一種高強(qiáng)度阻燃型組合物、制備方法及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)材料領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃型組合物、制備方法及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乙烯管是世界上使用最廣泛的塑料管材之一，聚乙烯管的韌性優(yōu)異、抗沖擊、無 毒，并且聚乙烯管可以容易的通過熔化焊接組裝而得到廣泛應(yīng)用。但由于本身的結(jié)構(gòu)問題， 聚乙烯的氧指數(shù)低，也就是說易燃燒。
[0003] -般認(rèn)為塑料燃燒的機(jī)理為塑料先受熱發(fā)生降解，并產(chǎn)生揮發(fā)物，留下多孔殘?jiān)?空氣中氧通過殘?jiān)走M(jìn)入塑料中引起進(jìn)一步氧化反應(yīng)，殘?jiān)话銥樘荚?，它吸收周圍的?射熱，產(chǎn)生積累性溫升，促進(jìn)塑料熱裂解，最后揮發(fā)物引起燃燒形成火焰。也就是分為加熱 階段、降解階段、分解階段、點(diǎn)燃階段和燃燒階段。
[0004] 塑料可燃性大小取決于：
[0005] 1)塑料的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)；
[0006] 2)揮發(fā)物固有可燃性；
[0007] 3)可燃性物質(zhì)在氣相中的比例。
[0008]目前阻燃劑的阻燃作用機(jī)理相應(yīng)的包括以下幾種：
[0009] 1)阻燃劑在燃燒溫度下形成不燃保護(hù)膜，隔離空氣阻燃；
[0010] 2)阻燃劑在中等溫度下分解出不燃性氣體，稀釋可燃性氣體，阻止燃燒發(fā)生；
[0011] 3)阻燃劑在高溫時(shí)劇烈分解吸收大量熱能，降低環(huán)境溫度，阻止燃燒繼續(xù)；
[0012] 4)阻燃劑的分解產(chǎn)物易與活性自由基反應(yīng)，降低某些自由基的濃度，使燃燒中起 關(guān)鍵作用的連鎖反應(yīng)不能順利進(jìn)行。
[0013]用于給水、燃?xì)獾仁姓こ讨新竦毓艿来蠖喽疾捎盟芰喜馁|(zhì)的管道。其中需用 到大量的注塑或電熔管件，為確保管道使用安全有保障，管件的阻燃要求較管材的要求更 高，因此研發(fā)低成本高阻燃管件用材料至關(guān)重要。
[0014]CN103613854A公開了一種阻燃絕緣電纜及其制備方法，所述絕緣電纜的成分包 括：基體橡膠、填充體系、硫化體系、增塑體系、阻燃體系、防老體系和功能性助劑；所述基 體橡膠為三元乙丙橡膠和氯丁橡膠；所述填充體系為炭黑；所述硫化體系為DCP、TAIC、氧 化鎂、和季戊四醇；所述增塑體系為環(huán)烷油和氯化石蠟-70 ;所述阻燃體系為氫氧化鎂、三 氧化二銻、低水硼酸鋅；所述防老體系為防老劑4010和RD;所述功能性助劑為防輻照劑和 防水劑。雖然制備出的電纜絕緣材料具有良好的性能，但是其阻燃性及強(qiáng)度還不盡如人意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度阻燃型組合物、制備方法及其用途，用以解決上 述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足。
[0016]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的一種高強(qiáng)度阻燃型組合物，其包括如下重量份的 組分：
[0017]
[0019] 本發(fā)明提供的組合物，含有三元乙丙橡膠60-70份，如61份、62份、63份、64份、65 份、66份、67份、68份或69份等；含有氫化丁腈橡膠20-30份，如21份、22份、23份、24份、 25份、26份、27份、28份或29份等；含有玻璃粉5-15份，如6份、8份、10份、12份、13份或 14份等；含有硫化劑1-10份，如2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份或9份等；含有硼化物 阻燃劑10-20份，如11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份等；含有含 鹵磷酸酯類阻燃劑20-30份，如21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份或29份 等；含有其他助劑1-5份，如2份、3份、4份或5份等。
[0020] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明提供的高強(qiáng)度阻燃性組合物包括如下重量份的組 分：
[0021]
[0022] 本方法提供的高強(qiáng)度阻燃性組合物，其阻燃劑為含鹵磷酸酯類化合物和硼化物阻 燃劑，硼化物阻燃劑與鹵化物有協(xié)同作用，產(chǎn)生優(yōu)良的阻燃效果，并且價(jià)格低廉；含鹵磷酸 酯類化合物與基體相容性好。阻燃劑一般添加量大，因而對(duì)塑料的力學(xué)性能影響最為突出， 尤其是氫氧化鋁，氫氧化鎂等無機(jī)阻燃劑影響更甚，大量添加會(huì)嚴(yán)重影響到聚乙烯的韌性， 含鹵磷酸酯類化合物分子中含有鹵和磷，本身就有協(xié)同作用，同時(shí)生產(chǎn)的鹵化物還與硼化 物有協(xié)同作用，屬于多元復(fù)合阻燃體系，能夠有效降低阻燃劑用量的同時(shí)提高阻燃效率。
[0023] 所述硼化物阻燃劑為硼酸鋅和/或硼酸鋇。
[0024] 所述含鹵磷酸酯類阻燃劑選自三（2,3_二溴丙基）磷酸酯和/或磷酸三（2,3_二 氯丙）酯。
[0025] 所述硫化劑為任意比例的DCP、TAIC、氧化鎂和季戊四醇的混合物。
[0026] 所述玻璃粉的粒徑大小為10-100微米，如20微米、30微米、40微米、50微米、60 微米、70微米、80微米或90微米等。
[0027] 本發(fā)明提供的組合物中含有玻璃粉。當(dāng)溫度升高至玻璃粉軟化溫度時(shí)，玻璃粉熔 融形成液相，填充于橡膠之間；隨著時(shí)間的延長，液相逐漸滲入聚合物網(wǎng)絡(luò)，冷卻固化后，起 到橋連作用，強(qiáng)化聚合物結(jié)構(gòu)。
[0028] 所述其他助劑包括增塑劑、填充劑、功能性助劑和防老化劑。
[0029] 優(yōu)選地，所述增塑體系為環(huán)烷油和氯化石蠟-70;所述填充體系為炭黑；所述防老 體系為防老劑4010和RD;所述功能性助劑為防輻照劑和防水劑。
[0030] 本發(fā)明還提供了上述高強(qiáng)度阻燃型組合物的加工方法，包括以下步驟：
[0031] 1)調(diào)節(jié)注塑機(jī)溫度至200-350°C;
[0032] 2)將配方量的三元乙丙橡膠、氫化丁腈橡膠、玻璃粉、硫化劑、硼化物阻燃劑、含鹵 磷酸酯類阻燃劑和其他助劑放在一起進(jìn)行攪拌混合；
[0033] 3)將混合好的塑料混合物放入注塑機(jī)中進(jìn)行凝練加工；
[0034] 4)把從注塑機(jī)中加工好的產(chǎn)物進(jìn)行冷卻處理，切粒完成得到阻燃型組合物。
[0035] 本發(fā)明提供的組合物能夠用于電纜絕緣材料。
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0037] 本發(fā)明的技術(shù)方案根據(jù)燃燒的各階段因素，和多種阻燃機(jī)理，研發(fā)出的復(fù)配阻燃 劑構(gòu)成了多元協(xié)同復(fù)合阻燃體系，由此制備出的阻燃型組合物，具有阻燃效率高，阻燃劑添 加量少，保留了原材料的優(yōu)良力學(xué)性能，并且成本低，設(shè)備和加工工藝簡單，具有實(shí)際應(yīng)用 的研發(fā)價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0039] 本發(fā)明所述高強(qiáng)度是指本發(fā)明提供的組合物其拉伸強(qiáng)度（MPa)和懸臂梁缺口沖 擊強(qiáng)度（KJ/m2)在GB/T1040-2006 和GB/T1043-2008 測試下分別高于 45MPa和 60KJ/m2。
[0040] 實(shí)施例1
[0041] 本發(fā)明提供的高強(qiáng)度阻燃型組合物，其包括如下重量份的組分：
[0042]
[0043] 上述高強(qiáng)度阻燃型組合物的加工方法如下：
[0044] 1)調(diào)節(jié)注塑機(jī)溫度至230°C;
[0045] 2)將配方量的三元乙丙橡膠、氫化丁腈橡膠、玻璃粉、硫化劑、硼酸鋅、三（2, 3-二 溴丙基）磷酸酯、增塑劑和填充劑放在一起進(jìn)行攪拌混合；
[0046] 3)將混合好的混合物放入注塑機(jī)中進(jìn)行凝練加工；
[0047] 4)把從注塑機(jī)中加工好的產(chǎn)物進(jìn)行冷卻處理，切粒完成。
[0048] 實(shí)施例2
[0049] 本發(fā)明提供的高強(qiáng)度阻燃型組合物，其包括如下重量份的組分：
[0050]
[0051] 加工方法參加實(shí)施例1。
[0052] 實(shí)施例3
[0053] 本發(fā)明提供的高強(qiáng)度阻燃型組合物，其包括如下重量份的組分：
[0054]
[0057] 從表中可以看出，本發(fā)明提供的組合物具有優(yōu)異的阻燃性能，并且力學(xué)性能較好， 強(qiáng)度較高。
[0058] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高強(qiáng)度阻燃型組合物，其特征在于包括如下重量份的組分： 三元乙丙橡膠 60-70份 氫化丁腈橡膠 20-30份 玻璃粉 5-15份 硫化劑 1-1:0份 硼化物阻燃劑 10-20份 含鹵磷酸酯類阻燃劑 20-30份 其他助劑 1-5汾。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高強(qiáng)度阻燃型組合物，其特征在于包括如下重量份的組 分： 三元乙丙橡膠 63份 氫化丁腈橡膠 25份 玻璃粉 10份 硫化劑 6份 硼化物阻燃劑 12份 含鹵磷酸酯類阻燃劑 27份 其他助劑 5份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種高強(qiáng)度阻燃型組合物，其特征在于所述硼化物阻燃劑 為硼酸鋅和/或硼酸鋇。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述一種阻燃型組合物，其特征在于所述含鹵磷酸酯類阻燃 劑選自三（2, 3-二溴丙基）磷酸酯和/或磷酸三（2, 3-二氯丙）酯。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述一種高強(qiáng)度阻燃型組合物，其特征在于所述硫化劑為任 意比例的DCP、TAIC、氧化鎂和季戊四醇的混合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述一種高強(qiáng)度阻燃型組合物，其特征在于所述玻璃粉的粒 徑大小為10-100微米。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述一種高強(qiáng)度阻燃型組合物，其特征在于所述其他助劑包 括增塑劑、填充劑、功能性助劑和防老化劑； 優(yōu)選地，所述增塑體系為環(huán)烷油和氯化石蠟-70 ;所述填充體系為炭黑；所述防老體系 為防老劑4010和RD;所述功能性助劑為防輻照劑和防水劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述一種高強(qiáng)度阻燃型組合物的制備方法，其特征在于包括 以下步驟： 1) 調(diào)節(jié)注塑機(jī)溫度至200~350°C; 2) 將配方量的三元乙丙橡膠、氫化丁腈橡膠、玻璃粉、硫化劑、硼化物阻燃劑、含鹵磷酸 酯類阻燃劑和其他助劑放在一起進(jìn)行攪拌混合； 3) 將混合好的混合物放入注塑機(jī)中進(jìn)行凝練加工； 4) 把從注塑機(jī)中加工好的產(chǎn)物進(jìn)行冷卻處理，切粒完成得到阻燃型組合物。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述一種高強(qiáng)度阻燃型組合物，其特征在于所述組合物用于 電纜絕緣材料。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度阻燃型組合物、制備方法及其用途，所述高強(qiáng)度阻燃型組合物包括如下重量份的組分：三元乙丙橡膠60-70份；氫化丁腈橡膠20-30份；玻璃粉5-15份；硫化劑1-10份；硼化物阻燃劑10-20份；含鹵磷酸酯類阻燃劑20-30份；其他助劑1-5份。本發(fā)明的技術(shù)方案根據(jù)燃燒的各階段因素，和多種阻燃機(jī)理，研發(fā)出的復(fù)配阻燃劑構(gòu)成了多元協(xié)同復(fù)合阻燃體系，由此制備出阻燃型組合物，并且在所述組合物中添加了玻璃粉，具有阻燃效率高，阻燃劑添加量少，力學(xué)性能高，成本低，設(shè)備和加工工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)，具有實(shí)際應(yīng)用的研發(fā)價(jià)值。
【IPC分類】C08L91/00, C08K5/521, C08L23/16, C08K3/38, C08K13/02, C08L91/06, C08L15/00, C08K3/40, C08K3/04
【公開號(hào)】CN105086170
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510548832
【發(fā)明人】徐德生
【申請(qǐng)人】無錫市嘉邦電力管道廠
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日