【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种热塑性硫化橡胶材料。
技术介绍
1、多面体低聚倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane，简称poss)是一种特殊的有机非晶状材料，它是一种多环状有机单体，由硅框架(silicon framework)及其嵌键的氧原子组成，是一种无机-有机杂化纳米材料，poss中的无机硅笼核受热分解形成致密的陶瓷阻隔层，隔绝可燃气体的释放和外部热量进入内部，进而延缓材料进一步分解，poss在阻燃剂领域显示出巨大的应用潜力。
2、热塑性硫化橡胶(tpv)是采用动态硫化方法将三元乙丙橡胶(epdm)分散到聚丙烯(pp)材料中制备的一种热塑性弹性体，兼具橡胶的高韧性和塑料的可塑性，在汽车、家电、线缆等行业中广泛应用。现有的tpv料由于在加工过程中向橡胶中充入了大量的软化油，tpv材料普遍易燃，现有的阻燃tpv是向tpv材料中加入有卤或无卤阻燃剂，但是无论有卤或者无卤阻燃剂都存在着与tpv基体相容性差的问题，低添加量下阻燃效果差，高添加量下性能下降明显并且还存在析出的风险，影响制品的外观。因此，开发一款高阻燃的tpv材料十分必要。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术提出一种热塑性硫化橡胶材料，旨在解决目前tpv材料阻燃性差的问题。
2、本专利技术的上述目的是通过如下技术方案进行实现的：
3、本专利技术第一方面，提供一种热塑性硫化橡胶材料，所述热塑性硫化橡胶材料的原料以重量份计
4、三元乙丙橡胶50-70份，
5、聚丙烯5-30份
6、磷系阻燃剂20-40份，
7、氮系阻燃剂20-40份，
8、改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂2-15份，
9、交联剂0.5-4份，
10、其中，所述改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂的结构为：
11、
12、其中，r为非反应性基团，为异丁基、异辛基、乙基、环己基、环戊基、或苯基等，r1为正丙基或亚苯基；
13、r2为碳氢比大于1的环状结构，包括苯并呋喃基团、多环芳香族基团中的至少一种。
14、在本专利技术的一些实施例中，所述苯并呋喃基团包括苯并呋喃基团、二苯并呋喃基团中的至少一种；
15、和/或，所述多环芳香族基团包括萘环基团、蒽环基团、菲环基团、苊环基团、芴环基团和苝环基团中的至少一种。
16、在本专利技术的一些实施例中，所述改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂由化合物1与化合物2在催化剂作用下脱水反应制得，反应路线如下：
17、
18、在本专利技术的一些实施例中，所述化合物1与化合物2的摩尔比为2：1。
19、在本专利技术的一些实施例中，所述改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂的制备方法包括如下步骤：
20、将化合物1溶于有机溶剂中，在催化剂的作用下，加入化合物2水溶液，进行催化反应后洗涤干燥，得到所述改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂；
21、其中，所述有机溶剂包括醇类、芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、醚类、酮类及二醇衍生物中的至少一种；
22、所述催化剂包括酸性催化剂、金属催化剂、碱性催化剂中的至少一种。
23、在本专利技术的一些实施例中，所述热塑性硫化橡胶材料的原料以重量份计，包括：
24、三元乙丙橡胶50-70份，
25、聚丙烯10-30份
26、磷系阻燃剂20-30份，
27、氮系阻燃剂20-30份，
28、改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂2-8份，
29、交联剂0.5-4份。
30、在本专利技术的一些实施例中，所述磷系阻燃剂包括无机磷阻燃剂或有机磷阻燃剂，所述无机磷阻燃剂包括红磷、磷酸盐、聚磷酸盐中的至少一种；所述有机磷阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、氧化磷中的至少一种；
31、和/或，所述氮系阻燃剂包括三聚氰胺尿酸盐、三聚氰氨磷酸盐、三聚氰氨无机酸盐、双氰胺、三聚氰胺中的至少一种。
32、在本专利技术的一些实施例中，所述热塑性硫化橡胶材料的原料还包括增塑剂、润滑剂、抗氧剂、增韧剂、相容剂、填料中的至少一种；其中，原料以重量份计，所述增塑剂20-40份，所述润滑剂0.2-1份，所述抗氧剂0.5-2份，所述增韧剂5-10份，所述相容剂5-10份、所述填料5-10份。
33、本专利技术第二方面，提供一种上述热塑性硫化橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
34、将所述原料，包括三元乙丙橡胶、聚丙烯、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂按重量份在密炼机中混炼成胶体后，将所述胶体冷却、破碎，得破碎胶块；
35、将所述破碎胶块、交联剂混合均匀，通过挤出机熔融共混、动态硫化、挤出水冷造粒得颗粒料，即所述热塑性硫化橡胶材料。
36、在本专利技术的一些实施例中，所述原料还包括增塑剂、润滑剂、抗氧剂、增韧剂、相容剂、填料中的至少一种；
37、和/或，所述挤出机的各温区加工温度为：一区90-100℃、二区160-180℃、三区190-200℃、四区190-220℃、五区190-220℃、六区190-220℃、七区190-220℃、八区190-220℃、九区180-200℃、十区180-200℃、十一区200-210℃、机头200-210℃，主机转速400-600r/min，喂料转速30-60r/min。
38、本专利技术热塑性硫化橡胶材料包括三元乙丙橡胶、聚丙烯、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂和改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂、交联剂。由于改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂中含有硼元素、碳氢比大于1的环状结构r2以及2个无机硅笼核，硼元素在燃烧的过程中形成硼酸，硼酸使材料表面脱水碳化，形成碳层；2个无机硅笼核受热分解形成致密的陶瓷阻隔层，隔绝可燃气体的释放和外部热量进入内部；碳氢比大于1的环状结构r2拥有较高的碳氢比，苯并呋喃基团、多环芳香族基团含有大量的碳元素，大量的碳元素在燃烧过程中会形成玻璃状保护膜或隔热焦炭层，这些保护膜或焦炭层能够隔绝空气，阻止热量的传递，减少可燃性气体的释放，这些结构通过在燃烧过程中形成碳层、陶瓷阻隔层、保护膜或隔热焦炭层等保护层，防滴落效果大大提升，同时，隔绝热量和氧气传递，减少可燃性气体释放，多种机制共同作用，显著提升了材料的阻燃性能。进一步的，改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂与提供酸源的磷系阻燃剂、提供气源的氮系阻燃剂相互配合、协同阻燃，降低阻燃剂用量的同时提升热塑性硫化橡胶材料的阻燃性能和力学性能。本专利技术提供的热塑性硫化橡胶材料阻燃性能优异。
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1.一种热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述热塑性硫化橡胶材料的原料以重量份计，包括：
2.如权利要求1所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述苯并呋喃基团包括苯并呋喃基团、二苯并呋喃基团中的至少一种；
3.如权利要求1所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂由化合物1与化合物2在催化剂作用下脱水反应制得，反应路线如下：
4.如权利要求3所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述化合物1与化合物2的摩尔比为2：1。
5.如权利要求3所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂的制备方法包括如下步骤：
6.如权利要求1所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述热塑性硫化橡胶材料的原料以重量份计，包括：
7.如权利要求1所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述磷系阻燃剂包括无机磷阻燃剂或有机磷阻燃剂，所述无机磷阻燃剂包括红磷、磷酸盐、聚磷酸盐中的至少一种；所述有机磷阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、氧化磷中的至少一种；
<...【技术特征摘要】
1.一种热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述热塑性硫化橡胶材料的原料以重量份计，包括：
2.如权利要求1所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述苯并呋喃基团包括苯并呋喃基团、二苯并呋喃基团中的至少一种；
3.如权利要求1所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂由化合物1与化合物2在催化剂作用下脱水反应制得，反应路线如下：
4.如权利要求3所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述化合物1与化合物2的摩尔比为2：1。
5.如权利要求3所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述改性多面体低聚倍半硅氧烷及其衍生物阻燃协效剂的制备方法包括如下步骤：
6.如权利要求1所述的热塑性硫化橡胶材料，其特征在于，所述热塑性硫化橡胶材料的原料以重量份计，包括：
7.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：薄强龙，朱柳青，董鑫，刘伟奇，郑海梅，熊喜科，李经林，王英杰，周丹，符日菲，
申请(专利权)人：深圳市沃尔核材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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