一種阻燃天然橡膠材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橡膠技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃天然橡膠材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高嶺石屬于1:1型層狀結(jié)構(gòu)的高嶺土(高嶺石、地開石、珍珠陶土、埃洛石等)粘土礦物之一，由Si04四面體層與A102(0H)4八面體層按1:1疊加形成不對稱的層狀結(jié)構(gòu)，從而建立了大疊偶極子，層間以(Al — O—H ---O-Si)氫鍵相連接，層間距約為072nm，高嶺石的晶格內(nèi)不存在同晶置換，層間域電荷基本上平衡，導(dǎo)致其二維層中不能吸附陽離子，此外，由于層之間的氫鍵力和范德華力的相互作用，使其具有相當(dāng)大的內(nèi)聚，因而晶層之間連接緊密、性能穩(wěn)定，其插層有機(jī)客體分子相較于插層蒙脫石組的蒙脫石更具挑戰(zhàn)性。
[0003]盡管如此，一些強(qiáng)極性的小分子，如二甲基亞砜、醋酸鉀、甲酰胺、尿素、肼等已成功地作為前驅(qū)體對其他有機(jī)分子如氯化吡啶、氨基醇及吡啶羧酸進(jìn)行進(jìn)一步插層，隨著研究的深入，一些其他的小分子和大分子，如丙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚苯乙烯等也能夠通過夾帶或取代高嶺石有機(jī)小分子復(fù)合物中小分子的方式進(jìn)入層間，被取代的插層復(fù)合物稱為前驅(qū)體，甲醇也可作為插層復(fù)合物的中間體，在極端的溫度條件下將固定的客體分子插入處理過的烷基咪唑黏土中，顯示出優(yōu)良的穩(wěn)定性。
[0004]此外，學(xué)者將離子液體插入高嶺石層間形成納米結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于電極修飾、催化劑及檢測陰離子等方面.離子液體插層高嶺石具有良好的熱穩(wěn)定性、電導(dǎo)率及光學(xué)性能，但是，國外離子液體插層高嶺石的制備方法單一，且周期較長、工藝繁瑣，本發(fā)明中通過改進(jìn)，簡化了實驗流程，縮短了反應(yīng)時間，同時能得到較好的插層效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種阻燃天然橡膠材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種阻燃天然橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的:
聚磷酸銨4-5、天然橡膠100-140、高嶺石粉20-30、二甲基亞砜400-500、甲醇900-1000、水合硼酸鋅2-3、檸檬酸三丁酯10-12、N—甲基咪唑70-80、溴乙烷100-120、納米氧化硅4-6、硫磺1-1.6、防老劑01-2、木糖醇2-4、1^二甲基甲酰胺6-8、羧甲基纖維素鈉1-2。
[0007]—種所述的阻燃天然橡膠材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述高嶺石粉在700-800°C下煅燒1-2小時，冷卻，加入到其重量30-40%的去離子水中，加入水合硼酸鋅，在90-100°C下加熱至水干，球磨均勻，得預(yù)處理石粉；
(2)取上述預(yù)處理石粉，加入到其重量1.6-2倍的蒸餾水中，加入二甲基亞砜，室溫下用磁力攪拌器攪拌70-72小時，抽濾，濾餅經(jīng)無水乙醇洗滌后，于60-65°C下干燥20-24小時，得甲基高嶺石復(fù)合物； (3)在上述甲基高嶺石復(fù)合物中加入上述甲醇，室溫條件下磁力攪拌20-30小時，得甲醇高嶺石復(fù)合物；
(4)將上述N—甲基咪唑加入到60-65°C的恒溫攪拌器中，滴加溴乙烷，滴加完畢后保溫攪拌40-50小時，出料，用乙酸乙酯洗滌3-4次，在70-75°C的烘箱中干燥20-24小時，得溴鹽咼子體；
(5)將上述甲醇高嶺石復(fù)合物加入到溴鹽離子體中，磁力攪拌20-23小時，離心，將得到的固體沉淀用正丁醇洗滌2-3次，在50-60°C下干燥20-22小時，得插層復(fù)合物；
(6)將上述聚磷酸銨加入到其重量6-10倍去離子水中，加入羧甲基纖維素鈉，升溫溫度為70-80°C，加入納米氧化硅，100-200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-5分鐘，抽濾，得濾餅；
(7)將上述濾餅加入到其重量20-25倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散3-5分鐘，為液a;
(8)將上述插層復(fù)合物加入到其重量4-6倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散1.6-2分鐘，與上述液a混合，攪拌條件下加入混合體系重量4-6%的無水乙醇，抽濾，將濾餅在100-106°C的真空干燥箱中干燥2-3小時，得改性填料；
(9)將上述木糖醇加入到N，N-二甲基甲酰胺中，加入檸檬酸三丁酯，60-100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0-20分鐘，加入上述改性填料，升高溫度為70-80°C，保溫攪拌20-30分鐘，得預(yù)混料；
(10)將上述預(yù)混料與天然橡膠混合，送入密煉機(jī)中，在65-90°C下密煉40-50s，加入除了硫磺以外的各原料，混煉10-12分鐘，排膠，冷卻至50°C以下，投入開煉機(jī)內(nèi)，加入剩余各原料，薄通3-5遍，即得。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明的橡膠成品具有很好的耐熱性能:
本發(fā)明的通過溴乙烷處理N—甲基咪唑，得到溴鹽離子體，經(jīng)插層后能夠與高嶺石的內(nèi)表面羥基產(chǎn)生較強(qiáng)的氫鍵，新氫鍵結(jié)合能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了原始高嶺土的層內(nèi)氫鍵，從而提高了尚嶺石的耐熱性能，進(jìn)而提尚了成品材料對持續(xù)性尚熱的抗性；
本發(fā)明的的橡膠成品具有很好的抗紫外線性能:
本發(fā)明經(jīng)過溴鹽離子體插層高嶺石，可以在其內(nèi)表面羥基產(chǎn)生較強(qiáng)的氫鍵，其熒光和化學(xué)反應(yīng)的量子產(chǎn)率遠(yuǎn)比無分子內(nèi)氫鍵的間位和對位異構(gòu)體低，在有分子內(nèi)氫鍵的場合內(nèi)部轉(zhuǎn)換比無氫鍵快100多倍，通過氫鍵的作用可以將吸收的紫外光能量轉(zhuǎn)變成熱能發(fā)散，從而起到保護(hù)橡膠材料的作用；
本發(fā)明的橡膠材料加入的聚磷酸銨、硼酸鋅等都具有很好的阻燃性能，可以進(jìn)一步提尚成品橡膠的耐火性，提尚安全強(qiáng)度。
【具體實施方式】
[0009]—種阻燃天然橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的:
聚磷酸銨4、天然橡膠100、高嶺石粉20、二甲基亞砜400、甲醇900、水合硼酸鋅2、檸檬酸三丁酯10、N—甲基咪唑70、溴乙烷100、納米氧化硅4、硫磺1、防老劑Dl、木糖醇2、N，N二甲基甲酰胺6、羧甲基纖維素鈉I。
[0010]一種所述的阻燃天然橡膠材料的制備方法，包括以下步驟:
(I)將上述高嶺石粉在700°C下煅燒I小時，冷卻，加入到其重量30%的去離子水中，加入水合硼酸鋅，在90°C下加熱至水干，球磨均勻，得預(yù)處理石粉； (2)取上述預(yù)處理石粉，加入到其重量1.6倍的蒸餾水中，加入二甲基亞砜，室溫下用磁力攪拌器攪拌70小時，抽濾，濾餅經(jīng)無水乙醇洗滌后，于60°C下干燥20小時，得甲基高嶺石復(fù)合物；
(3)在上述甲基高嶺石復(fù)合物中加入上述甲醇，室溫條件下磁力攪拌20小時，得甲醇高嶺石復(fù)合物；
(4)將上述N—甲基咪唑加入到60°C的恒溫攪拌器中，滴加溴乙烷，滴加完畢后保溫攪拌40小時，出料，用乙酸乙酯洗滌3次，在70°C的烘箱中干燥20小時，得溴鹽離子體；
(5)將上述甲醇高嶺石復(fù)合物加入到溴鹽離子體中，磁力攪拌20小時，離心，將得到的固體沉淀用正丁醇洗滌2次，在50°C下干燥20小時，得插層復(fù)合物；
(6)將上述聚磷酸銨加入到其重量6倍去離子水中，加入羧甲基纖維素鈉，升溫溫度為70°C，加入納米氧化硅，100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?分鐘，抽濾，得濾餅；
(7)將上述濾餅加入到其重量20倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散3分鐘，為液a;
(8)將上述插層復(fù)合物加入到其重量4倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散1.6分鐘，與上述液a混合，攪拌條件下加入混合體系重量4%的無水乙醇，抽濾，將濾餅在100°C的真空干燥箱中干燥2小時，得改性填料；
(9)將上述木糖醇加入到N，N二甲基甲酰胺中，加入檸檬酸三丁酯，60轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0分鐘，加入上述改性填料，升高溫度為70°C，保溫攪拌20分鐘，得預(yù)混料；
(10)將上述預(yù)混料與天然橡膠混合，送入密煉機(jī)中，在65°C下密煉40s，加入除了硫磺以外的各原料，混煉10分鐘，排膠，冷卻至50°C以下，投入開煉機(jī)內(nèi)，加入剩余各原料，薄通3遍，即得。
[0011]
性能測試:
拉伸強(qiáng)度:14.9Mpa;
斷裂伸長率:435.1%;
70°C X 22h X 20% 壓縮永久變形:16.2%；
70°C X 70h熱空氣老化試驗:
扯斷強(qiáng)度降低率:5.3%、斷裂伸長率降低率:8.1%。
【主權(quán)項】
1.一種阻燃天然橡膠材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 聚磷酸銨4-5、天然橡膠100-140、高嶺石粉20-30、二甲基亞砜400-500、甲醇900-1000、水合硼酸鋅2-3、檸檬酸三丁酯10-12、N—甲基咪唑70-80、溴乙烷100-120、納米氧化硅4-6、硫磺1-1.6、防老劑01-2、木糖醇2-4、1^二甲基甲酰胺6-8、羧甲基纖維素鈉1-2。2.—種如權(quán)利要求1所述的阻燃天然橡膠材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將上述高嶺石粉在700-800°C下煅燒1-2小時，冷卻，加入到其重量30-40%的去離子水中，加入水合硼酸鋅，在90-100°C下加熱至水干，球磨均勻，得預(yù)處理石粉； (2)取上述預(yù)處理石粉，加入到其重量1.6-2倍的蒸餾水中，加入二甲基亞砜，室溫下用磁力攪拌器攪拌70-72小時，抽濾，濾餅經(jīng)無水乙醇洗滌后，于60-65°C下干燥20-24小時，得甲基高嶺石復(fù)合物； (3)在上述甲基高嶺石復(fù)合物中加入上述甲醇，室溫條件下磁力攪拌20-30小時，得甲醇高嶺石復(fù)合物； (4)將上述N—甲基咪唑加入到60-65°C的恒溫攪拌器中，滴加溴乙烷，滴加完畢后保溫攪拌40-50小時，出料，用乙酸乙酯洗滌3-4次，在70-75°C的烘箱中干燥20-24小時，得溴鹽咼子體； (5)將上述甲醇高嶺石復(fù)合物加入到溴鹽離子體中，磁力攪拌20-23小時，離心，將得到的固體沉淀用正丁醇洗滌2-3次，在50-60°C下干燥20-22小時，得插層復(fù)合物； (6)將上述聚磷酸銨加入到其重量6-10倍去離子水中，加入羧甲基纖維素鈉，升溫溫度為70-80°C，加入納米氧化硅，100-200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-5分鐘，抽濾，得濾餅； (7)將上述濾餅加入到其重量20-25倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散3-5分鐘，為液a; (8)將上述插層復(fù)合物加入到其重量4-6倍的三氯甲烷溶液中，超聲分散1.6-2分鐘，與上述液a混合，攪拌條件下加入混合體系重量4-6%的無水乙醇，抽濾，將濾餅在100-106°C的真空干燥箱中干燥2-3小時，得改性填料； (9)將上述木糖醇加入到N，N-二甲基甲酰胺中，加入檸檬酸三丁酯，60-100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0-20分鐘，加入上述改性填料，升高溫度為70-80°C，保溫攪拌20-30分鐘，得預(yù)混料； (10)將上述預(yù)混料與天然橡膠混合，送入密煉機(jī)中，在65-90°C下密煉40-50s，加入除了硫磺以外的各原料，混煉10-12分鐘，排膠，冷卻至50°C以下，投入開煉機(jī)內(nèi)，加入剩余各原料，薄通3-5遍，即得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種阻燃天然橡膠材料，它是由下述重量份的原料組成的：聚磷酸銨4-5、天然橡膠100-140、高嶺石粉20-30、二甲基亞砜400-500、甲醇900-1000、水合硼酸鋅2-3、檸檬酸三丁酯10-12、N－甲基咪唑70-80、溴乙烷100-120、納米氧化硅4-6、硫磺1-1.6、防老劑D1-2、木糖醇2-4、N，N-二甲基甲酰胺6-8、羧甲基纖維素鈉1-2。本發(fā)明的橡膠材料加入的聚磷酸銨、硼酸鋅等都具有很好的阻燃性能，可以進(jìn)一步提高成品橡膠的耐火性，提高安全強(qiáng)度。
【IPC分類】C08K3/38, C08L7/00, C08K5/05, C08K5/02, C08K9/02, C08K3/32, C08L1/28, C08K5/41, C08K13/06, C08K3/34
【公開號】CN105504374
【申請?zhí)枴緾N201510952208
【發(fā)明人】高芳
【申請人】合肥杰明新材料科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月17日