[发明专利]一种可挤出成型的高阻燃橡胶材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可挤出成型的高阻燃橡胶材料及其制备方法，该材料特别适用于制造难燃性的地铁轨道用密封产品。

背景技术

   二元乙丙橡胶(EPM)为乙烯与丙烯共聚物，其分子链是一种完全饱和的直链型结构，具有比三元乙丙橡胶(EPDM)更优异的耐热、耐天候老化、耐臭氧、耐化学介质、耐水及良好的电绝缘等性能。但与侧链上引入少量不饱和双键的三元乙丙橡胶(EPDM)不同，EPM不能用磺黄硫化体系交联；而只能采用过氧化物交联。EVM特种橡胶是乙烯和醋酸乙烯的共聚物，它具有良好的耐高温性能、耐油性能(相当于丙烯腈含量为26-34wt.%的丁腈橡胶)、耐天候老化性能。尤为突出的是，EVM是唯一一种自身具有低烟无卤阻燃特性的橡胶。EVM在吸收大量热量后可在350℃左右分解释放出醋酸小分子，且剩余大分子会形成具有一定的交联程度的产物，这种交联结构具有促进成炭的作用。由此可见，在EPM中并用EVM，可以发挥两者各自的优点，拓展现有EPM的性能和应用范围。

橡胶主要由碳氢元素组成，多数橡胶如EPM等属于易燃品或可燃品；少数如氯丁橡胶(CR)和氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)等由于其大分子链中含有卤素从而具备一定的阻燃能力。氧指数是一种最常用的用来划分橡胶燃烧的难易程度的测试方法；通常将氧指数小于20的称作易燃橡胶，将氧指数介于20至25的称作可燃橡胶，将氧指数介于25至30的称作阻燃橡胶，将氧指数大于30的称作难燃 (高阻燃)橡胶。工业上制备阻燃橡胶的途径主要是在生胶基体中添加阻燃剂。按照阻燃机理不同，阻燃剂主要分为以下三种：含卤化合物，以氢氧化物为代表的无机阻燃剂，膨胀型阻燃剂。含卤化合物主要通过燃烧时产生的卤素游离基捕捉热分解出来的活泼羟基来切断燃烧。专利《CN101864101B》以氯丁橡胶为主体，填充了含卤阻燃剂HZR-2，并以液体氯化石蜡作为增塑剂，制备了高阻燃高抗撕矿用电缆护套橡皮配方。氢氧化物主要以分解吸热来降低燃烧体系的温度来延缓燃烧。《CN102617936A》公布了一种改性纳米氢氧化铝的制备方法，并将此种氢氧化铝填充到EPDM中用来制备无卤阻燃橡胶复合材料。膨胀型阻燃剂在燃烧时可在燃烧物表面形成一层致密的炭层，起到隔绝燃烧的目的。《膨胀型阻燃剂NP430对三元乙丙橡胶阻燃性能的影响》研究了膨胀型阻燃剂NP430在EPDM中的应用。结果表明：膨胀型阻燃剂NP430对EPDM具有很好的阻燃效果，外加酸源乙烯－醋酸乙烯共聚物(EVA)和碳源高苯乙烯(HS)树脂具有更好的协同阻燃作用。但这三种阻燃剂都有明显的缺点，含卤化合物由于燃烧时产生浓烟并且生成卤化氢及其它有害气体，对人员生命及财产安全会构成严重威胁。氢氧合物的阻燃效率较为低下，大量填充后会对橡胶材料的力学性能和挤出性能产生严重的负面影响，只能通过模压成型来制备形状简单的高阻燃橡胶制品，或通过挤出成型来制备具有一般阻燃性能的橡胶制品。膨胀型阻燃剂的阻燃效率介于上述两者这间，在塑料产品中已成熟应用，但目前只能应用在具有自补强性的橡胶中；若应用在不具有自补强性的EPM中，由于界面结合不良等问题，炭黑及其它无机填料破坏会膨胀过程，导致不能形成致密的炭层，极大地影响阻燃效果。

制备一种适合连续挤出生产的低烟无卤阻燃乙丙橡胶，最大的难点是实现优良的力学性能、阻燃性能和挤出加工性能的平衡。专利《CN101704976B》通过在EPDM中大量填充纳米/微米级别的氢氧化物，并复配阻燃协效剂，最终制备出可挤出成型的低烟无卤阻燃三元乙丙橡胶。但是若按照上述专利中的思路，已不可能制备出拥有更高阻燃性能的可挤出成型的橡胶产品。对比上述专利，本发明通过改变胶种和交联方式这两个影响橡胶制品性能的最主要因素，在EPM中并用EVM及使用过氧化物交联体系，制备出了可挤出成型的并具有更优异的阻燃性能的高阻燃橡胶制品。

发明内容

本发明的目的是提供一种无卤高阻燃橡胶材料及其制备方法，采用二元乙丙橡胶和乙烯醋酸乙烯共聚物弹性体并用，填充表面经过改性的微米氢氧化物，辅以阻燃协效剂，并采用过氧化物共硫化，最终制备出具有优良的力学性能且阻燃程度非常高的列车用橡胶密封制品。

一种无卤高阻燃橡胶材料，其组成和质量份数为：

生胶基体                        100份

微米级氢氧化物                  80-150份

阻燃协效剂                      10-20份

炭黑                            10-50份