[发明专利]一种阻燃橡胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种阻燃橡胶及其制备方法，该橡胶组成原料各组份的质量份数为：天然橡胶100份、氧化锌3～6份、硬脂酸1～2份、防老剂4010NA 1～2份、石蜡3～6份、硫磺1～3份、促进剂CZ 0.5～1份、促进剂DM 0.5～3份、炭黑(N330)20份、可膨胀石墨1～10份、聚合物型阻燃剂0～40份；聚合物型阻燃剂是以四三苯基磷钯[Pd(PPh₃)₄]为催化剂，1,4‑二丙烯酰基哌嗪与双(4‑溴苯基)苯基氧化膦经Heck偶联聚合，再以4‑乙烯基苯甲酸封端制备得到，聚合度x＝1～12；采用本方法制备的天然橡胶具有优异的阻燃性能、机械性能，并且改善了阻燃剂添加到橡胶基体中引起的机械性能下降问题。适用于轮胎、天然橡胶板材、管材，电线电缆，汽车用橡胶零件等。

技术领域

本发明属于橡胶工艺技术技术领域，具体涉及一种阻燃橡胶及其制备方法。

背景技术

天然橡胶因具有优良的回弹性、绝缘性、隔水性和可塑性，已广泛应用于汽车轮胎、飞机轮胎、防水材料、密封材料、减隔震材料、胶管及电器配件中。天然橡胶极易燃烧，且会产生大量黑烟，给火场中人们的逃生造成极大威胁，有必要对天然橡胶进行阻燃改性。橡胶中添加阻燃剂能有效提高橡胶制品的阻燃性能，目前广泛应用的阻燃剂大都是卤系阻燃剂，虽然阻燃效果较好，但是易产生卤化氢等有害气体，造成环境污染等问题，使其应用受到限制。膨胀型阻燃剂因其低毒、环保等优点，在聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂等高分子材料中获得广泛应用。以聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)复配组成的阻燃剂是典型的膨胀阻燃体系，在多种高分子材料中表现出优异的阻燃效果。但膨胀型阻燃剂多为添加型的阻燃剂，其的强极性使其与天然橡胶材料基体难以很好的相容，使得阻燃剂在聚合物基体内容易发生迁移，在基体内易团聚分散不均，从而导致橡胶材料的阻燃性能、力学性能大幅度下降。

发明内容

本发明的目的是针对添加型膨胀阻燃体系阻燃剂与天然橡胶基体相容性差的问题，提供一种通过化学方法链接磷氮类阻燃剂的天然橡胶，该阻燃天然橡胶具有良好的阻燃性，并且仍能保持优异的机械性能。

一种阻燃橡胶，其组分包括：

按重量份数计算，天然橡胶100份、氧化锌3～6份、硬脂酸1～2份、防老剂4010NA 1～2份、石蜡3～6份、硫磺1～3份、促进剂CZ 0.5～1份、促进剂DM 0.5～3份、炭黑(N330)20份、可膨胀石墨1～10份、聚合物型阻燃剂0～40份。

所述聚合物型阻燃剂具有式(I)分子结构：

其中，x取值为1～12。

一种阻燃橡胶及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将天然橡胶生胶在开炼机上塑炼10-15min；

(2)按各组分质量配比依次添加到天然橡胶中混炼；胶料混炼加料顺序如下：硬脂酸，氧化锌，促进剂CZ，促进剂DM，防老剂4010NA，炭黑，可膨胀石墨，石蜡，聚合物型阻燃剂，硫磺；

(3)将上述混炼胶在开炼机上进行打三角包、下片，混炼胶放置24h后使用平板硫化机硫化，硫化温度为130-160℃。

所述的聚合物型阻燃剂，制备方法如下：

(1)以四三苯基磷钯[Pd(PPh₃)₄]为催化剂，三乙胺为缚酸剂，甲苯为反应溶剂，1,4-二丙烯酰基哌嗪滴入含双(4-溴苯基)苯基氧化膦的反应体系中，经Heck偶联反应，制备苯基溴封端的中间体A。

(2)以四三苯基磷钯[Pd(PPh₃)₄]为催化剂，三乙胺为缚酸剂，甲苯为反应溶剂，4-乙烯基苯甲酸滴入含中间体A的反应体系中，经Heck偶联反应，制备聚合物型阻燃剂。

本发明的优点与效果是：