低煙、高阻燃粉末丁苯橡膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明目的在于提供一種最大煙密度小于130、氧指數(shù)大于40％的低煙、高阻燃型粉末丁苯橡膠的制備方法。該發(fā)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(jī)抑煙劑進(jìn)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(jī)抑煙劑在丁苯膠乳基質(zhì)中的分散性差，易發(fā)生團(tuán)聚、遷移和析出等問題，明顯地提高了無機(jī)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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)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(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，由此帶來了潛在的火災(zāi)危害性，限制了PSBR在礦井、電子、電器工業(yè)、汽車、飛 機(jī)、輪船等領(lǐng)域里的應(yīng)用。目前，我國工業(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，隨著全球安 全環(huán)保意識的日益加強(qiáng)，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(fā)研制 新型低煙、高阻燃的燃橡膠材料已成為研究熱點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，有關(guān)橡膠材料的低煙、高阻燃研究主要是通過添加無機(jī)阻燃劑和有 機(jī)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(huán) 保型阻燃橡膠地板。ZL201010136235. 5公開了一種采用有機(jī)磷系阻燃劑三芳基磷酸酯和有 機(jī)改性納米蒙脫土復(fù)配制備的高效、環(huán)保型阻燃劑，并以10?15wt%添加量應(yīng)用到天然橡 膠體系中，制備綠色環(huán)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(jī)阻燃填料，制備阻燃性能優(yōu)良的無鹵阻燃橡膠材料。張 保衛(wèi)等研究發(fā)現(xiàn)氫氧化鋁通過硅烷偶聯(lián)劑改性和粒徑微細(xì)化處理能有效地提高丁苯橡膠 的氧指數(shù)?！稓溲趸X在丁苯橡膠中的阻燃性研究》(特種橡膠制品，2003, 24(2) : 15?17)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種最大煙密度小于130、氧指數(shù)大于40 %的低煙、高阻燃 型粉末丁苯橡膠的制備方法。無機(jī)抑煙劑表面具有較強(qiáng)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(zhì)中的分散性差，易發(fā)生團(tuán)聚、遷移 和析出等現(xiàn)象，影響了抑煙效果。為了解決這一問題，該發(fā)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(jī)抑煙劑進(jìn)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(fā)明所述的"份"均是指質(zhì)量份。
[0006]本發(fā)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(zhì)量為100份計(jì)，將1?5份硅烷偶聯(lián)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(diào)節(jié)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(zhì)量為100份計(jì)，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(diào)節(jié)劑，用氮?dú)庵脫Q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(dá)到40?60°C時(shí)加入0. 1?0. 3份引發(fā)劑，反應(yīng)3?6h后，加入1? 5份的極性單體和0. 01?0. 1份引發(fā)劑，繼續(xù)反應(yīng)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(zhì)量為100份計(jì)，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(shí)，依次加入2?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?11，升溫至70?90°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、高阻燃粉末丁苯橡膠產(chǎn)品。
[0010] 本發(fā)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(yōu)選氫 氧化鋁。
[0011] 本發(fā)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(yōu)選聚甲基丙烯酸羥乙酯，其加入量為5? 25份，優(yōu)選10?20份。
[0012] 本發(fā)明所述的硅烷偶聯(lián)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(fā)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(yōu)選草 酸，其酸的質(zhì)量濃度為〇. 03%?0. 1%。
[0014] 本發(fā)明所述的三鹵苯基烯丙基碳酸酯結(jié)構(gòu)式如下：
[0015]

【權(quán)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(zhì)量為100份計(jì)，將1?5份硅烷偶聯(lián)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(diào)節(jié)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(zhì)量為100份計(jì)，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(diào)節(jié) 齊U，用氮?dú)庵脫Q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(dá)到40?60°C時(shí)加入0. 1?0. 3份引發(fā)劑，反應(yīng)3?6h后，加入1?5份的 極性單體和〇. 01?〇. 1份引發(fā)劑，繼續(xù)反應(yīng)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(zhì)量為100份計(jì)，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(shí)，依次加入2?5份隔離劑、2?6份凝聚劑，調(diào)節(jié)體系pH 值為8?11，升溫至70?90°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、高阻燃粉末丁苯橡膠產(chǎn)品。
2. 如權(quán)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(quán)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(quán)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(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的硅烷偶聯(lián)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(quán)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(quán)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(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)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(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)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