一种建筑安全网用阻燃橡胶及其制备方法与流程

1.本发明属于橡胶材料技术领域，具体地，涉及一种建筑安全网用阻燃橡胶及其制备方法。


背景技术：

2.安全网是在高空进行建筑施工、设备安装或技艺表演时，在其下或其侧设置的起保护作用的网，以防因人或物件坠落而造成的事故。一般用绳索等编成；安全网应当具备强度高、网体轻、隔热通风、透光防火、防尘降噪等特点。安全网一般由网体、边绳、系绳等构件组成，目前，传统网体大多由易燃材料编织而成，无阻燃性，不耐高温，不能有效防止火花、熔融金属对安全网的烧毁损伤。尽管在化纤缆绳阻燃防火技术方面，市场上先后出现了有卤阻燃、低卤低烟阻燃、无卤低烟阻燃、绿色环保阻燃等，但这些阻燃方式都各有不足，不能满足目前阻燃防火市场的需求。此外常用的氯丁橡胶因氯原子的存在而使它具有极性，也形成了亲水基团、降低了它的耐水能力，影响了它的应用范围。


技术实现要素：

3.为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种建筑安全网用阻燃橡胶及其制备方法。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种建筑安全网用阻燃橡胶，包括如下重量份原料：
6.氯丁橡胶100份、碳黑70-80份、硅烷偶联剂1-3份、改性氢氧化镁6-8份、促进剂2-3份、蓖麻油3-6份、防老化添加剂3-5份、硫2-3份；
7.进一步地，改性氢氧化镁通过如下步骤制备：
8.步骤s11、在氮气保护条件下，将d0p0、1,3-二羟基丙酮和乙二醇单甲醚混合，在温度为90℃条件下搅拌反应30min，然后升温回流反应4h，反应结束后，减压抽滤得到固体粗产物，然后用质量比为1：1的乙酸乙酯与石油醚混合溶剂洗涤三次，在80℃真空条件下干燥至恒重，得到羟基单体；
9.步骤s12、在氮气保护条件下，将羟基单体和4-二甲基氨基吡啶混合，加入甲基丙烯酸酐，在温度为45℃条件下，搅拌24h，反应结束后，冷却至20℃，用二氯甲烷萃取，加入饱和碳酸氢钠洗涤，至无气泡产生，再依次用氢氧化钠溶液、盐酸溶液和饱和食盐水进行洗涤，用无水硫酸镁干燥、过滤、减压旋蒸、真空干燥得到单体a；以2,4,6-三(烯丙氧基)-1,3,5-三嗪作为单体b；单体a和单体b按照质量比3：1混合组成混合单体；其中，单体a的结构如下所示：
[0010][0011]
步骤s13、在温度为65℃条件下，将初改性氢氧化镁和无水乙醇混合，然后加入偶氮二异丁腈和混合单体，搅拌反应3h，反应结束后，过滤，用去离子水洗涤，洗涤结束后，烘干得到改性氢氧化镁。
[0012]
进一步地，步骤s11中d0p0、1,3-二羟基丙酮和乙二醇单甲醚的用量比为0.1mol：0.1mol：100ml；
[0013]
步骤s12中羟基单体和甲基丙烯酸酐的用量质量比为5：3.4；4-二甲基氨基吡啶的添加量为羟基单体质量的2％；
[0014]
步骤s13中偶氮二异丁腈的添加量为初改性氢氧化镁质量的0.4％，混合单体和初改性氢氧化镁的质量比为3：7。
[0015]
偶氮二异丁腈作为引发剂引发混合单体在氢氧化镁表面聚合形成有机支链，从而改善了聚合物材料与无机材料之间的界面性质。
[0016]
进一步地，初改性氢氧化镁通过如下步骤制备：
[0017]
在60℃条件下，将去离子水和无水乙醇混合，加入二甲氧基甲基乙烯基硅烷搅拌5min，然后加入氢氧化镁，搅拌30min，最后将溶液蒸干得到初改性氢氧化镁；去离子水和无水乙醇的体积比为1：9；二甲氧基甲基乙烯基硅的添加量为氢氧化镁质量的8％。无水乙醇和氢氧化镁的用量质量比为2：1。利用二甲氧基甲基乙烯基硅烷对氢氧化镁进行初级改性，在氢氧化镁上引入双键，便于进行后续反应。
[0018]
进一步地，硅烷偶联剂为甲基三乙氧基硅烷；促进剂选择促进剂cz。
[0019]
进一步地，防老化添加剂通过如下步骤制备：
[0020]
步骤s21、丙烯基缩水甘油醚和四甲基二硅氧烷发生硅氢加成制得环氧单体；将丙烯基缩水甘油醚和甲苯混合，在氮气保护条件下，加入卡斯特催化剂，升温至50℃，搅拌50min，然后加入四甲基二硅氧烷，加完后，升温至70℃，继续搅拌反应48h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂，得到环氧单体；
[0021]
步骤s22、将n-异丙基-n'-苯基对苯二胺和环氧单体混合，加入水杨酸，在温度为150℃条件下反应5h，反应结束后，用三氯甲烷稀释，然后依次用碳酸氢钠水溶液、去离子水洗涤，洗涤结束后用石油醚稀释，最后旋蒸除去溶剂，在100℃真空条件下干燥至恒重，得到防老化添加剂。
[0022]
进一步地，步骤s21中丙烯基缩水甘油醚、四甲基二硅氧烷、卡斯特催化剂的用量比为2.3g：1g：0.2ml；步骤s22中n-异丙基-n'-苯基对苯二胺和环氧单体的用量质量比为7.2：2。
[0023]
制备防老化添加剂的原料中的n-异丙基-n'-苯基-对-苯二胺为常用的防老剂，但
其容易被水抽提，迁移速度较快，消耗较多，抗老化性能不够稳定，影响安全网的使用，因此，本发明中通过将丙烯基缩水甘油醚和四甲基二硅氧烷发生硅氢加成制得环氧单体，然后通过环氧单体与n-异丙基-n'-苯基-对-苯二胺发生加成反应，制得防老化添加剂，提高防老化添加剂的分子量进而提高其耐迁移性，有机硅的引入也提高了防老化添加剂的耐水性。
[0024]
一种建筑安全网用阻燃橡胶的制备方法，包括如下步骤：
[0025]
在密炼机中加入氯丁橡胶、碳黑、硅烷偶联剂、改性氢氧化镁、蓖麻油和防老化添加剂；混炼温度为130℃，转子转速为60-80r/min，时间为5-8min，然后在开炼机上加入促进剂和硫，混炼2min，排料，得到一种建筑安全网用阻燃橡胶。
[0026]
本发明的有益效果：
[0027]
为改善建筑安全网用阻燃橡胶的阻燃性能，本发明中选用氢氧化镁作为阻燃剂，氢氧化镁是具有填充作用的阻燃剂，由于分散性较差引发聚集现象造成硬度增大，本发明中利用偶氮二异丁腈作为引发剂，引发混合单体在氢氧化镁表面聚合形成有机支链，从而改善了聚合物材料与无机材料之间的界面性质，减少了应力集中和内部缺陷，使得材料的机械性能优异；同时形成了复配型阻燃体系，各材料组分之间通过发生反应或促进作用具有一定的协同阻燃效果，从凝聚相和气相共同发挥作用；可在高温燃烧过程中形成连续、致密和稳定的炭化层，减少了生烟量和可燃性熔滴，可以显著提高作用效率，即在维持机械性能的前提下，提高其阻燃性能。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
实施例1
[0030]
制备防老化添加剂：
[0031]
步骤s21、丙烯基缩水甘油醚和四甲基二硅氧烷发生硅氢加成制得环氧单体；将丙烯基缩水甘油醚和甲苯混合，在氮气保护条件下，加入卡斯特催化剂，升温至50℃，搅拌50min，然后加入四甲基二硅氧烷，加完后，升温至70℃，继续搅拌反应48h，反应结束后，减压浓缩除去溶剂，得到环氧单体；丙烯基缩水甘油醚、四甲基二硅氧烷、卡斯特催化剂的用量比为2.3g：1g：0.2ml；
[0032]
步骤s22、将n-异丙基-n'-苯基对苯二胺和环氧单体混合，加入水杨酸，在温度为150℃条件下反应5h，反应结束后，用三氯甲烷稀释，然后依次用碳酸氢钠水溶液、去离子水洗涤，洗涤结束后用石油醚稀释，最后旋蒸除去溶剂，在100℃真空条件下干燥至恒重，得到防老化添加剂。n-异丙基-n'-苯基对苯二胺和环氧单体的用量质量比为7.2：2。
[0033]
实施例2
[0034]
制备改性氢氧化镁：
[0035]
步骤s11、在氮气保护条件下，将d0p0、1,3-二羟基丙酮和乙二醇单甲醚混合，在温度为90℃条件下搅拌反应30min，然后升温回流反应4h，反应结束后，减压抽滤得到固体粗
产物，然后用质量比为1：1的乙酸乙酯与石油醚混合溶剂洗涤三次，在80℃真空条件下干燥至恒重，得到羟基单体；其中，d0p0、1,3-二羟基丙酮和乙二醇单甲醚的用量比为0.1mol：0.1mol：100ml；
[0036]
步骤s12、在氮气保护条件下，将羟基单体和4-二甲基氨基吡啶混合，加入甲基丙烯酸酐，在温度为45℃条件下，搅拌24h，反应结束后，冷却至20℃，用二氯甲烷萃取，加入饱和碳酸氢钠洗涤，至无气泡产生，再依次用氢氧化钠溶液、盐酸溶液和饱和食盐水进行洗涤，用无水硫酸镁干燥、过滤、减压旋蒸、真空干燥得到单体a；以2,4,6-三(烯丙氧基)-1,3,5-三嗪作为单体b；单体a和单体b按照质量比3：1混合组成混合单体；羟基单体和甲基丙烯酸酐的用量质量比为5：3.4；4-二甲基氨基吡啶的添加量为羟基单体质量的2％；
[0037]
步骤s13、在60℃条件下，将去离子水和无水乙醇混合，加入二甲氧基甲基乙烯基硅烷搅拌5min，然后加入氢氧化镁，搅拌30min，最后将溶液蒸干得到初改性氢氧化镁；去离子水和无水乙醇的体积比为1：9；二甲氧基甲基乙烯基硅的添加量为氢氧化镁质量的8％。无水乙醇和氢氧化镁的用量质量比为2：1；在温度为65℃条件下，将初改性氢氧化镁和无水乙醇混合，然后加入偶氮二异丁腈和混合单体，搅拌反应3h，反应结束后，过滤，用去离子水洗涤，洗涤结束后，烘干得到改性氢氧化镁。偶氮二异丁腈的添加量为初改性氢氧化镁质量的0.4％，混合单体和初改性氢氧化镁的质量比为3：7。
[0038]
实施例3
[0039]
一种建筑安全网用阻燃橡胶的制备方法，包括如下步骤：
[0040]
按重量份计，在密炼机中加入100份氯丁橡胶、70份碳黑、1份甲基三乙氧基硅烷、6份实施例2制得的改性氢氧化镁、3份蓖麻油和3份实施例1制得的防老化添加剂；混炼温度为130℃，转子转速为60r/min，时间为5min，然后在开炼机上加入2份促进剂cz和2份硫，混炼2min，排料，得到一种建筑安全网用阻燃橡胶。
[0041]
实施例4
[0042]
一种建筑安全网用阻燃橡胶的制备方法，包括如下步骤：
[0043]
按重量份计，在密炼机中加入100份氯丁橡胶、75份碳黑、2份甲基三乙氧基硅烷、7份实施例2制得的改性氢氧化镁、5份蓖麻油和4份实施例1制得的防老化添加剂；混炼温度为130℃，转子转速为70r/min，时间为7min，然后在开炼机上加入2.5份促进剂cz和2.5份硫，混炼2min，排料，得到一种建筑安全网用阻燃橡胶。
[0044]
实施例5
[0045]
一种建筑安全网用阻燃橡胶的制备方法，包括如下步骤：
[0046]
按重量份计，在密炼机中加入100份氯丁橡胶、80份碳黑、3份甲基三乙氧基硅烷、8份实施例2制得的改性氢氧化镁、6份蓖麻油和5份实施例1制得的防老化添加剂；混炼温度为130℃，转子转速为80r/min，时间为8min，然后在开炼机上加入3份促进剂cz和3份硫，混炼2min，排料，得到一种建筑安全网用阻燃橡胶。
[0047]
对比例1
[0048]
将实施例5中的改性氢氧化镁换成氢氧化镁，其余原料及制备过程保持不变。
[0049]
对比例2
[0050]
将实施例4中的防老化添加剂换成n-异丙基-n'-苯基对苯二胺，其余原料及制备过程保持不变。
[0051]
按照gb/t10707-2008标准样条测试实施例3-5和对比例1-2制得的样品的垂直燃烧性能，试样长宽厚标准为130mm
×
13mm
×
3mm。燃烧性能分为3个等级，fv-0级：有焰燃烧和无焰燃烧时间小于30s，无可燃滴落物：fv-1：有焰燃烧和无焰燃烧时间小于60s且无可燃滴落物：fv-2：有焰燃烧和无焰燃烧时间小于60s，有可燃滴落物：总燃烧时间大于60s则无阻燃等级。
[0052]
按照gb/t528-2009测试样品的拉伸应力应变性能，测试速度500mm/min；gb/t529-2008测试样品的撕裂性能；gb/t531-2008测试胶料的压入硬度；gb/t3512-2001测试样品的耐热氧老化性能，在进行耐热氧老化性能前，置于相同质量的水中，于60℃烘箱中加速萃取，48h后取出。
[0053]
测试结果如下表1所示：
[0054]
表1
[0055][0056]
从上表1可知，本发明制得的一种建筑安全网用阻燃橡胶具有良好的机械性能，能满足使用需要，改性后的氢氧化镁，与原料的混合效果更好，维持材料的性能，利用有机无机阻燃原料的配合，且具有良好的阻燃性能。
[0057]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0058]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。