低煙、高阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法
【專利摘要】本發明目的在于提供一種最大煙密度小于130、氧指數大于40％的低煙、高阻燃型粉末丁苯橡膠的制備方法。該發明采用丁苯膠乳分別與三鹵苯基烯丙基碳酸酯和極性單體接枝聚合改性，而后用水溶性高分子對無機抑煙劑進行包覆改性，最后將功能化抑煙劑與接枝改性的丁苯膠乳混合后直接凝聚成粉的方法。該方法解決了無機抑煙劑在丁苯膠乳基質中的分散性差，易發生團聚、遷移和析出等問題，明顯地提高了無機抑煙劑的抑煙效果。
【專利說明】低煙、高阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法，具體涉及一種功能化抑煙劑和阻 燃劑接枝改性丁苯膠乳的低煙、高阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法。
【背景技術】
[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，受熱熔化時易產生可燃氣體，在高溫時易與氧作用發生燃燒，造成其氧指數低，阻 燃性能較差，由此帶來了潛在的火災危害性，限制了PSBR在礦井、電子、電器工業、汽車、飛 機、輪船等領域里的應用。目前，我國工業上普遍采用含鹵阻燃劑制備阻燃橡膠，其優點在 于具有較高的阻燃性，缺點是燃燒時產生大量煙霧和毒性物質，造成人呼吸困難，其危害性 往往比燃燒產生的后果更為嚴重，是火災中致人傷亡的首要危險因素。近年來，隨著全球安 全環保意識的日益加強，人們對防火安全性及制品的阻燃性能的要求越來越高，開發研制 新型低煙、高阻燃的燃橡膠材料已成為研究熱點。
[0003]現有技術中，有關橡膠材料的低煙、高阻燃研究主要是通過添加無機阻燃劑和有 機阻燃劑的方法來制備。如：ZL96116942. 7公開了一種以無鹵阻燃劑氫氧化鋁(鎂)、三氧化 二銻和磷系阻燃劑相互配合使用，通過混煉共混工藝，制備出低煙、低毒、阻燃性能好的環 保型阻燃橡膠地板。ZL201010136235. 5公開了一種采用有機磷系阻燃劑三芳基磷酸酯和有 機改性納米蒙脫土復配制備的高效、環保型阻燃劑，并以10?15wt%添加量應用到天然橡 膠體系中，制備綠色環保阻燃橡膠材料。CN1324885A公開了一種采用甲基丙烯酸（MAA)或 丙烯酸（AA)等不飽和羧酸改性無機阻燃填料，制備阻燃性能優良的無鹵阻燃橡膠材料。張 保衛等研究發現氫氧化鋁通過硅烷偶聯劑改性和粒徑微細化處理能有效地提高丁苯橡膠 的氧指數。《氫氧化鋁在丁苯橡膠中的阻燃性研究》(特種橡膠制品，2003, 24(2) : 15?17)。
【發明內容】
[0004] 本發明目的在于提供一種最大煙密度小于130、氧指數大于40 %的低煙、高阻燃 型粉末丁苯橡膠的制備方法。無機抑煙劑表面具有較強的極性和親水性，同非極性丁苯膠 乳相容性差，界面難以形成良好的粘接.在丁苯膠乳基質中的分散性差，易發生團聚、遷移 和析出等現象，影響了抑煙效果。為了解決這一問題，該發明采用丁苯膠乳分別與三鹵苯 基烯丙基碳酸酯和極性單體接枝聚合改性，而后用水溶性高分子對無機抑煙劑進行包覆改 性，最后將功能化抑煙劑與接枝改性的丁苯膠乳混合后直接凝聚成粉的方法。
[0005]本發明所述的"份"均是指質量份。
[0006]本發明的一種低煙、高阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法，具體的制備步驟為：
[0007](1)功能化抑煙劑的制備：以抑煙劑質量為100份計，將1?5份硅烷偶聯劑和 100?200份水、5?10份乙醇加入到聚合荃中攪拌混合均勻，用酸調節體系pH值為4? 6,然后加入100份抑煙劑，攪拌混合10?30min;再加入5?25份水溶性高分子，攪拌混 合1?3h;脫水、干燥、研磨得到功能化抑煙劑。
[0008] (2)阻燃型接枝膠乳的制備：以丁苯膠乳質量為100份計，在聚合釜中首先加入 100?200份去離子水、然后依次加入100份丁苯膠乳、1?10份乳化劑、0. 1?1.0份分子 量調節劑，用氮氣置換后，緊接著先加入10?20份三鹵苯基烯丙基碳酸酯接枝單體，攪拌、 加熱，待聚合釜溫度達到40?60°C時加入0. 1?0. 3份引發劑，反應3?6h后，加入1? 5份的極性單體和0. 01?0. 1份引發劑，繼續反應1?2h后，加入0. 1?0. 5份終止劑，制 得阻燃型接枝丁苯膠乳；
[0009](3)阻燃型粉末丁苯橡膠的制備：以阻燃接枝丁苯膠乳質量為100份計，取100份 阻燃型接枝膠乳和10?30份功能化抑煙劑、50?100份水加入到凝聚釜里攪拌混合10? 30min，然后升溫至40?60°C時，依次加入2?5份隔離劑、2?6份凝聚劑，用緩沖劑調節 體系pH值為8?11，升溫至70?90°C時攪拌10?30min進行熟化，然后經洗滌、脫水、干 燥得到低煙、高阻燃粉末丁苯橡膠產品。
[0010] 本發明所述的抑煙劑可以是氫氧化鎂[Mg(0H)2]、氫氧化鋁[A1 (0H)3]、氫氧化鈣、 水滑石[Mg6Al2 (OH) 16C03 ? 4H20]、鋁酸鈣[3Ca0 ?A1203 ? 6H20]、碳酸鈣中的至少一種，優選氫 氧化鋁。
[0011] 本發明所述的水溶性高分子可以是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、4-聚乙烯吡叮、聚 乙二醇、聚甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或幾種，優選聚甲基丙烯酸羥乙酯，其加入量為5? 25份，優選10?20份。
[0012] 本發明所述的硅烷偶聯劑可以選自氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550)、3-縮水甘 油釀氧基丙基二甲氧基娃燒（KH-560)、乙稀基二乙氧基娃燒（A-151)、N-0 -氣乙基-Y-氣 丙基甲基二甲氧基硅烷（KH-602)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570)、 N- 3 -(氨乙基）-Y-氨丙基三甲氧基硅烷（KH-792)、乙烯基三甲氧基硅烷（A-171)中的一 種或多種。
[0013] 本發明所述的酸可以選自草酸、鹽酸、硫酸、磷酸、稀硝酸中的一種或多種，優選草 酸，其酸的質量濃度為〇. 03%?0. 1%。
[0014] 本發明所述的三鹵苯基烯丙基碳酸酯結構式如下：
[0015]
【權利要求】
1. 一種低煙、高阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法，具體的制備步驟為： (1) 功能化抑煙劑的制備：以抑煙劑質量為100份計，將1?5份硅烷偶聯劑和100? 200份水、5?10份乙醇加入到聚合荃中攪拌混合均勻，調節體系pH值為4?6,然后加入 100份抑煙劑，攪拌混合10?30min ;再加入5?25份水溶性高分子，攪拌混合1?3h ;脫 水、干燥、研磨得到功能化抑煙劑； (2) 阻燃型接枝膠乳的制備：以丁苯膠乳質量為100份計，在聚合釜中首先加入100? 200份去離子水、然后依次加入100份丁苯膠乳、1?10份乳化劑、0. 1?1. 0份分子量調節 齊U，用氮氣置換后，緊接著先加入1〇?20份三鹵苯基烯丙基碳酸酯接枝單體，攪拌、加熱， 待聚合釜溫度達到40?60°C時加入0. 1?0. 3份引發劑，反應3?6h后，加入1?5份的 極性單體和〇. 01?〇. 1份引發劑，繼續反應1?2h后，加入0. 1?0. 5份終止劑，制得阻 燃型接枝丁苯膠乳； (3) 阻燃型粉末丁苯橡膠的制備：以阻燃接枝丁苯膠乳質量為100份計，取100份阻 燃型接枝膠乳和10?30份功能化抑煙劑、50?100份水加入到凝聚釜里攪拌混合10? 30min，然后升溫至40?60°C時，依次加入2?5份隔離劑、2?6份凝聚劑，調節體系pH 值為8?11，升溫至70?90°C時攪拌10?30min進行熟化，然后經洗滌、脫水、干燥得到 低煙、高阻燃粉末丁苯橡膠產品。
2. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的抑煙劑是氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫 氧化鈣、水滑石、鋁酸鈣、碳酸鈣中的至少一種。
3. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的水溶性高分子是聚乙烯醇、聚乙 烯吡咯烷酮、4-聚乙烯吡叮、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或幾種。
4. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的水溶性高分子加入量為10?20 份。
5. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的硅烷偶聯劑選自氨丙基 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-0 -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）_ Y _氨丙基二甲氧基娃燒、乙烯基二甲氧基娃燒中的一種或多種。
6. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的三鹵苯基烯丙基碳酸酯為三溴苯 基烯丙基碳酸酯、三氯苯基烯丙基碳酸酯中的一中。
7. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于本所述的極性單體選自丙烯酸、甲基丙 烯酸、馬來酸酐、丙烯酰胺中的一種。
8. 如權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的引發劑選自過硫酸鉀、二叔丁基 過氧化氫、2, 5-二甲基-2, 5-二叔丁基過氧化己烷、二叔丁基過氧化物、過氧化二異丙苯、 過氧化苯甲酰中的一種。
【文檔編號】C08F218/00GK104448661SQ201310426622
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】李樹毅, 趙燕, 王新, 董萬卓, 鄭紅兵, 文善雄, 王月霞, 翟云芳, 朱晶, 魏緒玲, 艾純金 申請人:中國石油天然氣股份有限公司