一種阻燃橡膠的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種橡膠，特別是涉及一種阻燃橡膠。
【背景技術】
[0002]橡膠由于其優異的物理機械性能被廣泛用于汽車、航空航天、石油開采、石化、電線電纜、輪胎胎面等行業。但是，其固有的高可燃性依舊使NR存在一些應用限制。因此，提高橡膠阻燃性能的重要性顯而易見。
[0003]膨脹阻燃劑IFR是由聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺組成，具有低煙霧量和低毒性等優點。在某些材料中具有比其他阻燃劑更加優異的阻燃表現。但是與傳統阻燃劑相比又有很多自身局限性，自身添加量過大，成炭不穩定等導致材料阻燃性能及力學性能下降，從而限制IFR的應用。
[0004]為了提高IFR的阻燃效果，采用協同效應提升阻燃性能。協效劑一般具有催化阻燃體系反應、增加成炭量、提高炭層品質等作用。而石墨烯作為當今的研宄熱點，其獨特的二維片層結構，石墨烯在聚合物復合材料中具有良好的物理阻隔效應而發揮阻燃作用。但是由于石墨烯片層之間存在較強的相互作用，在制備聚合物納米復合材料時容易發生團聚。因此，需要對石墨稀進行功能化。
[0005]金屬有機骨架材料是由金屬離子和僑連金屬離子的有機配位聚合構成，這種材料所具有的高比表面積、易調節的孔道、多樣性的骨架結構是無機多孔材料所不及。本專利將金屬有機骨架接枝功能化石墨烯與膨脹阻燃劑復配對橡膠材料進行阻燃，有效的提高了阻燃性能，其中金屬有機骨架中的金屬陽離子，可以改善炭層的熱氧化穩定性，提高成炭率，降低APP的揮發性。
并且，接枝之后的阻燃協效劑，大大提高了其比表面積，增加了阻燃劑與橡膠基體的相容性，使阻燃性能提高。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種阻燃橡膠，該阻燃橡膠采用天然橡膠為基材，通過金屬有機骨架接枝功能化石墨烯與膨脹阻燃劑進行協效，達到提高復合材料的阻燃性能以及燃燒炭層穩定性，進一步提高了橡膠的阻燃及力學性能。
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
一種阻燃橡膠，所述橡膠由下列組分組成，按質量分數混合:天然橡膠用量100質量份；硫化劑用量1.2-1.5質量份；促進劑CZ用量0.8~1.0質量份；促進劑TMTD用量0.2-0.4質量份；硬脂酸用量3.5-4.5質量份；氧化鋅用量4.5-5質量份；防老劑4010用量1~2質量份；液體石錯用量1~3質量份；炭黑用量30~40份；阻燃協效劑1~5質量份；聚磷酸錢用量35~40質量份；季戊四醇用量10~20質量份；三聚氰胺用量10~20質量份。
[0008]所述的.一種阻燃橡膠，所述阻燃協效劑為金屬有機骨架接枝功能化石墨烯。
[0009]所述的.一種阻燃橡膠，所述功能化石墨烯為苯甲酸改性還原石墨烯，使石墨烯表面富含大量羧基苯的功能化石墨烯。
[0010]所述的.一種阻燃橡膠，所述金屬有機骨架與功能化石墨烯以雙配位基的方式復合，實現金屬有機骨架-接枝石墨烯一體化。
[0011]本發明的優點與效果是:
1.本發明采用石墨烯功能化協效膨脹阻燃劑阻燃天然橡膠，相比膨脹阻燃劑阻燃天然橡膠具有更高的成炭能力以及耐熱穩定性，石墨烯的獨特二維片層結構，使其具有良好的物理阻隔效應而發揮阻燃作用。
[0012]2.將石墨烯進行功能化改性，表面接枝金屬有機骨架，增大其比表面積，使得石墨烯在橡膠中分散均勻，提高與橡膠基體的相容性，使其耐熱穩定性升高；金屬有機骨架的多孔結構，可以吸附橡膠在硫化過程中產生的H2S,降低硫化過程中的熱量，使橡膠達到正常的交聯度，從而提高橡膠的力學性能；并且金屬有機骨架中的金屬陽離子，可以改善碳層的熱氧化穩定性，提高成炭率，降低APP的揮發性。
【附圖說明】
[0013]圖1為氧化石墨烯的功能化改性化學式；
圖2為金屬有機骨架接枝功能化石墨烯化學式。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例對本發明進行詳細說明。
[0015]本發明選取在線纜材料及電器領域內廣泛采用的天然橡膠作為基材，通過金屬有機骨架接枝功能化石墨烯作為阻燃協效劑，利用石墨烯在橡膠材料中良好的物理阻隔效應和金屬有機骨架的多孔結構與催化成炭作用，提高復合材料的阻燃性能以及燃燒炭層的穩定性。同時，金屬有機骨架與石墨烯的接枝改性，有效的提高了兩者在橡膠基材中的利用率和分散性。
[0016]實施例:
將Ig氧化石墨稀超聲分散在300ml的水溶液中，加入600mg的硼氫化鈉，配置5%的碳酸鈉溶液調節石墨烯水溶液的PH，使PH值達到9-10，在80°C下靜止lh。離心得到產物。將產物離心分散到10ml的水溶液中，用lmol/L的鹽酸溶液調節PH到5_6，加入18mg的亞硝酸鈉和46mg的苯甲酸，在冰水浴下攪拌2h，離心得到功能化石墨烯。.將0.5g功能化石墨烯超聲分散在10ml的水溶液中，常溫加入AL-MOFs金屬有機骨架常溫攪拌4h，制備得到金屬有機骨架接枝功能化石墨烯協效阻燃劑。
[0017]天然橡膠100份；硫磺1.2份；促進劑CZ 0.8份；促進劑TMTD 0.35份；硬脂酸4份；氧化鋅5份；防老劑I份；液體石蠟I份；炭黑35份；金屬有機骨架接枝功能化石墨烯3份；7 ;三聚氰胺13.3份；季戊四醇13.3份置于開煉機中，于55°C的溫度下混煉，即得膠料，將膠料放置12小時后，在150°C /1MPaXTc90的條件下進行硫化，得到阻燃橡膠。
【主權項】
1.一種阻燃橡膠，其特征在于，所述橡膠由下列組分組成，按質量分數混合:天然橡膠用量100質量份；硫化劑用量1.2-1.5質量份；促進劑CZ用量0.8~1.0質量份；促進劑TMTD用量0.2~0.4質量份；硬脂酸用量3.5~4.5質量份；氧化鋅用量4.5~5質量份；防老劑4010用量1~2質量份；液體石蠟用量1~3質量份；炭黑用量30~40份；阻燃協效劑1~5質量份；聚磷酸錢用量35~40質量份；季戊四醇用量10~20質量份；三聚氰胺用量10~20質量份。2.根據權利要求1所述的.一種阻燃橡膠，其特征在于，所述阻燃協效劑為金屬有機骨架接枝功能化石墨稀。3.根據權利要求2所述的.一種阻燃橡膠，其特征在于，所述功能化石墨烯為苯甲酸改性還原石墨烯，使石墨烯表面富含大量羧基苯的功能化石墨烯。4.根據權利要求2所述的.一種阻燃橡膠，其特征在于，所述金屬有機骨架與功能化石墨稀以雙配位基的方式復合，實現金屬有機骨架-接枝石墨稀一體化。
【專利摘要】一種阻燃橡膠的制備方法，由以下組分制備得到，按質量分數混合：天然橡膠用量100質量份；硫化劑用量1.2~1.5質量份；促進劑CZ用量0.8~1.0質量份；促進劑TMTD用量0.2~0.4質量份；硬脂酸用量3.5~4.5質量份；氧化鋅用量4.5~5質量份；防老劑4010用量1~2質量份；液體石蠟用量1~3質量份；炭黑用量30~40份；阻燃協效劑1~5質量份；聚磷酸銨用量35~40質量份；季戊四醇用量10~20質量份；三聚氰胺用量10~20質量份。其中阻燃協效劑為金屬有機骨架接枝功能化石墨烯，通過苯甲酸對石墨烯進行功能化，使其與金屬有機骨架實現雙配位復合。本發明明顯改善了現有橡膠基體的阻燃性能。
【IPC分類】C08K13/06, C08L91/06, C08K3/22, C08L7/00, C08K5/3492, C08K9/02, C08K3/04, C08K3/32, C08K9/04, C08K5/09, C08K5/053
【公開號】CN104910447
【申請號】CN201510279688
【發明人】王娜, 胡立冬, 亢萍
【申請人】沈陽化工大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月28日