[发明专利]一种抗高浓度臭氧的阻燃复合橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明属于橡胶材料领域，具体涉及一种抗高浓度臭氧的阻燃复合橡胶材料及其制备方法。复合橡胶材料的原料包括如下重量份数的组分：三元乙丙橡胶：70～30份、氯磺化聚乙烯：30～70份、补强剂：30～60份、阻燃材料：25～50份、石蜡油：5～15份、抗臭氧剂：5～12份、氧化锌：4～6份、硬脂酸：0.3～1份。本发明的阻燃复合橡胶在制备过程中，先将三元乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯及氧化镁三种材料进行合炼，再分步添加活性剂、大料和油料，进行低温混炼，且无需高温条件，生产工艺简单、节能、高效。本发明通过合理的配方设计和工艺优化，制得的复合橡胶材料具有抗高浓度臭氧特性和良好的阻燃性能，在臭氧发生器上能抗200ppm的臭氧浓度而保持完好。

技术领域

本发明属于橡胶材料领域，具体涉及一种抗高浓度臭氧的阻燃复合橡胶材料及其制备方法。

背景技术

臭氧具有极强的氧化性和杀菌性能，可广泛应用于饮用水净化、食品加工存储、果蔬保鲜、空气净化、医疗卫生、化学氧化等领域。目前，我国对臭氧的应用浓度一般不超过10ppm，而在临床医疗中的应用可能会达到20ppm，而臭氧发生器局部浓度可高达170～300ppm，输出浓度也可达到150ppm。因而臭氧发生器对配件有很高的要求，通常使用耐臭氧、耐老化且绝缘性能良好的橡胶材料。但目前用于臭氧发生器的绝缘橡胶多为单胶种，或加入少量防老剂或抗臭氧剂，而当臭氧浓度超过30ppm后，就容易出现龟裂，无法正常使用。并且臭氧发生器的高压电弧裂解氧气，局部瞬间高温，会使胶垫击穿、烧焦甚至着火，若臭氧发生器橡胶配件的性能太差，就有可能导致安全事故，带来严重后果。

作为臭氧发生器配件的橡胶材料不仅要有良好的电绝缘性、耐臭氧、耐老化性能，还要有很好的耐热变形和阻燃性能。三元乙丙橡胶(EPDM)主链由化学稳定的饱和烃组成，侧链含有不饱和双键，因而具备优异的耐老化性能，有一定耐臭氧能力，但阻燃性能差，对于利用高压电离产生高浓度臭氧的臭氧发生器仍不适用。通过橡胶配方设计对橡胶进行改性十分必要，如中国专利申请CN108485013A将氯丁橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶和三元乙丙橡胶共用，同时添加多种阻燃剂和防老剂，使制得的复合橡胶有较好的阻燃性、耐臭氧性和耐油性，但其仅能达到耐50pphm浓度臭氧的效果。尽管已有不少研究通过改性处理提高三元乙丙橡胶的耐老化性或阻燃性能，但目前的阻燃橡胶材料都难以达到很好的抗高浓度臭氧的效果。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，通过合理的配方设计和工艺优化，提供一种抗高浓度臭氧的阻燃复合橡胶材料及其制备方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案得以实施：

一种抗高浓度臭氧的阻燃复合橡胶材料，所述复合橡胶材料的原料包括如下重量份数的组分：三元乙丙橡胶：70～30份、氯磺化聚乙烯：30～70份、补强剂：30～60份、阻燃材料：25～50份、石蜡油：5～15份、抗臭氧剂：5～12份、氧化锌：4～6份、氧化镁：2～5份、硬脂酸：0.3～1份、加工助剂：1～3.5份、硫化剂：1.8～4.6份、颜料：1～5份、交联助剂：0.6～1.8份。

进一步地，本发明所述复合橡胶材料的原料包括如下重量份数的组分：三元乙丙橡胶：70～60份、氯磺化聚乙烯：30～40份、补强剂：45～55份、阻燃材料：35～45份、石蜡油：8～12份、抗臭氧剂：7～10份、氧化锌：4～5份、氧化镁：3～4份、硬脂酸：0.3～0.6份、加工助剂：2～3份、硫化剂：2.2～4份、颜料：1～3.5份、交联助剂：0.8～1.2份。

三元乙丙橡胶(EPDM)有较好的耐臭氧性能，但阻燃性能差，在靠电弧产生臭氧的环境下安全性较差，而氯磺化聚乙烯(CSM)具有优异的耐热、耐臭氧性能，但弹性弱、加工性能差，且活性氯有较强的腐蚀性，高温压缩会产生较大的永久变形。而本发明将EPDM和CSM并用，能够实现互补增效，CSM释放的含氯物质可使胶料热老化过程中形成的过氧化物分解，提高复合橡胶材料的耐热老化性能和阻燃性能，而EPDM和其他助剂的添加也可改善CSM的工艺性能和机械性能，使复合橡胶材料的综合性能得到大大改善。