低烟阻燃粉末丁苯橡胶及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶及其制备方法。该制备方法采用硅烷偶联剂对可膨胀石墨(EG)进行处理，随后与聚2,6-二溴苯醚阻燃剂发生共聚反应，在EG颗粒表面形成一层有机硅/聚醚共聚物，然后再加入极性胶乳包覆改性制备出功能化可膨胀石墨，最后将功能化可膨胀石墨和丁苯胶乳直接混合凝聚成粉。该方法使得可膨胀石墨和阻燃剂有机的成为一个整体，在胶乳包覆层的作用下明显地改善与橡胶材料的相容性，解决在橡胶基体中的分散不均的问题，具有阻燃剂添加比例低，消烟效率高，阻燃效果好、改性成本低、工艺流程短等特点。

【技术实现步骤摘要】
低烟阻燃粉末丁苯橡胶及其制备方法
本专利技术涉及橡胶领域，具体涉及一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶及其制备方法。
技术介绍
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，带来了潜在的火灾危害性。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，随着人们对材料防火安全性能的要求越来越高，开发研制新型低烟、高阻燃的橡胶材料已势在必行。现有技术中，有关橡胶材料的低烟、阻燃研究主要是通过添加阻燃剂和抑烟剂的方法来制备。ZL200810057092.1公开了一种通过加入聚磷酸铵、硼酸锌、纳米无机物、白炭黑等，制备出一种耐油、耐热的膨胀型阻燃橡胶。ZL200610051860.3公开了一种在SEBS弹性体中加入纳米无机物、氮-磷复合阻燃剂、分散剂等，制备出一种膨胀型低烟无卤热塑性阻燃橡胶。ZL200410018246.8公开了一种由马来酸酐或甲基丙烯酸接枝丙烯腈苯乙烯共聚物做为增溶剂，通过添加无卤主阻燃剂和硅系辅助助燃剂来制备无卤低烟阻燃聚碳酸酯/丙烯腈丁苯树脂的方法。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，制备出环保型阻燃橡胶地板的方法。然而上述阻燃橡胶的抑烟性和阻燃性仍不能满足人们的需求。在此基础上，有必要开发出一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶。
技术实现思路
本专利技术一方面提供了一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，该制备方法的具体的制备步骤为：(1)功能化可膨胀石墨的制备：以可膨胀石墨质量为100份计，将1～4份硅烷偶联剂和50～100份水、5～10份乙醇加入到聚合釜中搅拌混合5～10min；然后加入100份可膨胀石墨，搅拌混合10～30min后加入5～15份聚2,6-二溴苯醚，搅拌、加热，待聚合釜温度达到60～90℃时，加入0.1～0.3份催化剂，搅拌反应5～10h；然后调节体系pH值为2～6，再加入5～10份极性胶乳搅拌混合30～60min；脱水、干燥、研磨得到功能化可膨胀石墨；(2)低烟阻燃粉末丁苯橡胶的制备：以丁苯胶乳质量为100份计，取100份丁苯胶乳和3～12份功能化可膨胀石墨、50～100份水加入到凝聚釜里搅拌混合10～30min，然后升温至40～60℃时，依次加入1～5份隔离剂、2～6份凝聚剂，用缓冲剂调节体系pH值为8～13时进行凝聚，凝聚完成后升温至70～80℃时搅拌10～30min进行熟化，然后经洗涤、脱水、干燥得到低烟阻燃粉末丁苯橡胶产品。进一步地，可膨胀石墨的粒径为20μm～200μm。进一步地，可膨胀石墨的粒径为30μm～100μm。进一步地，极性胶乳选自氯丁胶乳、丁腈胶乳、羧基丁苯胶乳、羧基丁腈胶乳中的一种。进一步地，极性胶乳为羧基丁苯胶乳。进一步地，硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。进一步地，催化剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。进一步地，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，共轭二烯烃化合物为C4类共轭二烯烃化合物，芳基乙烯类化合物选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-苯丙烯、乙基苯乙烯及它们的衍生物。进一步地，隔离剂选自硬脂酸钾、硬脂酸钠、油酸钾、油酸钠、合成脂肪酸钾、合成脂肪酸钠中的一种或多种。进一步地，凝聚剂选自氯化钠、氯化镁、氯化铁、氯化钙、硫酸镁、硫酸铝、明矾中的一种或多种。本专利技术另一方面提供了一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶，该低烟阻燃粉末丁苯橡胶具有以下结构：其中，EG是指可膨胀石墨，R为C1～C12烷基，n为50～200。进一步地，R为γ-氨丙基或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基。进一步地，制备方法包括以下步骤：S1，以重量份计，将1～4份的硅烷偶联剂、50～100份的水、5～10份的乙醇、100份的可膨胀石墨、5～15份的聚2,6-二溴苯醚、0.1～0.3份的催化剂以及5～10份的极性胶乳混合后，进行聚合反应，得到功能化可膨胀石墨；S2，以重量份计，将100份的丁苯胶乳和3～12份的功能化可膨胀石墨、50～100份的水、1～5份的隔离剂、2～6份的凝聚剂混合后，依次进行凝聚反应和熟化反应，得到低烟阻燃粉末丁苯橡胶。进一步地，步骤S1包括：S11，以重量份计，将1～4份的硅烷偶联剂、50～100份的水、5～10份的乙醇、100份的可膨胀石墨以及5～15份的聚2,6-二溴苯醚混合后，得到第一待反应体系；S12，在温度为60～90℃时，向第一待反应体系中加入0.1～0.3份的催化剂，并调节pH调至2～6，得到第二待反应体系；以及S13，向第二待反应体系中加入5～10份的极性胶乳，进行聚合反应，依次进行脱水、干燥、研磨后，得到功能化可膨胀石墨。进一步地，步骤S2包括：S21，以丁苯胶乳质量为100份计，将100份的丁苯胶乳、3～12份的功能化可膨胀石墨、50～100份的水、1～5份的隔离剂以及2～6份的凝聚剂，进行混合，并用缓冲剂将pH调至8～13，进行凝聚反应，得到凝聚产物；S22，将凝聚产物在70～80℃下进行熟化反应10～30min，得到熟化产物；以及S23，对熟化产物依次进行洗涤、脱水、干燥，得到低烟阻燃粉末丁苯橡胶。进一步地，可膨胀石墨的粒径为20μm～200μm，优选为30μm～100μm。进一步地，极性胶乳选自氯丁胶乳、丁腈胶乳、羧基丁苯胶乳和羧基丁腈胶乳中的一种或多种；优选地，的极性胶乳为羧基丁苯胶乳；更优选地，硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种；进一步优选地，的催化剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。进一步地，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；共轭二烯烃化合物为C4类共轭二烯烃化合物，芳基乙烯类化合物选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-苯丙烯、乙基苯乙烯、苯乙烯的衍生物、α-甲基苯乙烯的衍生物、2-苯丙烯的衍生物以及乙基苯乙烯的衍生物；优选地，的隔离剂选自硬脂酸钾、硬脂酸钠、油酸钾、油酸钠、合成脂肪酸钾和合成脂肪酸钠中的一种或多种；更优选地，的凝聚剂选自氯化钠、氯化镁、氯化铁、氯化钙、硫酸镁、硫酸铝和明矾中的一种或多种。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了可膨胀石墨涂覆反应过程示意图；其中，EG是指可膨胀石墨，R为C1～C12烷基，n为50～200。具体实施方式列举本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体的制备步骤为：(1)功能化可膨胀石墨的制备：以可膨胀石墨质量为100份计，将1～4份硅烷偶联剂和50～100份水、5～10份乙醇加入到聚合釜中搅拌混合5～10min；然后加入100份可膨胀石墨，搅拌混合10～30min后加入5～15份聚2,6‑二溴苯醚，搅拌、加热，待聚合釜温度达到60～90℃时，加入0.1～0.3份催化剂，搅拌反应5～10h；然后调节体系pH值为2～6，再加入5～10份极性胶乳搅拌混合30～60min；脱水、干燥、研磨得到功能化可膨胀石墨；(2)低烟阻燃粉末丁苯橡胶的制备：以丁苯胶乳质量为100份计，取100份丁苯胶乳和3～12份功能化可膨胀石墨、50～100份水加入到凝聚釜里搅拌混合10～30min，然后升温至40～60℃时，依次加入1～5份隔离剂、2～6份凝聚剂，用缓冲剂调节体系pH值为8～13时进行凝聚，凝聚完成后升温至70～80℃时搅拌10～30min进行熟化，然后经洗涤、脱水、干燥得到所述低烟阻燃粉末丁苯橡胶产品。

【技术特征摘要】
2014.05.14 CN 20141020464231.一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体的制备步骤为：(1)功能化可膨胀石墨的制备：以可膨胀石墨质量为100份计，将1～4份硅烷偶联剂和50～100份水、5～10份乙醇加入到聚合釜中搅拌混合5～10min；然后加入100份可膨胀石墨，搅拌混合10～30min后加入5～15份聚2,6-二溴苯醚，搅拌、加热，待聚合釜温度达到60～90℃时，加入0.1～0.3份催化剂，搅拌反应5～10h；然后调节体系pH值为2～6，再加入5～10份极性胶乳搅拌混合30～60min；脱水、干燥、研磨得到功能化可膨胀石墨；(2)低烟阻燃粉末丁苯橡胶的制备：以丁苯胶乳质量为100份计，取100份丁苯胶乳和3～12份功能化可膨胀石墨、50～100份水加入到凝聚釜里搅拌混合10～30min，然后升温至40～60℃时，依次加入1～5份隔离剂、2～6份凝聚剂，用缓冲剂调节体系pH值为8～13时进行凝聚，凝聚完成后升温至70～80℃时搅拌10～30min进行熟化，然后经洗涤、脱水、干燥得到所述低烟阻燃粉末丁苯橡胶产品。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可膨胀石墨的粒径为20μm～200μm。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述可膨胀石墨的粒径为30μm～100μm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述极性胶乳选自氯丁胶乳、丁腈胶乳、羧基丁苯胶乳、羧基丁腈胶乳中的一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述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，共轭二烯烃化合物为C4类共轭二烯烃化合物，芳基乙烯类化合物选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-苯丙烯、乙基苯乙烯及它们的衍生物。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述隔离剂选自硬脂酸钾、硬脂酸钠、油酸钾、油酸钠、合成脂肪酸钾、合成脂肪酸钠中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述凝聚剂选自氯化钠、氯化镁、氯化铁、氯化钙、硫酸镁、硫酸铝、明矾中的一种或多种。10.一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶，其特征在于，所述低烟阻燃粉末丁苯橡胶具有以下结构：其中，EG是指可膨胀石墨，R为C1～C12烷基，n为50～200。11.根据权利要求10所述的低烟阻燃粉末丁苯橡胶，其特征在于，所述R为γ-氨丙基或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基。12.一种权利要求10或11所述的低烟阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1，以重量份计，将1～4份的硅烷偶联剂、50～100份的水、5～10份的乙醇、100份的可膨胀石墨、...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐典宏，朱晶，笪敏峰，郑红兵，张华强，赵洪国，翟云芳，桂强，王永峰，艾纯金，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11