一种阻燃型三元乙丙发泡橡胶组合物及其制备方法与流程

本发明涉及三元乙丙橡胶，具体为一种阻燃型三元乙丙发泡橡胶组合物及其制备方法。

背景技术：

1、三元乙丙橡胶具有较好的耐候性、耐臭氧性、耐水性和弹性回复性能，常被用于汽车密封件、建筑密封材料、储能设备防护垫片以及其他户外防护部件中。随着新能源汽车电池舱、车门密封区域、底盘防护区域以及光伏发电储能柜对防水、隔热、缓冲和阻燃性能要求的提高，普通三元乙丙发泡橡胶已难以同时满足低硬度、高发泡倍率、低收缩率和高阻燃等级的使用需求。特别是在新能源汽车和储能柜应用场景中，密封材料不仅需要具有良好的压缩回弹性能和尺寸稳定性，还需要在受热或遇火时能够快速离火自熄，并尽量降低卤素阻燃剂使用量，以减少燃烧过程中的腐蚀性气体和烟雾风险。

2、现有阻燃型三元乙丙发泡橡胶通常通过提高阻燃剂添加量来提升阻燃等级，但无卤阻燃剂加入量较高时，会明显提高胶料黏度和成品硬度，使胶料在混炼、塑化和发泡硫化过程中容易出现阻燃剂分散不均、泡孔壁强度不足、局部塌孔、密度波动和尺寸收缩等问题，导致材料虽然阻燃性能提高，但低硬度、发泡倍率和密封回弹性能下降，难以稳定制备硬度较低且阻燃等级较高的泡棉产品。另一方面，部分现有工艺对基体塑化、阻燃填料分散、发泡剂加入时机以及硫化定型阶段的匹配控制不足，容易造成发泡剂提前分解、硫化剂局部集中或泡孔扩张与交联定型不同步，从而使制品批次稳定性较差，生产效率偏低，综合成本较高，难以适应不同硬度、不同厚度和不同尺寸阻燃发泡橡胶制品的连续化生产要求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种阻燃型三元乙丙发泡橡胶组合物及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种阻燃型三元乙丙发泡橡胶组合物，按质量份数计，包括如下组分：

4、三元乙丙橡胶100份、乙烯-丙烯共聚物10-35份、石蜡油20-60份、氢氧化铝80-180份、氢氧化镁40-120份、膨胀型阻燃剂20-60份、硼酸锌5-20份、炭黑5-25份、白炭黑5-20份、氧化锌3-8份、硬脂酸1-3份、发泡剂4-12份、发泡助剂2-8份、硫化剂2-6份、交联助剂1-5份、防老剂1-4份；

5、所述三元乙丙橡胶与乙烯-丙烯共聚物按照质量份数并用形成epdm/poe复合橡胶基体，所述乙烯-丙烯共聚物分散于三元乙丙橡胶连续相中，形成具有橡胶弹性相和柔性聚烯烃相的双相共混结构；

6、所述epdm/poe复合橡胶基体与石蜡油共同构成发泡橡胶基体，所述氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀型阻燃剂和硼酸锌共同形成无卤阻燃体系，所述发泡剂、发泡助剂、硫化剂和交联助剂共同形成发泡硫化体系；

7、所述epdm/poe复合橡胶基体用于在高含量无卤阻燃填料加入条件下保持胶料加工流动性和泡孔支撑能力，使组合物经发泡硫化后形成稳定泡孔结构；

8、该阻燃型三元乙丙发泡橡胶组合物应用于新能源汽车密封防水阻燃部件或光伏发电储能柜隔热阻燃防护部件的发泡橡胶材料。

9、进一步优化本技术方案，所述三元乙丙橡胶为乙烯含量为45％-70％、门尼黏度为40-80的三元乙丙橡胶，且所述三元乙丙橡胶中第三单体为乙叉降冰片烯。

10、进一步优化本技术方案，所述乙烯-丙烯共聚物的熔体流动速率为0.5-5g/10min，邵氏a硬度不高于75度；

11、所述乙烯-丙烯共聚物与三元乙丙橡胶之间通过熔融共混形成epdm/poe复合橡胶基体，其中乙烯-丙烯共聚物分布于三元乙丙橡胶分子链间隙区域，以提高复合橡胶基体的柔韧性和填料容纳能力。

12、进一步优化本技术方案，所述氢氧化铝和氢氧化镁共同构成主阻燃填料，其中氢氧化铝的平均粒径为1-8μm，氢氧化镁的平均粒径为0.8-6μm。

13、进一步优化本技术方案，所述膨胀型阻燃剂由聚磷酸铵、三聚氰胺类成分和成炭剂组成，三者质量比为20-45:5-20:5-20，所述聚磷酸铵的聚合度不低于500；

14、通过限定膨胀型阻燃剂的酸源、气源和炭源组成，使材料遇火后在泡棉表面形成膨胀炭层，该膨胀炭层覆盖于三元乙丙发泡橡胶表面并阻隔热量和氧气继续进入内部泡孔结构。

15、进一步优化本技术方案，所述硼酸锌的平均粒径为1-5μm，含水率不高于1.5％；

16、所述硼酸锌分散在金属氢氧化物和膨胀型阻燃剂之间，用于在燃烧表层形成含硼玻璃状保护层，并提高膨胀炭层的致密性和抗裂性。

17、进一步优化本技术方案，所述炭黑和白炭黑共同构成补强填料，其中炭黑的吸碘值为20-80mg/g，白炭黑的比表面积为120-220m²/g。

18、进一步优化本技术方案，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺或改性偶氮二甲酰胺，分解温度为150-210℃；

19、所述发泡助剂为氧化锌、尿素类发泡助剂或其组合。

20、进一步优化本技术方案，所述硫化剂为过氧化物硫化剂，所述交联助剂为三烯丙基异氰脲酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；

21、通过过氧化物硫化剂与交联助剂形成耐热交联网络，使三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯共聚物及阻燃填料在高温塑化后固定为稳定的泡孔骨架。

22、一种阻燃型三元乙丙发泡橡胶组合物的制备方法，基于上述的阻燃型三元乙丙发泡橡胶组合物进行制备，包括以下步骤：

23、s1、基体塑化预混：将三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯共聚物和石蜡油混炼，形成柔性橡塑基体；

24、s2、无卤阻燃填料分散：加入氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀型阻燃剂和硼酸锌，形成复合阻燃体系；

25、s3、补强稳定体系混炼：加入炭黑、白炭黑、氧化锌、硬脂酸和防老剂，提高泡孔骨架稳定性；

26、s4、低温加入发泡硫化体系：在低于发泡剂分解温度下加入发泡剂、发泡助剂、硫化剂和交联助剂；

27、s5、胶片成型与停放熟化：将胶料压延或挤出成坯料，并停放熟化，使组分分布均衡；

28、s6、高温塑化与发泡硫化：对坯料进行高温塑化、发泡和硫化，使泡孔扩张并交联定型；

29、s7、冷却定型与后处理：将发泡硫化制品冷却、裁切或后熟化，获得阻燃发泡橡胶制品。

30、与现有技术相比，本发明提供了一种阻燃型三元乙丙发泡橡胶组合物及其制备方法，具备以下有益效果：

31、该阻燃型三元乙丙发泡橡胶组合物及其制备方法，通过三元乙丙橡胶、乙烯-丙烯共聚物和石蜡油形成柔性橡塑基体，并配合氢氧化铝、氢氧化镁、膨胀型阻燃剂和硼酸锌构成低卤阻燃体系，使组合物在保持较高无卤阻燃剂含量的同时，仍具有较好的塑化融合性和发泡成型稳定性；同时，通过先进行基体塑化预混和阻燃填料分散，再低温加入发泡硫化体系，并在后续高温塑化、发泡和硫化过程中实现泡孔扩张与交联定型的匹配，使制得的三元乙丙发泡橡胶具有低硬度、高发泡倍率、低收缩率、密度稳定和离火自熄性能，可用于新能源汽车密封、防水、阻燃部件以及光伏发电储能柜隔热阻燃防护部件，并能够根据不同使用要求调整硬度、密度、尺寸和阻燃等级，从而降低生产难度和综合成本。