本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
三元乙丙橡膠(Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM)是乙烯、丙烯和少量非共軛二烯烴的共聚物，是乙丙橡膠的一種，因其主鏈?zhǔn)怯苫瘜W(xué)穩(wěn)定的飽和烴組成，只在側(cè)鏈中含有不飽和雙鍵，故其具有優(yōu)良的耐老化性、耐候性、電絕緣性能、耐化學(xué)腐蝕性及沖擊彈性，但因其硫化速度慢、強(qiáng)度不高等缺點，限制了應(yīng)用領(lǐng)域。
EPDM竹膠復(fù)合材料作為一種理想的環(huán)保材料，兼有塑料和橡膠的雙重性質(zhì)，具有耐酸堿、耐紫外線、耐腐蝕、機(jī)械性能好、加工方便和可回收利用等特點。但易燃性是EPDM竹膠復(fù)合材料的一大缺點，對EPDM復(fù)合材料進(jìn)行阻燃改性成為了制備性能優(yōu)良的EPDM竹膠復(fù)合材料的關(guān)鍵問題。另外，目前的EPDM竹膠復(fù)合材料多半是直接將竹粉添加到EPDM基體中，竹粉的分散性差，兩者的界面粘結(jié)強(qiáng)度低，導(dǎo)致產(chǎn)品強(qiáng)度仍不高，無法滿足實際應(yīng)用要求。
綜上所述，想要制備性能優(yōu)良的EPDM竹膠復(fù)合材料，一方面要改善竹粉在EPDM基體中的分散性，增強(qiáng)兩者的界面粘結(jié)強(qiáng)度，另一方面需要添加阻燃劑提高其阻燃等級。但是目前還沒有一種阻燃性良好，強(qiáng)度滿足實際應(yīng)用要求的EPDM竹膠復(fù)合材料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，具有良好阻燃性，強(qiáng)度滿足實際應(yīng)用要求。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料的制備方法，工藝簡單，制得的產(chǎn)品具有良好阻燃性，強(qiáng)度滿足實際應(yīng)用要求。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
本發(fā)明提出一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，按重量份數(shù)計，其主要由以下組分制成：
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，改性竹粉是用偶聯(lián)劑稀釋液對竹粉進(jìn)行改性所得，竹粉與偶聯(lián)劑稀釋液的質(zhì)量比為20-25:2-3。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，偶聯(lián)劑稀釋液是用溶劑將偶聯(lián)劑稀釋8-10倍后的溶液，偶聯(lián)劑為三乙烯基三乙氧基硅烷，溶劑為乙醇。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，竹粉的粒徑為80-100目。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，阻燃劑為氯化石蠟與三氧化二銻按質(zhì)量比1:1.5-2組成的第一復(fù)配阻燃劑、聚磷酸銨與三聚氰胺按質(zhì)量比2-3:1組成的第二復(fù)配阻燃劑中的至少一種。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，硫化劑為過氧化二異丙苯與氧化鋅按質(zhì)量比1-3:1組成的復(fù)配硫化劑。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅中的至少一種。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，抗氧劑為抗氧劑1010。
一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟：
按重量份數(shù)計，將100份EPDM在開煉機(jī)上進(jìn)行薄通，然后加入30-35份PP、20-25份改性竹粉、20-25份阻燃劑、1-1.5份潤滑劑和1.5-2份抗氧劑混合均勻，最后加入2-4份硫化劑反復(fù)混煉出料；將混煉好的物料經(jīng)加工設(shè)備成型，即得。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，改性竹粉的制備方法是：
將偶聯(lián)劑用溶劑稀釋8-10倍，得到偶聯(lián)劑稀釋液；
按重量份數(shù)計，將20-25份竹粉置于容器中，向其中噴灑加入2-3份偶聯(lián)劑稀釋液，電動攪拌8-10min后，靜置蒸干溶劑，再于80-90℃干燥4-6h。
本發(fā)明實施例的EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料及其制備方法的有益效果是：本發(fā)明實施例的EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料按重量份數(shù)計主要由100份EPDM、30-35份PP、20-25份改性竹粉、20-25份阻燃劑、2-4份硫化劑、1-1.5份潤滑劑、以及1.5-2份抗氧劑制成，制備方法為：將EPDM在開煉機(jī)上進(jìn)行薄通，然后加入PP、改性竹粉、阻燃劑、潤滑劑和抗氧劑混合均勻，最后加入硫化劑反復(fù)混煉出料，成型，即得。該工藝簡單，是在EPDM的基礎(chǔ)上，填充改性竹粉，并采用復(fù)配硫化劑動態(tài)硫化PP，顯著增強(qiáng)EPDM基體的強(qiáng)度，同時添加復(fù)配阻燃劑，提高產(chǎn)品的阻燃等級，制得的EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料具有良好阻燃性，強(qiáng)度滿足實際應(yīng)用要求。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
下面對本發(fā)明實施例的EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行具體說明。
本發(fā)明實施例提供一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，按重量份數(shù)計，其主要由以下組分制成：
100份三元乙丙橡膠EPDM；30-35份聚丙烯PP；20-25份改性竹粉；20-25份阻燃劑；2-4份硫化劑；1-1.5份潤滑劑；以及1.5-2份抗氧劑。其中，潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅中的至少一種，抗氧劑為抗氧劑1010，即四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
在上述組分中，硫化劑為過氧化二異丙苯與氧化鋅按質(zhì)量比1-3:1組成的復(fù)配硫化劑。本實施例采用復(fù)配硫化劑動態(tài)硫化PP，顯著增強(qiáng)EPDM基體的強(qiáng)度。
在上述組分中，改性竹粉是用偶聯(lián)劑稀釋液對竹粉進(jìn)行改性所得，竹粉與偶聯(lián)劑稀釋液的質(zhì)量比為20-25:2-3，竹粉的粒徑為80-100目，偶聯(lián)劑稀釋液是用溶劑將偶聯(lián)劑稀釋8-10倍后的溶液，偶聯(lián)劑優(yōu)選為三乙烯基三乙氧基硅烷，溶劑優(yōu)選為乙醇。
本實施例采用綠色環(huán)保的竹粉為填充物，可以降低EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料的生產(chǎn)成本。先將偶聯(lián)劑用溶劑稀釋，再將偶聯(lián)劑稀釋液對竹粉進(jìn)行表面改性，這是因為用偶聯(lián)劑對竹粉進(jìn)行改性時，偶聯(lián)劑的使用量比較小，先稀釋，再加入，能保證偶聯(lián)劑均勻加入竹粉中，從而對竹粉的改性效果好。而且，使用改性竹粉添加到EPDM基體中，改性竹粉的分散性好，兩者的界面粘結(jié)強(qiáng)度高，最后制得的產(chǎn)品強(qiáng)度高。
在上述組分中，阻燃劑為氯化石蠟與三氧化二銻按質(zhì)量比1:1.5-2組成的第一復(fù)配阻燃劑、聚磷酸銨與三聚氰胺按質(zhì)量比2-3:1組成的第二復(fù)配阻燃劑中的至少一種。本實施例采用復(fù)配阻燃劑，提高產(chǎn)品的阻燃等級。
本發(fā)明實施例還提供一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟：
物料混合：按重量份數(shù)計，將100份EPDM在開煉機(jī)上進(jìn)行薄通，EPDM厚度很薄地通過開煉機(jī)的二個輥筒，然后依次加入30-35份PP、20-25份改性竹粉、20-25份阻燃劑、1-1.5份潤滑劑和1.5-2份抗氧劑混合均勻，最后加入2-4份硫化劑反復(fù)混煉數(shù)次后出料。
成型：將混煉好的物料經(jīng)加工設(shè)備成型，即得EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料。
其中，改性竹粉的制備方法具體為：
將偶聯(lián)劑用溶劑稀釋8-10倍，得到偶聯(lián)劑稀釋液，偶聯(lián)劑優(yōu)選三乙烯基三乙氧基硅烷，溶劑優(yōu)選為乙醇。
按重量份數(shù)計，將20-25份竹粉置于容器中，向其中噴灑加入2-3份偶聯(lián)劑稀釋液(約占竹粉質(zhì)量的8％-15％)，電動攪拌8-10min后，靜置蒸干溶劑，再置于80-90℃烘箱中干燥4-6h，即得改性竹粉備用。
本發(fā)明實施例在EPDM的基礎(chǔ)上，填充改性竹粉，并采用復(fù)配硫化劑動態(tài)硫化PP，顯著增強(qiáng)EPDM基體的強(qiáng)度，同時添加復(fù)配阻燃劑，提高產(chǎn)品的阻燃等級，制備得到阻燃性能良好，強(qiáng)度滿足實際應(yīng)用要求的EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，有效克服目前EPDM基復(fù)合材料難于硫化、強(qiáng)度不高及阻燃性不足等缺陷。
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實施例1
實施例1提供一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，其按照以下方法制得：
首先，將三乙烯基三乙氧基硅烷用乙醇稀釋8倍，得到三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，將20kg竹粉(粒徑為80目)置于三口燒瓶中，向其中噴灑加入2kg三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液(占竹粉質(zhì)量10％)，電動攪拌8min后靜置蒸干乙醇溶劑，再置于80℃烘箱中干燥4h，得到改性竹粉備用。
其次，將100kgEPDM在開煉機(jī)上進(jìn)行薄通，然后依次加入30kgPP、20kg改性竹粉、20kg第一復(fù)配阻燃劑(由8kg氯化石蠟與12kg三氧化二銻組成)、1kg硬脂酸鈣及1.5kg抗氧劑1010混合均勻，最后加入2kg復(fù)配硫化劑(由1.5kg過氧化二異丙苯與0.5kg氧化鋅組成)反復(fù)混煉數(shù)次后出料。
接著，將混煉好的物料經(jīng)加工設(shè)備成型，即得EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料。
實施例2
實施例2提供一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，其按照以下方法制得：
首先，將三乙烯基三乙氧基硅烷用乙醇稀釋8倍，得到三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，將25kg竹粉(粒徑為80目)置于三口燒瓶中，向其中噴灑加入2.5kg的三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液(占竹粉質(zhì)量的10％)，電動攪拌8min后靜置蒸干乙醇溶劑，再置于80℃烘箱中干燥4h，得到改性竹粉備用。
其次，將100kgEPDM在開煉機(jī)上進(jìn)行薄通，然后依次加入30kgPP、25kg改性竹粉、20kg第一復(fù)配阻燃劑(由8kg氯化石蠟與12kg三氧化二銻組成)、1kg硬脂酸鋇及1kg抗氧劑1010混合均勻，最后加入3kg復(fù)配硫化劑(由2kg過氧化二異丙苯與1kg氧化鋅組成)反復(fù)混煉數(shù)次后出料。
接著，將混煉好的物料經(jīng)加工設(shè)備成型，即得EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料。
實施例3
實施例3提供一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，其按照以下方法制得：
首先，將三乙烯基三乙氧基硅烷用乙醇稀釋10倍，得到三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，將25kg竹粉(粒徑為80目)置于三口燒瓶中，向其中噴灑加入3kg三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液(占竹粉質(zhì)量的12％)，電動攪拌9min后靜置蒸干乙醇溶劑，再置于80℃烘箱中干燥5h，得到改性竹粉備用。
其次，將100kgEPDM在開煉機(jī)上進(jìn)行薄通，然后依次加入30kgPP、25kg改性竹粉、25kg第一復(fù)配阻燃劑(由10kg氯化石蠟與15kg三氧化二銻組成)、1.5kg硬脂酸鈣及1.5kg抗氧劑1010混合均勻，最后加入3.5kg復(fù)配硫化劑(由2kg過氧化二異丙苯與1.5kg氧化鋅組成)反復(fù)混煉數(shù)次后出料。
接著，將混煉好的物料經(jīng)加工設(shè)備成型，即得EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料。
實施例4
實施例4提供一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，其按照以下方法制得：
首先，將三乙烯基三乙氧基硅烷用乙醇稀釋10倍，得到三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，將20kg竹粉(粒徑為80目)置于三口燒瓶中，向其中噴灑加入2kg三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液(占竹粉質(zhì)量的10％)，電動攪拌10min后靜置蒸干乙醇溶劑，再置于80℃烘箱中干燥6h，得到改性竹粉備用。
其次，將100kgEPDM在開煉機(jī)上進(jìn)行薄通，然后依次加入30kgPP、20kg改性竹粉、20kg第二復(fù)配阻燃劑(由15kg聚磷酸銨與5kg三聚氰胺組成)、1kg硬脂酸鈣及1.5kg抗氧劑1010混合均勻，最后加入2kg復(fù)配硫化劑(由1.5kg過氧化二異丙苯與0.5kg氧化鋅組成)反復(fù)混煉數(shù)次后出料。
接著，將混煉好的物料經(jīng)加工設(shè)備成型，即得EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料。
實施例5
實施例5提供一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，其按照以下方法制得：
首先，將三乙烯基三乙氧基硅烷用乙醇稀釋9倍，得到三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，將25kg竹粉(粒徑為80目)置于三口燒瓶中，向其中加入2.5kg三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液(占竹粉質(zhì)量的10％)，電動攪拌10min后靜置蒸干乙醇溶劑，再置于80℃烘箱中干燥5h，得到改性竹粉備用。
其次，將100kgEPDM在開煉機(jī)上進(jìn)行薄通，然后依次加入30kgPP、25kg改性竹粉、20kg第二復(fù)配阻燃劑(由15kg聚磷酸銨與5kg三聚氰胺組成)、1.5kg硬脂酸鋅及1kg抗氧劑1010混合均勻，最后加入3.5kg復(fù)配硫化劑(由2.5kg過氧化二異丙苯與1kg氧化鋅組成)反復(fù)混煉數(shù)次后出料。
接著，將混煉好的物料經(jīng)加工設(shè)備成型，即得EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料。
實施例6
實施例6提供一種EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，其按照以下方法制得：
首先，將三乙烯基三乙氧基硅烷用乙醇稀釋9倍，得到三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液，將25kg竹粉(粒徑為80目)置于三口燒瓶中，向其中噴灑加入3kg三乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液(占竹粉質(zhì)量的1.2％)，電動攪拌9min后靜置蒸干乙醇溶劑，再置于80℃烘箱中干燥6h，得到改性竹粉備用。
其次，將100kgEPDM在開煉機(jī)上進(jìn)行薄通，然后依次加入30kgPP、25kg改性竹粉、25kg第一復(fù)配阻燃劑(由18.75kg聚磷酸銨與6.25kg三聚氰胺組成)、1.5kg硬脂酸鋇及1.5kg抗氧劑1010混合均勻，最后加入3kg復(fù)配硫化劑(由2kg過氧化二異丙苯與1kg氧化鋅組成)反復(fù)混煉數(shù)次后出料。
接著，將混煉好的物料經(jīng)加工設(shè)備成型，即得EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料。
對比例
對比例提供一種EPDM基復(fù)合材料，其按照以下方法制得：
將100kgEPDM在開煉機(jī)上進(jìn)行薄通，依次加入1.5kg硬脂酸鋇及1.5kg抗氧劑1010，混合均勻，再加入2kg硫化劑反復(fù)混煉數(shù)次后出料；將混煉好的物料經(jīng)加工設(shè)備成型，即得EPDM基復(fù)合材料。
產(chǎn)品性能檢測：
分別對實施例1-實施例6中的EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料，以及對比例中的EPDM基復(fù)合材料進(jìn)行各項性能檢測，具體結(jié)果如表1所示。
表1實施例和對比例的各項性能指標(biāo)
由上表可以看出，實施例1-實施例6的EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和硬度明顯優(yōu)于對比例的EPDM基復(fù)合材料對應(yīng)的指標(biāo)，而且實施例1-實施例6的EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料的阻燃級別高于對比例的EPDM基復(fù)合材料的阻燃級別，因此，按照本發(fā)明實施例制備方法制得的EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料的強(qiáng)度和阻燃性優(yōu)于普通EPDM基復(fù)合材料的強(qiáng)度和阻燃性。
綜上所述，本發(fā)明實施例的EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料具有良好阻燃性，強(qiáng)度滿足實際應(yīng)用要求，且該EPDM竹膠阻燃復(fù)合材料的制備方法工藝簡單。
以上所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。