一种无卤橡塑保温材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及高分子橡塑发泡领域，具体涉及一种无卤橡塑保温材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着国家的绿色可持续发展需求，建筑对于节能要求越来越高，使用保温材料可以有效地降低能耗，实现节能减排，达到绿色建筑的要求。传统的橡塑保温材料多是使用丁腈橡胶、聚氯乙烯、氯化石蜡结合发泡剂、硫化剂、阻燃剂等助剂硫化发泡得到的。该类发泡材料中含有部分卤素，在潮湿的环境中使用时，卤素会腐蚀金属管道，降低金属管道的使用寿命；同时在遇到火灾时，发泡材料燃烧会产生有害烟气，危害人们的健康。
3.并且，目前生产的橡塑是由丁腈橡胶和聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化石蜡共混发泡得到的一种橡塑保温发泡材料，由于其中含有氯离子，在使用过程中，对铜管有腐蚀作用，并且燃烧时，会释放大量的烟。为此，迫切需要得到一种在保证材料保温性能的同时不产生卤素的发泡材料。
4.申请号为cn201310038430.8的专利公布了一种高阻燃性能柔性泡沫橡塑绝热制品及其制备方法，制品所使用的主体材料是聚氯乙烯，阻燃剂主要是硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化铝和氯化聚乙烯四种，有效地解决了氧指数与烟密度在工艺制作中相互矛盾的技术难题，但是其使用的原料中含有一定量的氯离子，在使用过程中，氯离子会腐蚀金属，同时在燃烧时会释放有害烟气。
5.申请号为cn 103819839 b的专利公布了一种无卤橡塑产品及其制备方法，该发泡材料的配方中使用了原材料聚氯乙烯树脂，仍然引用了氯元素在里面，其氯元素没有完全杜绝，在使用过程中依然会有氯离子腐蚀金属的现象，同时燃烧也会释放有害烟气。
6.申请号为cn201410017108.1的专利公布了一种无卤素橡塑发泡保温材料的制备方法，尽管该发泡材料使用原料均不含卤素，但在制备过程中未加入交联剂用于橡胶的改性。橡胶未加入交联剂，则不能形成网状结构，不但在发泡过程中形成的泡孔不稳定，容易破孔，对其保温性能有极大的影响，同时还会影响制品的压缩回弹和抗撕裂性能。除此之外，该申请配方中未加入促进剂，还会降低生产速率。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明提供了一种无卤橡塑保温材料及其制备方法，本发明提供的无卤橡塑保温材料具有保温性能好、不腐蚀金属管道、氧指数高、燃烧时不产生大量的有害气体，生产稳定生产效率高等优点，同时延长了产品的使用寿命，降低了产品的使用成本。
8.本发明提供了一种无卤橡塑保温材料，以重量百分数计，包括如下组分：
9.丁腈橡胶 15
‑
18％；
10.乙烯
‑
丙烯酸丁酯共聚物 2.5
‑
5％；
11.偶氮二甲酰胺 13
‑
15％；
12.氢氧化铝 40
‑
42％；
13.三芳基磷酸酯 7.5
‑
9.5％；
14.炭黑 3
‑
4％；
15.石蜡 0.5
‑
1.5％；
16.硬脂酸 0.1
‑
0.3％；
17.硬脂酸钙 0.25
‑
0.4％；
18.聚乙二醇 0.8
‑
1.2％；
19.2，6
‑
二叔丁基对甲酚 0.25
‑
0.35％；
20.三氧化二锑 2
‑
2.5％；
21.硼酸锌 1
‑
1.5％；
22.ebs 0.75
‑
1.25％；
[0023]2‑
硫醇基苯并咪唑 0.65
‑
0.8％；
[0024]
氧化锌 0.15
‑
0.25％；
[0025]
硫磺 0.2
‑
0.4％；
[0026]
苯亚磺酸锌 0.25
‑
0.35％；
[0027]
促进剂pz 0.5
‑
2.5％；
[0028]
促进剂dptt 0.2
‑
0.75％；
[0029]
n
‑
环己基硫代邻苯二甲酰亚胺 1.5
‑
2％。
[0030]
优选的，所述骨架材料为丁腈橡胶、乙烯
‑
丙烯酸丁酯共聚物，乙烯
‑
丙烯酸丁酯共聚物的高极性使得与丁腈橡胶的相容性较好，其与丁腈橡胶的共混达到低成本的增韧效果。
[0031]
优选的，所述橡胶润滑剂为ebs，其增加胶料的充模速度，提高发泡产品质量，增加外表皮的平整度。
[0032]
优选的，所述氢氧化铝、三氧化二锑、硼酸锌、三芳基磷酸酯为阻燃剂，磷类阻燃剂与三氧化二锑、氢氧化铝协同作用，促进燃烧过程中炭层的生成，可抑制有机挥发性裂解产物的产生，从而大大提高材料的阻燃性。
[0033]
优选的，所述三芳基磷酸酯为增塑剂，三芳基磷酸酯代替传统阻燃增塑剂氯化石蜡，避免加入氯离子，同时还可以降低熔体的粘度，增加共聚物的柔韧性，进而缩短炼胶时间，提高产量，降低产品的炼胶成本，增加胶料的柔韧性能。
[0034]
本发明还提供了所述无卤橡塑保温材料的制备方法，包括以下步骤：
[0035]
(1)混炼：按比例称取原料，将丁腈橡胶，投入密炼机中，密炼1
‑
2min，得到生胶；并将氢氧化铝和三芳基磷酸酯分成两份，第一份氢氧化铝和第二份氢氧化铝的质量比为4:1，第一份三芳基磷酸酯与第二份三芳基磷酸酯的质量比为2:1，将第一份氢氧化铝、第一份三芳基磷酸酯、乙烯
‑
丙烯酸丁酯共聚物、偶氮二甲酰胺、炭黑、石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、聚乙二醇、2，6
‑
二叔丁基对甲酚、2
‑
硫醇基苯并咪唑、三氧化二锑、硼酸锌、ebs、投入密炼机中，混炼3
‑
4min，然后再加入第二份氢氧化铝和第二份三芳基磷酸酯到密炼机中继续混炼6
‑
8min，温度升至160
‑
178℃后，将胶料排出放置在开炼机上，混炼3
‑
4.5min，切片得到1号料；
[0036]
(2)硫化发泡：将步骤(1)得到的1号料和氧化锌、促进剂pz、促进剂dptt、苯亚磺酸锌、硫磺、n
‑
环己基硫代邻苯二甲酰亚胺投入密炼机混炼4
‑
6min，放入开炼机混炼3
‑
4.5min，切成胶条得到2号料，将2号料经挤出机挤出成型，得到成型胶。然后成型胶连续进入发泡炉子中硫化发泡，冷却后得到无卤橡塑保温材料。
[0037]
优选的，步骤(2)中所述的挤出机的螺杆温度为25
‑
40℃，喂料段温度为40
‑
50℃，塑化段温度为40
‑
55℃，机头段温度为40
‑
45℃。
[0038]
优选的，步骤(2)中所述硫化发泡是将成型胶置于发泡炉中，依次经过7个发泡区进行发泡处理，其中一区的传输速度为1.2
‑
1.6m/min，二区的传输速度为1.25
‑
2.3m/min，三区的传输速度为1.68
‑
2.95m/min，四区的传输速度为2.45
‑
3.85m/min，五区的传输速度为3.25
‑
4.95m/min，六区的传输速度为4.68
‑
6.12m/min，七区的传输速度为5.7
‑
8.96m/min。
[0039]
优选的，所述发泡炉按温度分成7区控制，7区的温度分别为：一区120
‑
130℃，二区125
‑
135℃，三区130
‑
140℃，四区140
‑
150℃，五区150
‑
160℃，六区160
‑
165℃，七区165
‑
170℃。
[0040]
与现有技术相比，本发明提供了一种无卤橡塑保温材料，采用丁腈橡胶和乙烯
‑
丙烯酸丁酯共聚物作为骨架材料，以氢氧化铝作为阻燃型填料，以三氧化二锑和硼酸锌作为阻燃剂，以三芳基磷酸酯作为阻燃型增塑剂，以石蜡、硬脂酸、聚乙二醇和ebs作为橡胶润滑剂，以硫磺作为硫化剂，以苯亚磺酸锌和氧化锌作为活化剂，以促进剂pz和促进剂dptt作为硫化促进剂，结合防老剂以及防焦剂等原料，通过硫化发泡制成无卤橡塑保温材料。本发明提供的无卤橡塑保温材料具有不含卤素、不腐蚀金属、燃烧过程中产烟量小的特点，同时还具有低导热、高阻燃、强度高和弹性好等优点。
具体实施方式
[0041]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
[0042]
实施例1
‑
5的原料组成如表1所示。
[0043]
表1
[0044][0045][0046]
上述实施例1
‑
5所述无卤橡塑保温材料的制备方法，包括以下步骤：
[0047]
(1)混炼：按比例称取原料，将丁腈橡胶，投入密炼机中，密炼1min，得到生胶；并将氢氧化铝和三芳基磷酸酯分成两份，第一份氢氧化铝和第二份氢氧化铝的质量比为4:1，第一份三芳基磷酸酯与第二份三芳基磷酸酯的质量比为2:1，将第一份氢氧化铝、第一份三芳
基磷酸酯、乙烯
‑
丙烯酸丁酯共聚物、偶氮二甲酰胺、炭黑、石蜡、硬脂酸、硬脂酸钙、聚乙二醇、2，6
‑
二叔丁基对甲酚、2
‑
硫醇基苯并咪唑、三氧化二锑、硼酸锌、ebs、投入密炼中，混炼3.5min，然后再加入第二份氢氧化铝和第二份三芳基磷酸酯密炼继续混炼7min，温度升至175℃后，将胶料排出放置在开炼机上，混炼4min，切片得到1号料；
[0048]
(2)硫化发泡：将步骤(1)得到的1号料和氧化锌、促进剂pz、促进剂dptt、苯亚磺酸锌、硫磺、n
‑
环己基硫代邻苯二甲酰亚胺投入密炼机混炼6min，放入开炼机混炼4min，切成胶条得到2号料，将2号料经挤出机挤出成型，所述挤出机的螺杆温度为35℃，喂料段温度为45℃，塑化段温度为45℃，机头段温度为40℃，得到成型胶，然后对成型胶进行发泡处理，冷却后得到无卤橡塑保温材料。
[0049]
对本发明实施例1
‑
5无卤橡塑保温材料进行性能测试，测试结果如表2所示。
[0050]
表2
[0051][0052]
注：铜管腐蚀性的测试方法：用橡塑包裹铜管，两端不扎紧密封，置于干球温度60℃，湿度95％的环境中，240小时，铜管无腐蚀现象产生，在实验后应无凹凸不平，渗透等影响铜管性能等状况，铜管试验后无严重氧化发黑现象。
[0053]
通过表1可以看出实施例1
‑
5的各项指标都高于国家标准，同时随着表观密度的增加导热系数也在提高，铜管腐蚀均无氧化发黑等现象。
[0054]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。