一種阻燃橡膠的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種橡膠，特別是涉及一種阻燃橡膠。
【背景技術(shù)】
[0002]橡膠由于其優(yōu)異的物理機(jī)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(yè)。但是，其固有的高可燃性依舊使NR存在一些應(yīng)用限制。因此，提高橡膠阻燃性能的重要性顯而易見(jiàn)。
[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(yōu)點(diǎn)。在某些材料中具有比其他阻燃劑更加優(yōu)異的阻燃表現(xiàn)。但是與傳統(tǒng)阻燃劑相比又有很多自身局限性，自身添加量過(guò)大，成炭不穩(wěn)定等導(dǎo)致材料阻燃性能及力學(xué)性能下降，從而限制IFR的應(yīng)用。
[0004]為了提高IFR的阻燃效果，采用協(xié)同效應(yīng)提升阻燃性能。協(xié)效劑一般具有催化阻燃體系反應(yīng)、增加成炭量、提高炭層品質(zhì)等作用。而石墨烯作為當(dāng)今的研宄熱點(diǎn)，其獨(dú)特的二維片層結(jié)構(gòu)，石墨烯在聚合物復(fù)合材料中具有良好的物理阻隔效應(yīng)而發(fā)揮阻燃作用。但是由于石墨烯片層之間存在較強(qiáng)的相互作用，在制備聚合物納米復(fù)合材料時(shí)容易發(fā)生團(tuán)聚。因此，需要對(duì)石墨稀進(jìn)行功能化。
[0005]金屬有機(jī)骨架材料是由金屬離子和僑連金屬離子的有機(jī)配位聚合構(gòu)成，這種材料所具有的高比表面積、易調(diào)節(jié)的孔道、多樣性的骨架結(jié)構(gòu)是無(wú)機(jī)多孔材料所不及。本專利將金屬有機(jī)骨架接枝功能化石墨烯與膨脹阻燃劑復(fù)配對(duì)橡膠材料進(jìn)行阻燃，有效的提高了阻燃性能，其中金屬有機(jī)骨架中的金屬陽(yáng)離子，可以改善炭層的熱氧化穩(wěn)定性，提高成炭率，降低APP的揮發(fā)性。
并且，接枝之后的阻燃協(xié)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(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)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(guò)金屬有機(jī)骨架接枝功能化石墨烯與膨脹阻燃劑進(jìn)行協(xié)效，達(dá)到提高復(fù)合材料的阻燃性能以及燃燒炭層穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高了橡膠的阻燃及力學(xué)性能。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種阻燃橡膠，所述橡膠由下列組分組成，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)混合:天然橡膠用量100質(zhì)量份；硫化劑用量1.2-1.5質(zhì)量份；促進(jìn)劑CZ用量0.8~1.0質(zhì)量份；促進(jìn)劑TMTD用量0.2-0.4質(zhì)量份；硬脂酸用量3.5-4.5質(zhì)量份；氧化鋅用量4.5-5質(zhì)量份；防老劑4010用量1~2質(zhì)量份；液體石錯(cuò)用量1~3質(zhì)量份；炭黑用量30~40份；阻燃協(xié)效劑1~5質(zhì)量份；聚磷酸錢用量35~40質(zhì)量份；季戊四醇用量10~20質(zhì)量份；三聚氰胺用量10~20質(zhì)量份。
[0008]所述的.一種阻燃橡膠，所述阻燃協(xié)效劑為金屬有機(jī)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(jī)骨架與功能化石墨烯以雙配位基的方式復(fù)合，實(shí)現(xiàn)金屬有機(jī)骨架-接枝石墨烯一體化。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
1.本發(fā)明采用石墨烯功能化協(xié)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(wěn)定性，石墨烯的獨(dú)特二維片層結(jié)構(gòu)，使其具有良好的物理阻隔效應(yīng)而發(fā)揮阻燃作用。
[0012]2.將石墨烯進(jìn)行功能化改性，表面接枝金屬有機(jī)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(wěn)定性升高；金屬有機(jī)骨架的多孔結(jié)構(gòu)，可以吸附橡膠在硫化過(guò)程中產(chǎn)生的H2S,降低硫化過(guò)程中的熱量，使橡膠達(dá)到正常的交聯(lián)度，從而提高橡膠的力學(xué)性能；并且金屬有機(jī)骨架中的金屬陽(yáng)離子，可以改善碳層的熱氧化穩(wěn)定性，提高成炭率，降低APP的揮發(fā)性。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為氧化石墨烯的功能化改性化學(xué)式；
圖2為金屬有機(jī)骨架接枝功能化石墨烯化學(xué)式。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]本發(fā)明選取在線纜材料及電器領(lǐng)域內(nèi)廣泛采用的天然橡膠作為基材，通過(guò)金屬有機(jī)骨架接枝功能化石墨烯作為阻燃協(xié)效劑，利用石墨烯在橡膠材料中良好的物理阻隔效應(yīng)和金屬有機(jī)骨架的多孔結(jié)構(gòu)與催化成炭作用，提高復(fù)合材料的阻燃性能以及燃燒炭層的穩(wěn)定性。同時(shí)，金屬有機(jī)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(shí)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(diào)節(jié)石墨烯水溶液的PH，使PH值達(dá)到9-10，在80°C下靜止lh。離心得到產(chǎn)物。將產(chǎn)物離心分散到10ml的水溶液中，用lmol/L的鹽酸溶液調(diào)節(jié)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(jī)骨架常溫?cái)嚢?h，制備得到金屬有機(jī)骨架接枝功能化石墨烯協(xié)效阻燃劑。
[0017]天然橡膠100份；硫磺1.2份；促進(jìn)劑CZ 0.8份；促進(jìn)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(jī)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(jī)中，于55°C的溫度下混煉，即得膠料，將膠料放置12小時(shí)后，在150°C /1MPaXTc90的條件下進(jìn)行硫化，得到阻燃橡膠。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(zhì)量分?jǐn)?shù)混合:天然橡膠用量100質(zhì)量份；硫化劑用量1.2-1.5質(zhì)量份；促進(jìn)劑CZ用量0.8~1.0質(zhì)量份；促進(jìn)劑TMTD用量0.2~0.4質(zhì)量份；硬脂酸用量3.5~4.5質(zhì)量份；氧化鋅用量4.5~5質(zhì)量份；防老劑4010用量1~2質(zhì)量份；液體石蠟用量1~3質(zhì)量份；炭黑用量30~40份；阻燃協(xié)效劑1~5質(zhì)量份；聚磷酸錢用量35~40質(zhì)量份；季戊四醇用量10~20質(zhì)量份；三聚氰胺用量10~20質(zhì)量份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的.一種阻燃橡膠，其特征在于，所述阻燃協(xié)效劑為金屬有機(jī)骨架接枝功能化石墨稀。3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求2所述的.一種阻燃橡膠，其特征在于，所述金屬有機(jī)骨架與功能化石墨稀以雙配位基的方式復(fù)合，實(shí)現(xiàn)金屬有機(jī)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(zhì)量分?jǐn)?shù)混合：天然橡膠用量100質(zhì)量份；硫化劑用量1.2~1.5質(zhì)量份；促進(jìn)劑CZ用量0.8~1.0質(zhì)量份；促進(jìn)劑TMTD用量0.2~0.4質(zhì)量份；硬脂酸用量3.5~4.5質(zhì)量份；氧化鋅用量4.5~5質(zhì)量份；防老劑4010用量1~2質(zhì)量份；液體石蠟用量1~3質(zhì)量份；炭黑用量30~40份；阻燃協(xié)效劑1~5質(zhì)量份；聚磷酸銨用量35~40質(zhì)量份；季戊四醇用量10~20質(zhì)量份；三聚氰胺用量10~20質(zhì)量份。其中阻燃協(xié)效劑為金屬有機(jī)骨架接枝功能化石墨烯，通過(guò)苯甲酸對(duì)石墨烯進(jìn)行功能化，使其與金屬有機(jī)骨架實(shí)現(xiàn)雙配位復(fù)合。本發(fā)明明顯改善了現(xiàn)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(hào)】CN104910447
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510279688
【發(fā)明人】王娜, 胡立冬, 亢萍
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)化工大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日