低烟阻燃粉末丁苯橡胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及橡胶领域，具体涉及一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶及其制备方法。
【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，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。
[0003] 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。
[0004] 在此基础上，有必要开发出一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶。
【发明内容】
[0005] 本发明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1〇〇份计，将1~4份 硅烷偶联剂和50~100份水、5~10份乙醇加入到聚合爸中搅拌混合5~IOmin;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°C时，加入0. 1~0. 3份催化剂，搅拌反应5~IOh;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份水加入到凝聚爸里搅拌混合10~ 30min，然后升温至40~60°C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°C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。
[0006] 进一步地，可膨胀石墨的粒径为20ym~200ym。
[0007] 进一步地，可膨胀石墨的粒径为30ym~100ym。
[0008] 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。
[0009] 进一步地，极性胶乳为羧基丁苯胶乳。
[0010] 进一步地，硅烷偶联剂选自y-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-P-氨乙基-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、y-甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-P-(氨乙基）-y-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。
[0011] 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。
[0012] 进一步地，丁苯胶乳是由共辄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，共辄二烯烃化合物为C4类共辄二烯烃化合物，芳基乙烯类化合物选自苯乙烯、 a-甲基苯乙稀、2-苯丙稀、乙基苯乙烯及它们的衍生物。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 本发明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：
R为Q~C12烷基，n为50~200〇
[0017] 进一步地，R为Y-氨丙基或Y-(甲基丙烯酰氧）丙基。
[0018] 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。
[0019] 进一步地，步骤Sl包括：Sll，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°C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。
[0020] 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°C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。
[0021] 进一步地，可膨胀石墨的粒径为20ym~200ym，优选为30ym~100ym。
[0022] 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Y_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--氨乙 基-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-|3-(氨乙 基）-T-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。
[0023] 进一步地，的丁苯胶乳是由共辄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；共辄二烯烃化合物为C4类共辄二烯烃化合物，芳基乙烯类化合物选自苯乙烯、 a-甲基苯乙烯、2-苯丙烯、乙基苯乙烯、苯乙烯的衍生物、a-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】
[0024] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0025] 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(；~ C12烷基，n为50~200。
【具体实施方式】
[0026]列举以下实施例和对比例来说明本发明的发明效果，但是本发明的保护范围并不 仅限于这些实施例和对比例中。
[0027] 本发明目的在于提供一种最大烟密度小于90、氧指数大于47%的低发烟、高阻燃 型粉末丁苯橡胶的制备方法。该发明首先采用硅烷偶联剂对可膨胀石墨（EG)进行处理，随 后加入聚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。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，赋 予了粉末丁苯橡胶低发烟性和高效阻燃的特点。
[0028] 本发明所述的"份"均是指质量份。
[0029] 本发明一方面提供了一种低烟阻燃粉末丁苯橡胶的制备方法，具体的制备步骤 为：
[0030] (1)功能化可膨胀石墨：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份乙醇加入到聚合爸中搅拌混合5~IOmin;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，待聚合爸温度 达到60~90°C时，加入0. 1~0. 3份催化剂，搅拌反应5~IOh;反应后用酸调节体系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。
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