一种低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种最大烟密度小于170、氧指数大于39％的低烟、高阻燃型粉末丁苯橡胶的制备方法，该发明采用烯丙基卤和极性单体对丁苯胶乳分别进行接枝聚合改性，而后对抑烟剂进行酯化处理，最后将功能化抑烟剂与接枝改性的丁苯胶乳混合后直接凝聚成粉。这种方法不仅使得阻燃基团能够有效地嵌入到粉末丁苯橡胶聚合物的主链上，而且极大地改善了抑烟剂和丁苯胶乳的相容性，解决了抑烟剂在橡胶基体中的分散不均、迁移和析出等问题，赋予了粉末丁苯橡胶阻燃性能的低烟性和高效阻燃性。
【专利说明】一种低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，具体涉及一种功能化抑烟剂和阻 燃剂接枝改性丁苯胶乳的低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法。
【背景技术】
[0002] 众所周知，粉末丁苯橡胶（PSBR)是一种烃类橡胶，其主链上均含有大量的碳、氢 等元素，受热熔化时易产生可燃气体，在高温时易与氧作用发生燃烧，造成其氧指数低，阻 燃性能较差，由此带来了潜在的火灾危害性，限制了PSBR在矿井、电子、电器工业、汽车、飞 机、轮船等领域里的应用。目前，我国工业上普遍采用含卤阻燃剂制备阻燃橡胶，其优点在 于具有较高的阻燃性，缺点是燃烧时产生大量烟雾和毒性物质，造成人呼吸困难，其危害性 往往比燃烧产生的后果更为严重，是火灾中致人伤亡的首要危险因素。近年来，随着全球安 全环保意识的日益加强，人们对防火安全性及制品的阻燃性能的要求越来越高，开发研制 新型低烟、高阻燃的燃橡胶材料已成为研究热点。
[0003] 现有技术中，有关橡胶材料的低烟、高阻燃研究主要是通过添加无机阻燃剂和有 机阻燃剂的方法来制备。如：CN101121796A公开了一种通过加入少量可膨胀石墨，制备阻 燃效果好、燃烧时低烟无毒的无卤热塑性阻燃橡胶的生产方法。ZL96116942. 7公开了一种 以无卤阻燃剂氢氧化铝(镁)、三氧化二锑和磷系阻燃剂相互配合使用，通过混炼共混工艺， 制备出低烟、低毒、阻燃性能好的环保型阻燃橡胶地板。ZL201010136235. 5公开了一种采 用有机磷系阻燃剂三芳基磷酸酯和有机改性纳米蒙脱土复配制备的高效、环保型阻燃剂， 并以10?15wt%添加量应用到天然橡胶体系中，制备绿色环保阻燃橡胶材料。CN1324885A 公开了一种采用甲基丙烯酸（MAA)或丙烯酸（AA)等不饱和羧酸改性无机阻燃填料，制备阻 燃性能优良的无卤阻燃橡胶材料。张保卫等研究发现氢氧化铝通过硅烷偶联剂改性和粒径 微细化处理能有效地提高丁苯橡胶的氧指数（《氢氧化铝在丁苯橡胶中的阻燃性研究》，特 种橡胶制品，2003, 24(2) : 15?17)。谭海生等采用丙烯基氯和甲基丙烯酸甲酯接枝改性天 然胶乳后，制得了阻燃性能和力学性能优良的接枝聚合物《AC/MMA接枝改性天然胶乳的制 备及性能研究》（弹性体，2002, 12(6) : 32?35)。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提供一种最大烟密度小于170、氧指数大于39%的低烟、高阻燃 型粉末丁苯橡胶的制备方法，该发明采用烯丙基卤和极性单体对丁苯胶乳分别进行接枝聚 合改性，而后对抑烟剂进行酯化处理，最后将功能化抑烟剂与接枝改性的丁苯胶乳混合后 直接凝聚成粉。这种方法不仅使得阻燃基团能够有效地嵌入到粉末丁苯橡胶聚合物的主链 上，而且极大地改善了抑烟剂和丁苯胶乳的相容性，解决了抑烟剂在橡胶基体中的分散不 均、迁移和析出等问题，赋予了粉末丁苯橡胶阻燃性能的低烟性和高效阻燃性。
[0005] 本发明所述的"份"均是指质量份。
[0006] 本发明的一种阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，具体的制备步骤为：
[0007] (1)功能化抑烟剂的制备：以抑烟剂质量为100份计，将10?25份多元醇和5? 15份脂肪酸加入到聚合釜中，用缓冲剂调节体系pH值为9?10,在150?200°C下搅拌反 应1?3h后，然后加入100?200份水和100份抑烟剂，搅拌混合30?50min;脱水、干 燥、研磨得到功能化抑烟剂。
[0008] (2)阻燃型接枝胶乳的制备：以丁苯胶乳质量为100份计，在聚合釜中首先加入 100?300份去离子水、然后依次加入100份丁苯胶乳、1?10份乳化剂、0. 1?1. 0份分 子量调节剂，用氮气置换后，紧接着先加入5?20份的烯丙基卤接枝单体，搅拌、加热，待聚 合釜温度达到35?65°C时加入0. 1?0. 5份引发剂，反应3?6h后，然后在在加入1?4 份的极性单体和0. 05?0. 2份引发剂，继续反应2?4h后，加入0. 1?0. 5份终止剂，制 得阻燃型接枝丁苯胶乳；
[0009] (3)阻燃型粉末丁苯橡胶的制备：以阻燃接枝丁苯胶乳质量为100份计，取100份 阻燃型接枝胶乳和15?25份功能化抑烟剂、50?100份水加入到凝聚釜里搅拌混合10? 30min，然后升温至40?60°C时，依次加入2?5份隔离剂、2?6份凝聚剂，用缓冲剂调节 体系pH值为8?11，升温至70?90°C时搅拌10?30min进行熟化，然后经洗涤、脱水、干 燥得到低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶产品。
[0010] 本发明所述的抑烟剂可以是氢氧化镁[Mg(0H)2]、氢氧化铝[A1 (0H)3]、氢氧化钙、 水滑石[Mg6Al2 (OH) 16C03 ? 4H20]、铝酸钙[3Ca0 ?A1203 ? 6H20]、碳酸钙中的至少一种，优选氢 氧化镁。
[0011] 本发明所述的多元醇可以选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、季戊四醇中的一 种，优选季戊四醇，其加入量为10?25份，优选12?20份。
[0012] 本发明所述的脂肪酸是一种含C原子数为15个以上的直碳链保护羧酸，其加入量 为5?15份，优选7?11份。
[0013] 本发明所述的烯丙基卤结构式如下：
[0014]
【权利要求】
1. 一种阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，具体的制备步骤为： (1) 功能化抑烟剂的制备：以抑烟剂质量为100份计，将10?25份多元醇和5?15 份脂肪酸加入到聚合釜中，调节体系pH值为9?10,在150?200°C下搅拌反应1?3 h 后，然后加入100?200份水和100份抑烟剂，搅拌混合30?50min ;脱水、干燥、研磨得到 功能化抑烟剂； (2) 阻燃型接枝胶乳的制备：以丁苯胶乳质量为100份计，在聚合釜中首先加入100? 300份去离子水、然后依次加入100份丁苯胶乳、1?10份乳化剂、0. 1?1. 0份分子量调节 齐U，用氮气置换后，紧接着先加入5?20份的烯丙基卤接枝单体，搅拌、加热，待聚合釜温度 达到35?65°C时加入0. 1?0. 5份引发剂，反应3?6h后，然后在在加入1?4份的极性 单体和0. 05?0. 2份引发剂，继续反应2?4h后，加入0. 1?0. 5份终止剂，制得阻燃型 接枝丁苯胶乳； (3) 阻燃型粉末丁苯橡胶的制备：以阻燃接枝丁苯胶乳质量为100份计，取100份阻 燃型接枝胶乳和15?25份功能化抑烟剂、50?100份水加入到凝聚釜里搅拌混合10? 30min，然后升温至40?60°C时，依次加入2?5份隔离剂、2?6份凝聚剂，调节体系pH 值为8?11，升温至70?90°C时搅拌10?30min进行熟化，然后经洗涤、脱水、干燥得到 低烟、高阻燃粉末丁苯橡胶产品。
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的抑烟剂是氢氧化镁、氢氧化铝、氢 氧化钙、水滑石、铝酸钙、碳酸钙中的至少一种。
3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的多元醇选自乙二醇、丙二醇、丙三 醇、丁二醇、季戊四醇中的一种。
4. 权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的脂肪酸是一种含C原子数为20个以 上的长碳链脂肪酸。
5. 权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的烯丙基卤选自烯丙基溴、烯丙基氯 中的一种。
6. 权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的极性单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、 马来酸酐中的一种。
7. 权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的引发剂选自过硫酸钾、二叔丁基过 氧化氢、2, 5-二甲基-2, 5-二叔丁基过氧化己烷、二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯、过 氧化苯甲酰中的一种。
8. 权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的丁苯胶乳是由共轭二烯烃化合物和 芳基乙烯类化合物通过乳液聚合共聚而成。
【文档编号】C08K9/04GK104448662SQ201310428324
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】徐典宏, 丛日新, 王新, 董万卓, 郑红兵, 文善雄, 王月霞, 翟云芳, 朱晶, 魏绪玲, 艾纯金 申请人:中国石油天然气股份有限公司