[发明专利]一种无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种无卤阻燃橡胶复合材料的制备方法。

背景技术

由于橡胶等高分子材料质轻、耐水、耐潮、电绝缘性能优异、成型加工性优良，广泛用于航空、交通运输、建筑及家用电器工业。但由于绝大部分高分子材料均是碳氢化合物，易燃是它们的共性，往往由于过热及短路而导制火灾发生。因此在某种程度上影响了橡胶等高分子材料在电器工业上的进一步推广。因此解决橡胶等高分子材料的阻燃问题成为摆在当前应用高分子工业发展的重要问题。迫切需要开发橡胶用阻燃剂。阻燃剂是使聚合物不易着火或着火后使其燃烧变慢的一种工业助剂。在众多的阻燃剂产品中,溴系阻燃剂的市场规模及应用领域长期雄居各类阻燃剂之首,其优异的性价比是其它阻燃剂所无法匹敌的。但由于溴系阻燃剂在生产及使用过程中造成环境危害,欧盟已经宣布从2006年7月1日起开始在电子产品中停止使用溴系阻燃剂。顺应环保发展要求,无卤、绿色无害化是未来阻燃材料的发展趋势。低毒、低烟、低腐蚀且价格低廉的无机阻燃剂将会有较好的发展，但由于所需的添加量较大（例如在某些高分子基体中氢氧化镁 [Mg(OH)₂，Al(OH)₃]阻燃剂的加入量高达60%),一定程度上限制了它们的应用。近年来,国外市场上陆续推出了一些新的无机阻燃剂品种,特别是表面处理技术的发展,使这些无机阻燃剂崭露头角。作为重要的无机阻燃剂产品, 氢氧化铝[Al(OH)₃]和氢氧化铝Mg(OH)₂由于与环境友好, 阻燃性强而倍受人们青睐。截止到目前, 在西方发达国家, 这类阻燃剂用量已占整个阻燃剂市场的50%左右, 而且仍呈明显增长势。Al(OH)₃阻燃剂在受热分解时放出水分,同时吸收热量降低高聚物的实际温度,抑制高聚物分解和释放可燃性气体,此外生成的AlO又是耐火材料,覆盖于高聚物表面,能提高高聚物抵抗火焰的能力,起到了隔绝空气阻止燃烧的目的。Al(OH)₃可广泛应用于天然橡胶（NR)、丁腈橡胶（NBR）、三元乙丙橡胶（EPDM）、氯丁橡胶（CR）、丁苯橡胶（SBR）、硅橡胶（VMQ）等橡胶中。橡胶燃烧的本质是高温下橡胶发生分解，生成可燃性气体，进而在氧和热的作用下发生燃烧。所以，阻燃的方法是断绝燃烧时所需要的氧气或隔断热源，因此制备阻燃橡胶必须加入阻燃剂。Al(OH)₃燃烧时能分解出水分，吸收大量热量，降低硫化胶温度，阻止硫化胶进一步分解；同时，脱水产生的水蒸气又能稀释火焰区内的可燃气体，降低燃烧速率。另外，还能促进硫化胶的燃烧区形成碳化层，阻止热和氧进一步进入硫化胶。但用量较小时，阻燃效果差，往往达不到要求；用量大时，会使橡胶硫化胶的物理机械性能明显降低，并易造成混炼困难。无卤阻燃橡胶复合材料的最大问题是硫化胶的阻燃性能与力学性能、混炼胶的加工性能难以兼顾，因此，寻找高效、简便、经济的增强阻燃方式和阻燃增强剂历来是橡胶科学研究的重点和热点。

目前将国内生产的工业Al(OH)₃ (100～200目)直接加到橡胶中主要存在如下两个问题：一是粒径太粗；二是单用阻燃效率不高。为达到一定的阻燃效果,填充量需80%(总量)。加入量大不仅严重影响橡胶制品的物理机械性能，而且使成型加工性能变差，炼胶操作困难。因此,为使Al(OH)₃更广泛地用于橡胶阻燃复合材料中,必须进行超细化和表面改性。必要时加入一定量的阻燃增效剂,以达到良好的阻燃效果。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明采用多层包覆纳米氢氧化铝作为阻燃剂，大大降低氢氧化铝的粒径，同时颗粒表面包覆复合物更容易与EPDM橡胶结合，从而改善EPDM橡胶制品的物理机械性能。