=聚氯胺硫酸錠和季戊四醇組成 的膨脹阻燃劑所制得的阻燃聚丙締才能達(dá)到化-94V0級別，但因添加膨脹阻燃劑的總量較 大而會導(dǎo)致材料的力學(xué)性能如拉伸強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度下降。
[0005]據(jù)美國《聚合物科學(xué)雜志》（Journal of Polymer Science, part A = Ploymer chemistry 42:6163-6173, 2004)介紹，將有機(jī)蒙脫±與膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃聚丙締時， 當(dāng)有機(jī)蒙脫±質(zhì)量占體系總質(zhì)量百分含量比為4%時，可W明顯降低阻燃聚丙締的熱釋放 速率；但隨著有機(jī)蒙脫上含量的增加（超過4%后）因團(tuán)聚加劇，其阻燃效果反而下降。
[0006]另外，現(xiàn)有采用烙融共混法制得含有氮憐類膨脹阻燃劑或者含有氮憐類膨脹阻燃 劑和阻燃增效劑的阻燃聚合物雖然具有低煙無毒和耐溶滴等特性，但阻燃效果仍不夠理 想，耐溶滴性還有待提高，也因所需添加的阻燃劑量較大而會使材料的力學(xué)性能如拉伸強(qiáng) 度、斷裂強(qiáng)度下降，且生產(chǎn)成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種廉價、環(huán)保、阻燃效果好且不影響高分子材料高聚物 力學(xué)性能的利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑及其制備方法。
[000引為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 一種利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑，按照重量份的原料為：有機(jī)娃橡膠廢料 18-35份、S聚氯胺5-10份、苯基S氯娃腕5-10、硅烷偶聯(lián)劑1-6份、強(qiáng)堿5-16份、醇80-110 份、去離子水20-50份、阻燃增效組合物4-19份； 所述阻燃增效組合物按照重量份的組分為：碳納米管4-6份、納米介孔分子篩4-6份、 納米凹凸棒± 4-6份、微米氮化娃1-3份、微米碳化娃1-3份。
[0009] 進(jìn)一步，所述阻燃增效組合物按照重量份的組分為：碳納米管4份、納米介孔分子 篩5份、納米凹凸棒± 5份、微米氮化娃2份、微米碳化娃2份。
[0010] 進(jìn)一步，所述硅烷偶聯(lián)劑是皿550硅烷偶聯(lián)劑、皿560硅烷偶聯(lián)劑和皿570硅烷偶 聯(lián)劑中的任意一種或多種。
[0011] 進(jìn)一步，所述強(qiáng)堿為氨氧化鋼和/或氨氧化鐘。
[0012] 進(jìn)一步，所述醇的碳原子數(shù)為2-6個。
[0013] 進(jìn)一步，所述納米介孔分子篩為MCM-41介孔分子篩、MCM-48介孔分子篩、SBA-15 介孔分子篩和SBA-16介孔分子篩中的任意一種或多種。
[0014] 利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑的制備方法，其特征在于，具體步驟為： (1) 先將有機(jī)娃橡膠廢料粉碎成粒徑不大于2mm的顆粒，然后與硅烷偶聯(lián)劑、強(qiáng)堿和單 元醇一起加入反應(yīng)蓋，在攬拌作用下，微波加熱到30-90°C，保溫1-3小時；所述微波加熱的 功率為 0. 8 -1. 2kW，頻率為 1200-3600MHZ ; (2) 過濾后加去離子水萃取，靜置分離，取下層液體置于反應(yīng)蓋中； (3 )再向反應(yīng)蓋中加入=聚氯胺、苯基=氯娃腕和阻燃增效組合物，在攬拌作用下，超 聲處理0. 5-1. 5小時；所述超聲波處理的功率為150-250W，頻率為20-40曲Z ; (4)冷卻，過濾，洗涂反應(yīng)產(chǎn)物，干燥后，即得到利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑。
[0015] 進(jìn)一步，步驟（1)中微波加熱到40-60°C，保溫1. 5-2. 5小時；所述微波加熱的功率 為 0. 9 -1. IkW，頻率為 2000-2800MHZ。
[0016] 進(jìn)一步，步驟（3)中超聲處理0. 8-1. 2小時；所述超聲波處理的功率為180-220W， 頻率為25-35曲Z。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑疏水性能很好，添加到聚丙締中，可使得聚 丙締的阻燃性能顯著提高，阻燃性能達(dá)到化-94 V-O級，極限氧指數(shù)可達(dá)38. 5% W上。另外， 還可使聚丙締燃燒時的發(fā)煙情況和滴落情況，W及材料的力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和 沖擊強(qiáng)度）也得到明顯改善。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實施方式】對本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[001引實施例1 一種利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑，按照重量份的原料為：有機(jī)娃橡膠廢料22 份、S聚氯胺8份、苯基S氯娃腕6份、皿550硅烷偶聯(lián)劑2份、氨氧化鋼5份、乙醇80份、去 離子水30份、阻燃增效組合物2份；所述阻燃增效組合物按照重量份的組分為：碳納米管6 份、MCM-41介孔分子篩4份、納米凹凸棒± 4份、微米氮化娃1份、微米碳化娃1份。
[0020] 所述利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑的制備方法，具體步驟為： (1) 先將有機(jī)娃橡膠廢料粉碎成粒徑不大于2mm的顆粒，然后與硅烷偶聯(lián)劑、強(qiáng)堿和單 元醇一起加入反應(yīng)蓋，在攬拌作用下，微波加熱到30°C，保溫3小時；所述微波加熱的功率 為 0. 8 kW，頻率為 1200MHz ; (2) 過濾后加去離子水萃取，靜置分離，取下層液體置于反應(yīng)蓋中； (3 )再向反應(yīng)蓋中加入=聚氯胺、苯基=氯娃腕和阻燃增效組合物，在攬拌作用下，超 聲處理1. 5小時；所述超聲波處理的功率為150W，頻率為20曲Z ; (4)冷卻，過濾，洗涂反應(yīng)產(chǎn)物，干燥后，即得到利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑。
[0021] 本實施例產(chǎn)品收率為92. 3% ;在馬弗爐中300°C灼燒30分鐘，失重1. 5%，將產(chǎn)品放 置水中一周不下沉，說明疏水性能很好。
[00過實施例2 一種利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑，按照重量份的原料為：有機(jī)娃橡膠廢料30 份、S聚氯胺10份、苯基S氯娃腕5份、皿560硅烷偶聯(lián)劑4份、氨氧化鐘12份、季戊四醇 100份、去離子水40份、阻燃增效組合物11份；所述阻燃增效組合物按照重量份的組分為： 碳納米管5份、MCM-48介孔分子篩5份、納米凹凸棒± 5份、微米氮化娃2份、微米碳化娃2 份。
[0023] 所述利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑的制備方法，具體步驟為： (1) 先將有機(jī)娃橡膠廢料粉碎成粒徑不大于2mm的顆粒，然后與硅烷偶聯(lián)劑、強(qiáng)堿和單 元醇一起加入反應(yīng)蓋，在攬拌作用下，微波加熱到60°C，保溫2小時；所述微波加熱的功率 為IkW，頻率為2400MHz ; (2) 過濾后加去離子水萃取，靜置分離，取下層液體置于反應(yīng)蓋中； (3 )再向反應(yīng)蓋中加入=聚氯胺、苯基=氯娃腕和阻燃增效組合物，在攬拌作用下，超 聲處理1小時；所述超聲波處理的功率為200W，頻率為30曲Z ; (4)冷卻，過濾，洗涂反應(yīng)產(chǎn)物，干燥后，即得到利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑。
[0024] 本實施例產(chǎn)品收率為93. 4%;在馬弗爐中300°C灼燒30分鐘，失重1. 2%，將產(chǎn)品放 置水中一周不下沉，說明疏水性能很好。
[00幼實施例3 一種利用有機(jī)娃橡膠廢料生產(chǎn)的阻燃劑，按照重量份的原料為：有機(jī)娃橡膠廢料35 份、S聚氯胺9份、苯基S氯娃腕8份、皿570硅烷偶聯(lián)劑6份、強(qiáng)堿15份、乙醇120份、去 離子水50份、阻燃增效組合物20份；所述阻燃增效組合物按照重量份的組分為：碳納米管 6份、SBA-16介孔分子篩6份、納米凹凸棒± 6份、微米氮化娃3份、微米碳化娃3份。