專利名稱：丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種丁腈橡膠復(fù)合材料，尤其涉及 一種丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料及其制備。
背景技術(shù)：
丁腈橡膠(nitrile butadiene rubber),簡(jiǎn)稱NBR，由丁二烯與丙烯腈共聚 而制得，是一種耐油(尤其是烷烴油)、耐老化性能較好的合成橡膠。丁腈橡 膠中丙烯腈含量越高，其耐油性越好，但耐寒性則相應(yīng)下降。丁腈橡膠可以在 12(TC的空氣中或在15(TC的油中長(zhǎng)期使用。此外，丁腈橡膠還具有良好的耐 水性、氣密性及優(yōu)良的粘結(jié)性能，被用于制備各種耐油橡膠制品、電纜膠材料 等，在汽車、航空、石油、復(fù)印等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但由于丁腈橡膠在空 氣中易燃，使其應(yīng)用在很大程度上受到了限制。因此，丁腈橡膠的阻燃勢(shì)在必 行。目前，國(guó)內(nèi)高分子材料中使用的常規(guī)阻燃劑，占主導(dǎo)地位的還是鹵系(如 十溴聯(lián)苯醚)、磷--鹵系(含鹵素的磷酸酯)阻燃劑。采用含有鹵素的阻燃劑 阻燃的高分子材料在燃燒時(shí)使煙、毒氣和腐蝕性氣體的生成大大增加，在使用 過(guò)程中，必須加入氧化銻或銻酸鈉作為協(xié)效劑，但銻資源也有限。無(wú)鹵磷-氮 系阻燃劑是以磷、氮為主要成份的阻燃劑，它不含鹵素，也不采用氧化銻為協(xié) 效劑，其因低煙、低毒，并且具有高效阻燃作用，已經(jīng)成功地應(yīng)用于一些受熱 不結(jié)炭的聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等高分子材料中。坡縷石是一種具鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，由于形成條件苛 刻，因而是世界性稀缺的環(huán)境礦物材料。坡縷石密度低，顏色較淡，與高分子 復(fù)合后不會(huì)嚴(yán)重影響其重量和透明性；坡縷石硬度在2 2.5，容易加工成納米-微米級(jí)顆粒；坡縷石的微孔結(jié)構(gòu)，使其對(duì)氣體有著強(qiáng)吸附作用，中空隔熱絕熱 能夠阻斷熱的傳遞，它的吸水和保水性能，在高溫下能產(chǎn)生水蒸氣阻斷氧氣， 坡縷石本身不揮發(fā)，效果持久、價(jià)格低廉、煙霧小，兼有阻燃、抑煙和降低有 毒氣體的功能，是一種理想的無(wú)公害阻燃材料
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決丁腈橡膠易燃的問(wèn)題，提供一種丁腈橡膠阻燃復(fù) 合材料及其制備方法。本發(fā)明的丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料，是由丁腈橡膠與阻燃劑混煉而成。 為了使丁腈橡膠的各種性能不受影響，本發(fā)明將丁腈橡膠與阻燃劑與以10:1-1:1的重量比進(jìn)行混煉。為了使丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料具有良好的阻燃性能，本發(fā)明的阻燃劑是由 粉碎到100~5000目的坡縷石粉體與三聚氰胺或/和紅磷復(fù)配而得的復(fù)合阻燃 劑。實(shí)驗(yàn)證明，坡縷石粉體與三聚氰胺或湖紅磷以10:1 1:10的重量比進(jìn)行復(fù) 配，都具有很好的阻燃效果。由于坡縷石孔內(nèi)含有大量的阻燃元素鎂，鋁和不同性質(zhì)的水，如結(jié)晶水、 羥基結(jié)構(gòu)水、沸石分子水和包結(jié)水等，這些水在高溫下產(chǎn)生大量的水蒸氣；而 紅磷在受熱時(shí)，先解聚為P4，然后再吸收坡縷石粉體產(chǎn)生的水汽水化成磷酸， 磷酸進(jìn)一步縮合成聚偏磷酸，在聚合物表面形成玻璃狀覆蓋物，并放出氮?dú)夂?水，降低了氣相中的氧氣濃度，抑制了燃燒，從而發(fā)揮了紅磷的凝聚相阻燃作 用。另外，坡縷石的多孔和中空結(jié)構(gòu)對(duì)氣體有著強(qiáng)吸附作用，中空隔熱絕熱能 夠阻斷熱的傳遞，這些特點(diǎn)使其具有良好的阻燃性能。聚偏磷酸的生成與坡縷 石的多孔、中空結(jié)構(gòu)結(jié)合，使燃燒形成炭化層，阻止了熱量和氧氣的進(jìn)入，也 阻止了熱解產(chǎn)生的小分子可燃性氣體進(jìn)入氣相，從而又達(dá)到了氣相阻燃的目 的。聚偏磷酸的生成與坡縷石多孔和中空結(jié)構(gòu)的存在，使燃燒形成炭化層，阻 止了熱量和氧氣的進(jìn)入，也阻止了熱解產(chǎn)生的小分子可燃性氣體進(jìn)入氣相，從 而又達(dá)到了氣相阻燃的目的。因此，本發(fā)明的丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料具有很好 的阻燃性能。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料的其氧指數(shù)在29以上， 最高可達(dá)到34，燃燒性能燃燒性能為UL94-V1 UL94-V0級(jí)。由于坡縷石具有不揮發(fā)、兼有阻燃、抑煙和降低有毒氣體的功能，而且三 聚氰胺或/和紅磷屬于無(wú)鹵磷-氮系阻燃劑，其優(yōu)點(diǎn)是低煙、低毒，所以，以坡 縷石與三聚氰胺或/和紅磷為復(fù)合阻燃劑混煉的丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料具有燃 燒時(shí)煙霧少，生成的炭層能有效防止聚合物的熔滴等優(yōu)點(diǎn)，燃燒時(shí)不產(chǎn)生有毒 氣體，是一種環(huán)保、無(wú)污染的新型阻燃材料。本發(fā)明采用的坡縷石復(fù)合阻燃劑來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，從而大大降低了阻 燃材料的成本，對(duì)阻燃材料的工業(yè)化生產(chǎn)有巨大的推動(dòng)作用。 本發(fā)明的丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料是以機(jī)械參混、密煉的方式混煉而成。其 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作方便，易于工業(yè)化生產(chǎn)。由于本發(fā)明采用的阻燃劑是復(fù)合阻燃劑，在混煉時(shí)，可以先以坡縷石粉體、三聚氰胺或/和紅磷以10:1 1:10的重量比進(jìn)行復(fù)配，形成復(fù)合阻燃劑，再將丁 腈橡膠與復(fù)合阻燃劑以10:1 1:1的重量比進(jìn)行混煉；也可以將丁腈橡膠、坡縷 石粉體、三聚氰胺或/和紅磷直接進(jìn)行混煉。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料的阻燃效果實(shí)施例l:將天然坡縷石精選后粉碎至100-5000目(顆粒度為0.26-2.00um， 下同)，再將坡縷石粉體與三聚氰胺按1:1的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混 合得坡縷石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)合阻燃劑與丁腈橡膠以1:10的 質(zhì)量比充分混合，以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù) 合材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到28，燃燒性能為UL94-V1級(jí)。實(shí)施例2:將坡縷石粉體與紅磷按1:1的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混 合得坡縷石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)合阻燃劑與丁腈橡膠以1:8的質(zhì) 量比充分混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù) 合材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到29，燃燒性能為UL94-V1級(jí)。實(shí)施例3:將縷石粉體與紅磷和三聚氰胺混合物(混合物中紅磷和三聚氰 胺的質(zhì)量比例為1:1)按1:1的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡縷石復(fù) 合阻燃劑;然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以1:6的質(zhì)量比充分混合、 并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料。經(jīng)測(cè)定， 其氧指數(shù)可達(dá)到31，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例4:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和三 聚氰胺的質(zhì)量比例為1:2)按1:2的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡縷 石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以l:7的質(zhì)量比充分 混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到30，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例5:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和三 聚氰胺的質(zhì)量比例為1:3)按1:3的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡縷 石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以l:9的質(zhì)量比充分
混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到28，燃燒性能為UL94-V1級(jí)。實(shí)施例6:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和三 聚氰胺的質(zhì)量比例為1:4)按1:4的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡縷 石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以l:6的質(zhì)量比充分 混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到30.5，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例7:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和三 聚氰胺的質(zhì)量比例為1:5)按1:7的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡縷 石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以l:4的質(zhì)量比充分 混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到29.5，燃燒性能為UL94-V1級(jí)。實(shí)施例8:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和三 聚氰胺的質(zhì)量比例為1:6)按1:6的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡縷 石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以1:3的質(zhì)量比充分 混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃丁腈橡膠復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到32，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例9:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和三 聚氰胺的質(zhì)量比例為1:7)按1:7的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡縷 石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以l:4的質(zhì)量比充分 混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到31，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例10:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和 三聚氰胺的質(zhì)量比例為1:8)按1:8的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡 縷石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以1:3的質(zhì)量比充 分混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃丁腈橡膠復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到33，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例11:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和 三聚氰胺的質(zhì)量比例為1:9)按1:9的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡 縷石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以1:5的質(zhì)量比充 分混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料。
經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到30.5，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例12:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和 三聚氰胺的質(zhì)量比例為1:10)按1:10的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得 坡縷石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以1:10的質(zhì)量 比充分混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃丁腈橡膠復(fù)合 材料。經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到30，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例13:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和 三聚氰胺的質(zhì)量比例為1:1)按1:2的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡 縷石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以l:2的質(zhì)量比充 分混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到30.5，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例14:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和 三聚氰胺的質(zhì)量比例為1:2)按1:4的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡 縷石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以1:3的質(zhì)量比充 分混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到31，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例15:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和 三聚氰胺的質(zhì)量比例為1:3)按1:6的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡 縷石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以1:4的質(zhì)量比充 分混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃丁腈橡膠復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到32，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例16:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和 三聚氰胺的質(zhì)量比例為1:4)按1:8的質(zhì)量比以機(jī)械摻混的方式充分混合得坡 縷石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以1:5的質(zhì)量比充 分混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到32.5，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例17:將坡縷石粉體與紅磷和三聚氰胺的混合物(混合物中紅磷和 三聚氰胺的質(zhì)量比例為1:5)按1:10的質(zhì)量比以機(jī)械慘混的方式充分混合得坡 縷石復(fù)合阻燃劑；然后將所得坡縷石復(fù)配阻燃劑與丁腈橡膠以l:6的質(zhì)量比充 分混合、并以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃丁腈橡膠復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到34，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。
實(shí)施例18:將坡縷石粉體、紅磷和三聚氰胺直接與丁腈橡膠按1:1:1:10 的質(zhì)量比以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃丁腈橡膠復(fù)合材料。 經(jīng)測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到32，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例19:將坡縷石粉體、紅磷和三聚氰胺直接與丁腈橡膠按1:2:1:9的 質(zhì)量比以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃丁腈橡膠復(fù)合材料。經(jīng) 測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到33，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例20:將坡縷石粉體、紅磷和三聚氰胺直接與丁腈橡膠按1:1:2:8的 質(zhì)量比以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃丁腈橡膠復(fù)合材料。經(jīng) 測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到32，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。實(shí)施例21:將坡縷石粉體、紅磷和三聚氰胺直接與丁腈橡膠按1:1:3:9的 質(zhì)量比以常規(guī)的注塑工藝在注塑機(jī)上注塑成型，得阻燃丁腈橡膠復(fù)合材料。經(jīng) 測(cè)定，其氧指數(shù)可達(dá)到34，燃燒性能為UL94-V0級(jí)。
權(quán)利要求
1、一種丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料，是由丁腈橡膠與阻燃劑以10∶1～1∶1的質(zhì)量比混煉而成。
2、 如權(quán)利要求1所述的丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料，其特征在于所述阻燃 劑是由粉碎到100~5000目的坡縷石粉體與三聚氰胺或/和紅磷復(fù)配而得的復(fù)合 阻燃劑。
3、 如權(quán)利要求2所述的丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料，其特征在于所述坡縷 石粉體、三聚氰胺以10:1 1:10的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)配。
4、 如權(quán)利要求2所述的丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料，其特征在于所述坡縷 石粉體、紅磷以10:1-1:10的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)配。
5、 如權(quán)利要求2所述的丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料，其特征在于所述坡縷 石粉體、三聚氰胺、紅磷以1:0.1:0.1 1:10:10的質(zhì)量比進(jìn)行復(fù)配。
6、 如權(quán)利要求1所述丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料的制備方法，是將丁腈橡膠 與阻燃劑以機(jī)械參混、密煉的方式混煉而成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料，是由丁腈橡膠與阻燃劑以10∶1～1∶1的重量比混煉而成，其中阻燃劑是由粉碎到100～5000目的坡縷石粉體與三聚氰胺或/和紅磷復(fù)配而得的復(fù)合阻燃劑。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明丁腈橡膠阻燃復(fù)合材料的其氧指數(shù)在29以上，最高可達(dá)到34，燃燒性能燃燒性能為UL94-V1～UL94-V0級(jí)。
文檔編號(hào)C08L9/02GK101161709SQ200710019170
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者周添紅, 姬強(qiáng)強(qiáng), 哲 張, 雷自強(qiáng) 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)