一種阻燃增強一體化天然橡膠及其制備方法技術

一種阻燃增強一體化天然橡膠及其制備方法，涉及一種橡膠及其制備方法，其原料配方由天然橡膠（NR）、環(huán)氧化天然橡膠（ENR）、酰氯化石墨烯、自制阻燃劑、硬脂酸、氧化鋅、促進劑CZ、防老劑4010、炭黑、液體石蠟組成。環(huán)氧化天然橡膠與天然橡膠結構相似，二者的界面相容性很好，其表面的環(huán)氧基團可以與活潑氫發(fā)生開環(huán)反應。所以本發(fā)明專利技術將一種自制的高效環(huán)保型阻燃劑接枝到ENR基體上，再用酰氯化石墨烯對阻燃劑改性的ENR進行增強改性，之后通過天然橡膠與環(huán)氧化天然橡膠加工過程中的共硫化實現(xiàn)將阻燃劑和石墨烯接枝在橡膠基體上。本發(fā)明專利技術可以很好的改善阻燃劑和石墨烯的分散性，將有利于提高材料的阻燃性能和力學性能。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種橡膠及其制備方法，特別涉及一種阻燃增強一體化天然橡膠及其制備方法。技術背景天然橡膠（NR）由于其優(yōu)異的物理機械性能而被廣泛地應用于各個領域。但是，其固有的高可燃性使NR的應用受到限制。隨著科學技術的不斷進步，人們希望能夠制備機械性能更加優(yōu)良，并且具備一定防火安全性能的天然橡膠材料。所以提高阻燃天然橡膠及其制品的機械性能是一個國內國際亟待解決的科研問題。眾所周知，在橡膠中添加阻燃劑是一種直接有效方法讓橡膠具有阻燃性能，目前廣泛應用的的阻燃劑大都是鹵系阻燃劑，雖然阻燃效果較好，但是易產生鹵化氫等有害氣體，造成環(huán)境污染等問題，使其應用受到限制。隨著科研人員研究課題逐漸深入，人們發(fā)現(xiàn)有機磷類阻燃劑具有高效阻燃，清潔環(huán)保等優(yōu)點，但其對聚合物材料力學性能影響也是顯而易見的。這是由于，阻燃劑的強極性使其與天然橡膠材料基體難以很好的相容。這就使得阻燃劑在聚合物基體內容易發(fā)生遷移，在基體內易團聚分散不均，從而影響橡膠材料的阻燃性能、力學性能。所以目前急需一種方法來解決阻燃劑與天然橡膠材料界面相容性差的問題，并在此基礎上采用一些技術手段相應地提升材料的機械性能，以期制備一種高阻燃性、高熱穩(wěn)定性以及機械性能優(yōu)良的天然橡膠復合材料。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術提供一種阻燃增強一體化天然橡膠及其制備方法，本專利技術將一種自制的高效環(huán)保型阻燃劑接枝到ENR基體上，實現(xiàn)將阻燃劑和石墨烯接枝在橡膠基體上。本專利技術可以很好的改善阻燃劑和石墨烯的分散性，將有利于提高材料的阻燃性能和力學性能。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術的技術方案是設計一種阻燃增強一體化天然橡膠。其制備原料按質量份數(shù)計由以下成份組成：天然橡膠（NR）50-80；阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠20-50；酰氯化石墨烯1-5；硬脂酸1-4；氧化鋅3-5；促進劑CZ2-4；防老劑40101-3；炭黑10-30；硫磺1-3；液體石蠟2-10。本專利技術采用的阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠自制合成方法如下：將對苯二酚與苯基磷酰二氯以1:（2-3.5）摩爾比加到裝有50-100ml二氧六環(huán)的三口瓶中，在氮氣保護下50-70℃冷凝回流磁力攪拌反應10-15h，攪拌的轉速為700-900r/min，將產物用冰水洗滌1-3次，真空干燥10-24h得到自制阻燃劑。將1-3g石墨粉、6-9g高錳酸鉀、0.5-1.5g硝酸鈉和50-80mL濃硫酸加入三口瓶中混合均勻，在冰浴下磁力攪拌反應2-5h，攪拌的轉速為300-500r/min，后升溫到20-35℃下持續(xù)反應10-12h。最后在反應液中加入3-10mL濃度為30%的過氧化氫溶液，待反應結束，再將1-5mL水合肼加入三口瓶中，后將10-15mL二氯亞砜加入到反應體系中，在35-70℃下反應3-7h，待反應結束用蒸餾水洗滌、干燥，即制得酰氯化石墨烯。將15-40gENR溶解在裝有50-80ml二甲苯的三口瓶中，后加入20-35g自制阻燃劑，在60-80℃下冷凝回流機械攪拌反應2-5h，攪拌的轉速為200-350r/min，再將酰氯化石墨烯1-5g添加到三口瓶中，在70-75℃下冷凝回流機械攪拌反應5-9h，攪拌的轉速為300-400r/min，將產物采用工業(yè)酒精洗滌1-3次，真空干燥10-24h，即制得阻燃改性的ENR。自制阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠合成機理如下附圖1。本專利技術公開的一種阻燃增強一體化天然橡膠制備方法如下：將天然橡膠在開煉機上塑煉，待包輥后依次加入天然橡膠50-80、硬脂酸1-4、氧化鋅3-5、促進劑CZ2-4、防老劑40101-3、炭黑10-30、液體石蠟2-10、阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠20-50、酰氯化石墨烯1-5、硫磺1-3，混煉均勻后打三角包并下片，混煉膠再用平板硫化機硫化，硫化條件為：130~160℃/10~18MPa。本專利技術的有益效果在于：1.本專利技術采用的自制阻燃劑是一種有機磷類阻燃劑，其兩端含有酚羥基可以通過化學鍵合很好的接枝到環(huán)氧化天然橡膠上，進而提高阻燃效率。2.本專利技術制備的石墨烯增強的阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠不但能對橡膠基體進行增強，而且獨特的片層結構可在聚合物受熱時起到隔氧、隔熱的作用。3.本專利技術制備的阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠可以與天然橡膠基體很好的相容，并且在橡膠加工過程中與天然橡膠共硫化，從而實現(xiàn)阻燃劑和石墨烯在天然橡膠基體中均勻并且穩(wěn)定分散的效果。4.本專利技術公開的阻燃增強一體化天然橡膠具有優(yōu)異的阻燃性能、熱穩(wěn)定性以及良好的機械性能。附圖說明圖1為自制阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠合成機理圖。具體實施方式實施例1將對苯二酚與苯基磷酰二氯以1:3摩爾比加到裝有100ml二氧六環(huán)的三口瓶中，在氮氣保護下60℃冷凝回流磁力攪拌反應12h，攪拌的轉速為850r/min，將產物用冰水洗滌3次，真空干燥20h得到自制阻燃劑。將3g石墨粉、9g高錳酸鉀、1.2g硝酸鈉和70mL濃硫酸加入三口瓶中混合均勻，在冰浴下磁力攪拌反應2h，攪拌的轉速為500r/min，后升溫到20-35℃下持續(xù)反應10h。最后在反應液中加入8mL濃度為30%的過氧化氫溶液，待反應結束，再將1mL水合肼加入三口瓶中，后將12mL二氯亞砜加入到反應體系中，在45℃下反應5h，待反應結束用蒸餾水洗滌、干燥，即制得酰氯化石墨烯。將35gENR溶解在裝有80ml二甲苯的三口瓶中，后加入25g自制阻燃劑，在80℃下冷凝回流機械攪拌反應5h，攪拌的轉速為350r/min，再將酰氯化石墨烯3g添加到三口瓶中，在70-75℃下冷凝回流機械攪拌反應5-9h，攪拌的轉速為300r/min，將產物采用工業(yè)酒精洗滌3次，真空干燥24h，即制得阻燃改性的ENR。將天然橡膠80g在開煉機上塑煉，待包輥后依次加入，阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠30g、硬脂酸2g、氧化鋅5g、促進劑CZ2.5g、防老劑40101g、炭黑30g、硫磺2g、液體石蠟2g、硫磺2g，混煉均勻后打三角包并下片，混煉膠再用平板硫化機硫化，硫化條件為：145℃/10MPa。實施例2將對苯二酚與苯基磷酰二氯以1:3摩爾比加到裝有100ml二氧六環(huán)的三口瓶中，在氮氣保護下60℃冷凝回流磁力攪拌反應12h，攪拌的轉速為850r/min，將產物用冰水洗滌3次，真空干燥20h得到自制阻燃劑。將3g石墨粉、9g高錳酸鉀、1.2g硝酸鈉和70mL濃硫酸加入三口瓶中混合均勻，在冰浴下磁力攪拌反應2h，攪拌的轉速為500r/min，后升溫到20-35℃下持續(xù)反應10h。最后在反應液中加入8mL濃度為30%的過氧化氫溶液，待反應結束，再將1mL水合肼加入三口瓶中，后將12mL二氯亞砜加入到反應體系中，在45℃下反應5h，待反應結束用蒸餾水洗滌、干燥，即制得酰氯化石墨烯。將35gENR溶解在裝有80ml二甲苯的三口瓶中，后加入25g自制阻燃劑，在80℃下冷凝回流機械攪拌反應5h，攪拌的轉速為350r/min，再將酰氯化石墨烯3g添加到三口瓶中，在70-75℃下冷凝回流機械攪拌反應5-9h，攪拌的轉速為300r/min，將產物采用工業(yè)酒精洗滌3次，真空干燥24h，即制得阻燃改性的ENR。將天然橡膠80g在開煉機上塑煉，待包輥后依次加入，阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠40g、硬脂酸2g、氧化鋅5g、促進劑CZ2.5g、防老劑40101g、炭黑本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種阻燃增強一體化天然橡膠，其特征在于，其組成成份以質量份數(shù)表示如下：天然橡膠（NR）50?80；阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠20?50；酰氯化石墨烯1?5；硬脂酸1?4；氧化鋅3?5；促進劑CZ?2?4；防老劑4010?1?3；炭黑10?30；硫磺1?3；液體石蠟2?10。

【技術特征摘要】
1.一種阻燃增強一體化天然橡膠，其特征在于，其組成成份以質量份數(shù)表示如下：天然橡膠（NR）50-80；阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠20-50；酰氯化石墨烯1-5；硬脂酸1-4；氧化鋅3-5；促進劑CZ2-4；防老劑40101-3；炭黑10-30；硫磺1-3；液體石蠟2-10。2.一種阻燃增強一體化天然橡膠制備方法，其特征在于，該方法包括如下過程：將天然橡膠在開煉機上塑煉，待包輥后依次加入硬脂酸、氧化鋅、促進劑CZ、防老劑4010、炭黑、液體石蠟、阻燃改性環(huán)氧化天然橡膠、硫磺，混煉均勻后打三角包并下片，混煉膠再用平板硫化機硫化，硫化條件為：130~160℃/10~18MPa。3.如權利要求2所述的一種阻燃增強一體化天然橡膠制備方法，其特征在于，阻燃改性ENR將自制的高效環(huán)保型阻燃劑通過化學鍵合將其接枝到ENR基體上，再采用酰氯化石墨烯進行增強改性；阻燃改性ENR的合成方法如下：a.將1-3g石墨粉、6-9g高錳酸鉀、0.5-1.5g硝酸鈉和50-80mL濃硫酸加入三口瓶中混合均勻，在冰浴下磁力攪拌反應2-5h，攪拌的轉速為300-500r/m...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王娜，王升，亢萍，付琬璐，
申請(專利權)人：沈陽化工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21