一种耐老化阻燃TPV复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐老化阻燃TPV复合材料及其制备方法，先将丁腈橡胶、纳米三氧化二锑、中空管状四氧化三钴纳米纤维、硫化剂、硫化助剂进行第一次混炼和挤出，得到橡胶预混料；同时，将聚偏二氟乙烯、丁腈橡胶、纳米聚苯胺

【技术实现步骤摘要】
一种耐老化阻燃TPV复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于热塑性硫化橡胶制备
，具体涉及一种耐老化阻燃TPV复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]TPV的全称为Thermoplastic Vulcanizate，即热塑性硫化橡胶。TPV主要由塑料和橡胶两部分组成，其中，塑料作为连续相，橡胶作为分散相。通常橡胶需要与软化油或增塑剂与之配合。硫化剂和一些辅助助剂也是必不可少的，使得塑料和橡胶在共混过程中实现橡胶硫化，橡胶硫化的同时也不断与塑料相混合，从而使得被硫化的橡胶作为分散相均匀分布于塑料连续相中。
[0003]研究发现，要得到最佳性能的橡胶/塑料共混物，通常要求塑料和橡胶两种聚合物的表面能匹配，橡胶缠结分子链长度较低，并且对塑料的结晶度也有一定要求。倘若塑料与橡胶之间的极性或表面能差别比较大，就必须添加合适的相容剂，再进行硫化方可。TPV的制备方法通常有以下三种：熔融共混法、溶液共混法、胶乳共混法，其中熔融共混法最为常见。至于硫化步骤，最常见的是动态硫化。
[0004]动态硫化的具体方法为：首先将橡胶和塑料充分混合，加入硫化剂，此时边混合、边硫化，如果硫化速度越快，那么混合程度也必须越激烈，以保证共混物具有良好的加工性能。在具体的工艺上，动态硫化可以分2步走，塑料可以分2次加入与橡胶混合，以保护塑料在动态硫化时受到硫化剂的氧化作用。
[0005]传统的TPV产品不具有阻燃性，存在非常大的安全隐患，且使用一段时间后就会老化，影响产品的使用寿命，故对传统TPV进行性能改良是非常有必要的。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种耐老化阻燃TPV复合材料及其制备方法，其具有良好的耐老化性能和阻燃性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种耐老化阻燃TPV复合材料的制备方法，以重量份计，具体步骤如下：
[0009](1)先以四水合乙酸钴、聚乙烯吡咯烷酮为原料制备中空管状四氧化三钴纳米纤维；以石墨烯和苯胺为原料制备纳米聚苯胺
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石墨烯复合材料；
[0010](2)然后将20～30份丁腈橡胶、3～4份纳米三氧化二锑、2～3份中空管状四氧化三钴纳米纤维、3～5份硫化剂、2～3份硫化助剂进行第一次混炼和挤出，得到橡胶预混料；同时，将60～70份聚偏二氟乙烯、70～80份丁腈橡胶、2～3份纳米聚苯胺
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石墨烯复合材料进行第二次混炼和挤出，得到橡塑预混料；
[0011](3)最后将橡胶预混料和橡塑预混料混合，动态硫化，即得一种耐老化阻燃TPV复合材料。
[0012]优选的，步骤(1)中，以重量份计，所述中空管状四氧化三钴纳米纤维是通过以下
方法制备得到的：先将1～3份四水合乙酸钴超声溶于8～10份N，N
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二甲基甲酰胺中，再加入1～2份聚乙烯吡咯烷酮，300～400r/min搅拌6～7小时，得到纺丝液，静电纺丝，得到纳米纤维膜，然后将纳米纤维膜在空气气氛中进行预氧化处理和高温煅烧，即得。
[0013]进一步优选的，静电纺丝的工艺条件为：静电场电压12～15kV，纺丝速度0.2～0.3mm/min，接收距离20～25cm。
[0014]进一步优选的，预氧化处理的工艺条件为：温度200～220℃，时间1～2小时；高温煅烧的工艺条件为：温度550～560℃，时间2～3小时。
[0015]优选的，步骤(1)中，所述纳米聚苯胺
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石墨烯复合材料是通过以下方法制备得到的：在氮气气氛下，将0.2～0.5mol/L盐酸溶液和0.2～0.5mol/L十二烷基苯磺酸混合，加入石墨烯，以300～400r/min搅拌2～3小时，加入苯胺，继续搅拌2～3小时，逐滴滴加质量浓度10～12％过硫酸铵水溶液，25～30℃搅拌反应20～24小时，抽滤得固体，依次用丙酮、无水乙醇和去离子洗涤，干燥，研磨，即得；其中，盐酸溶液、十二烷基苯磺酸、石墨烯、苯胺、过硫酸铵水溶液的用量比为50～60mL：15～20mL：0.035～0.045g：0.08～0.1mL：3～4mL。
[0016]优选的，步骤(2)中，所述硫化剂为2,5
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二甲基
‑
2,5
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二(叔丁基过氧基)己烷，所述硫化助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。
[0017]优选的，步骤(2)中，第一次混炼和挤出的工艺条件为：混炼温度35～40℃，混炼转速70～80rpm，混炼时间8～10分钟；单螺杆挤出，螺杆转速为50～60rpm，挤出温度70～80℃。
[0018]优选的，步骤(2)中，第二次混炼和挤出的工艺条件为：混炼温度200～220℃，混炼转速70～80rpm，混炼时间8～10分钟；单螺杆挤出，螺杆转速为200～220rpm，挤出温度200～220℃。
[0019]优选的，步骤(3)中，利用双螺杆挤出实现动态硫化，螺杆转速为300～320rpm，挤出温度200～220℃。
[0020]一种耐老化阻燃TPV复合材料，是通过上述制备方法得到的。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0022]本专利技术先将丁腈橡胶、纳米三氧化二锑、中空管状四氧化三钴纳米纤维、硫化剂、硫化助剂进行第一次混炼和挤出，得到橡胶预混料；同时，将聚偏二氟乙烯、丁腈橡胶、纳米聚苯胺
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石墨烯复合材料进行第二次混炼和挤出，得到橡塑预混料；最后将橡胶预混料和橡塑预混料混合，动态硫化，得到一种耐老化阻燃TPV复合材料。本专利技术所得TPV复合材料具有良好的耐老化性能和阻燃性，大大提高了使用寿命和安全性能，应用前景好。
[0023]在制备时，进行分步混炼，将一部分丁腈橡胶与硫化剂等混炼制成橡胶预混料，将一部分丁腈橡胶与聚偏二氟乙烯混炼制成橡塑预混料，纳米三氧化二锑、中空管状四氧化三钴纳米纤维在橡胶预混料中加入，纳米聚苯胺
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石墨烯复合材料在橡塑预混料中加入，混炼效果更好，促进后续动态硫化，改善相容性，提高产品的耐老化性能和阻燃性。
[0024]本专利技术引入纳米三氧化二锑、中空管状四氧化三钴纳米纤维、纳米聚苯胺
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石墨烯复合材料这三种纳米材料，它们各自具有一定的阻燃性和耐老化性，混合使用协同增效，大大提高了产品的阻燃性和耐老化性。纳米聚苯胺
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石墨烯复合材料包含的聚苯胺结构有利于通过氢键结构改善丁腈橡胶和聚偏二氟乙烯的相容性，有利于产品耐老化性和阻燃性的进一步提高。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]如无特殊说明外，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐老化阻燃TPV复合材料的制备方法，其特征在于，以重量份计，具体步骤如下：(1)先以四水合乙酸钴、聚乙烯吡咯烷酮为原料制备中空管状四氧化三钴纳米纤维；以石墨烯和苯胺为原料制备纳米聚苯胺
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石墨烯复合材料；(2)然后将20～30份丁腈橡胶、3～4份纳米三氧化二锑、2～3份中空管状四氧化三钴纳米纤维、3～5份硫化剂、2～3份硫化助剂进行第一次混炼和挤出，得到橡胶预混料；同时，将60～70份聚偏二氟乙烯、70～80份丁腈橡胶、2～3份纳米聚苯胺
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石墨烯复合材料进行第二次混炼和挤出，得到橡塑预混料；(3)最后将橡胶预混料和橡塑预混料混合，动态硫化，即得一种耐老化阻燃TPV复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，以重量份计，所述中空管状四氧化三钴纳米纤维是通过以下方法制备得到的：先将1～3份四水合乙酸钴超声溶于8～10份N，N
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二甲基甲酰胺中，再加入1～2份聚乙烯吡咯烷酮，300～400r/min搅拌6～7小时，得到纺丝液，静电纺丝，得到纳米纤维膜，然后将纳米纤维膜在空气气氛中进行预氧化处理和高温煅烧，即得。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，静电纺丝的工艺条件为：静电场电压12～15kV，纺丝速度0.2～0.3mm/min，接收距离20～25cm。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，预氧化处理的工艺条件为：温度200～220℃，时间1～2小时；高温煅烧的工艺条件为：温度550～560℃，时间2～3小时。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纳米聚苯胺
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石墨烯复...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琳林，
申请(专利权)人：上海泓伟新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：