一种建筑密封用阻燃型发泡三元乙丙橡胶材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及阻燃三元乙丙橡胶发泡材料技术领域，具体为一种建筑密封用阻燃型发泡三元乙丙橡胶材料及其制备方法。


背景技术：

2.目前，国内大部分建筑为主体框架结构，为获得良好采光和通风效果，多采用大数量玻璃门窗及大面积玻璃幕墙设计。玻璃与金属或塑料材质的框架间的密封材料多为聚氯乙烯、热塑性弹性体、硅橡胶及热固性三元乙丙橡胶等。
3.但是，聚氯乙烯密封条存在老化性能差，不耐热，且存在含卤阻燃等环保问题。工程装配后，在天候条件作用下易发生老化、龟裂等现象，导致密封性能的下降，甚至丧失；以sbs、sebs等为基材的热塑性弹性体材质密封条常温性能较好，但在夏季高温和强烈紫外线条件下，老化速度加快，密封性能大幅下降，使用寿命较短；硅橡胶密封条耐热老化性能优良，但耐黄变性能和粘结性能差，且成本较高，导致应用领域受限；三元乙丙橡胶密封条耐天候性及热老化性能优异，回弹性能好，能长时间保持优良的密封性能。同时，通过配方设计，三元乙丙橡胶可制备适合不同使用场景要求的多色制品，满足美化家居及办公环境的需要。但是，基材的防火阻燃性能较差，发生火灾时，无法起到隔绝或限制助燃气体的作用，甚至本身会成为可燃材料，存在火灾安全隐患。
4.总之，优良的建筑用密封条材料需要具备良好的耐天候性、高温回弹性、颜色耐晒变性以及无卤阻燃等综合性能。因此，开发既能满足建筑用密封条性能要求，同时又低成本且绿色阻燃的密封材料，是一项具有现实意义的工作。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种建筑密封用阻燃型发泡三元乙丙橡胶材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种建筑密封用阻燃型发泡三元乙丙橡胶材料及其制备方法，由以下重量份的原料制成：三元乙丙橡胶80份-100份；
7.炭黑15份-20份；
8.环烷油5份-10份；
9.活化剂1份-5份；
10.硬脂酸1份-2份；
11.硫化剂0.5份-2份；
12.发泡剂5份-10份；
13.碳酸氢钠3份-5份；
14.有机改性蒙脱土5份-10份；
15.空心玻璃微珠10份-20份；
16.聚酰亚胺纤维4份-8份；
17.气相法二氧化硅10份-20份。
18.更进一步的，所述三元乙丙橡胶的门尼粘度为30-90。
19.更进一步的，所述炭黑选自n220、n234、n326、n330、n339、n375、n539、n550和n660中的一种，优选为n330。
20.更进一步的，所述环烷油的运动粘度为9.0-11.0(100℃,mm2/s)。
21.更进一步的，所述活化剂选用氧化锌。
22.更进一步的，所述硫化剂选用硫磺。
23.更进一步的，所述发泡剂选自发泡剂h(n.n
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二亚硝基五次甲基四胺)、ac(偶氮二甲酰胺)、obsh(二苯磺酰肼醚)、tsh(对甲苯磺酰肼)中的至少一种。
24.建筑密封用阻燃型发泡三元乙丙橡胶材料制备方法，其制作步骤如下：
25.s1、按配方设定重量称取原料，备用；
26.s2、将s1步骤中称取的原料加入密炼机中进行混炼，使各种物料混合均匀，待混炼完全后出料，得到共混胶；
27.s3、将s2步骤中得到的共混胶经开炼机翻炼，出片，裁切为胶带状，停放，备用；
28.s4、将s3步骤中制备得到的混炼胶胶带投入双螺杆挤出机的料斗中，进行挤出成型，得到挤出料；
29.s5、将s4步骤中制备得到的挤出料过水槽冷却、定型，经牵引机牵引，按要求尺寸进行裁切、检验、包装。
30.更进一步的，所述s2步骤中出料温度为95-110℃。
31.更进一步的，所述s4步骤中双螺杆挤出机的主机加热区段分为11段，区段温度设定为160-220℃，机头温度设定为165-190℃，口模温度设定为160-185℃，转速为20-80rpm。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
33.该建筑密封用阻燃型发泡三元乙丙橡胶材料及其制备方法，加工原料由炭黑、环烷油、活化剂、硬脂酸、硫化剂、发泡剂、碳酸氢钠、有机改性蒙脱土、空心玻璃微珠、聚酰亚胺纤维和气相法二氧化硅组成，本发明中区别与传统的大比例添加氢氧化铝等无机阻燃剂的阻燃配方设计，改用添加低密度玻璃微珠和气硅的配方设计，增加体系阻燃效果的同时可最大限减弱橡胶材料中因大量添加氢氧化铝等无机阻燃剂而导致物理机械性能大幅下降的现象，得到的产品既能满足建筑用密封条性能要求，同时又具有低成本、绿色阻燃的特点。
具体实施方式
34.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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.由以下重量份的原料制成：三元乙丙橡胶80份-100份、炭黑15份-20份、环烷油5份-10份、活化剂1份-5份、硬脂酸1份-2份、硫化剂0.5份-2份、发泡剂5份-10份、碳酸氢钠3份-5份、有机改性蒙脱土5份-10份、空心玻璃微珠10份-20份、聚酰亚胺纤维4份-8份、气相法二氧化硅10份-20份，其中三元乙丙橡胶的门尼粘度为30-90，炭黑选自n220、n234、n326、
n330、n339、n375、n539、n550和n660中的一种，优选为n330，n330是应用最为广泛的高耐磨型炭黑,故适用于本实施例中，需要知道的是，环烷油的运动粘度为9.0-11.0(100℃,mm2/s)，活化剂选用的是氧化锌，硫化剂选用的是硫磺，并且发泡剂选自发泡剂h(n.n
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二亚硝基五次甲基四胺)、ac(偶氮二甲酰胺)、obsh(二苯磺酰肼醚)、tsh(对甲苯磺酰肼)中的至少一种，在本实施例中，发泡剂由发泡剂h与ac按质量进行配比。
36.其制作步骤为，s1、按配方设定重量称取原料，备用；s2、将s1步骤中称取的原料加入密炼机中进行混炼，使各种物料混合均匀，待混炼完全后出料，得到共混胶，出料温度为95-110℃；s3、将s2步骤中得到的共混胶经开炼机翻炼，出片，裁切为胶带状，停放，备用；s4、将s3步骤中制备得到的混炼胶胶带投入双螺杆挤出机的料斗中，进行挤出成型，得到挤出料；s5、将s4步骤中制备得到的挤出料过水槽冷却、定型，经牵引机牵引，按要求尺寸进行裁切、检验、包装，双螺杆挤出机的主机加热区段分为11段，区段温度设定为160-220℃，机头温度设定为165-190℃，口模温度设定为160-185℃，转速为20-80rpm。
37.在本发明的原料组成中，引入了有机改性蒙脱土、空心玻璃微珠、聚酰亚胺纤维、气相法二氧化硅等阻燃填充改性剂，发挥阻燃协同效应和抑烟功能，获得一种低烟无卤阻燃型三元乙丙橡胶材料，并以此材料制备基于三元乙丙橡胶材质的建筑密封用低烟无卤阻燃型密封条；并且，引入了发泡剂h(n.n
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二亚硝基五次甲基四胺)、ac(偶氮二甲酰胺)、obsh(二苯磺酰肼醚)、tsh(对甲苯磺酰肼)中一种或几种，调配组分比例，协同生效，获得一种泡孔均匀、尺寸稳定的三元乙丙橡胶发泡材料，并以此材料制备基于三元乙丙橡胶材质的建筑密封用发泡密封条；另外，引入了环烷油空心玻璃微珠及气相二氧化硅，提高了各组分的相容性，改善了胶条的挤出加工性，有利于挤出成型及尺寸稳定；再次，大长径比的双螺杆挤出工艺，一方面有利于保持合理的挤出温度，兼顾和保障各组分的热稳定性，另一方面有利于混炼胶料的均匀受热、组分充分混合，提高动态流动性，进一步提高各组分的分散、相容性。能理解的是，本发明中有机发泡剂反应是放热反应，无机发泡剂碳酸氢钠反应是吸热反应，故复配无机发泡剂可以作为体系热量调节剂，获得均匀，尺寸稳定的泡孔。
38.实施例一：
39.其制作步骤如下：
40.s1、称取三元乙丙橡胶80份，炭黑15份，环烷油10份，活化剂3份，硬脂酸1份，硫化剂1份，发泡剂6份(发泡剂h与ac按质量比1:1复配)，有机改性蒙脱土5份，碳酸氢钠3份，空心玻璃微珠15份，聚酰亚胺纤维4份，气相法二氧化硅15份。
41.s2、将称取的原料加入密炼机中进行混炼，使各种物料混合均匀，待混炼完全后出料，得到共混胶，出料温度为110℃；
42.s3、将共混胶经开炼机翻炼，出片，裁切为胶带状，停放，备用；
43.s4、混炼胶胶带投入双螺杆挤出机的料斗中，进行挤出成型，得到挤出料，双螺杆挤出机的主机加热区段分为11段，区段温度分别设定为155℃、165℃、180℃、190℃、200℃、200℃、200℃、195℃、185℃、185℃，机头温度设定为185℃，口模温度设定为185℃，当到达设定温度后，启动主机，初期保持低转速、慢加料，待口模出料后，将转速提高至40rpm；
44.s5、将挤出料过水槽冷却、定型，经牵引机牵引，按要求尺寸进行裁切、检验、包装。
45.本实施例中，聚酰亚胺纤维较少，利于挤出工艺，且易在二维推进剪切力作用下形成取向，可以提高管坯的挺性和尺寸稳定性；环烷油利于发泡剂和阻燃添加剂在体系中的
分散、相容，获得更好的泡孔均匀性和整体阻燃性能。弱硫化体系设计使硫化交联键以单硫键为主，耐热性提高。同时，使密封条具有更好的回弹性，实现更好的密封效果
46.实施例二：
47.其制作步骤如下：
48.s1、称取三元乙丙橡胶100份，炭黑15份，环烷油10份，活化剂3份，硬脂酸1份，硫化剂1.5份，发泡剂8份(发泡剂h与ac按质量比2:1复配)，有机改性蒙脱土10份，碳酸氢钠5份，空心玻璃微珠20份，聚酰亚胺纤维8份，气相法二氧化硅20份。
49.s2、将称取的原料加入密炼机中进行混炼，使各种物料混合均匀，待混炼完全后出料，得到共混胶，出料温度为110℃；
50.s3、将共混胶经开炼机翻炼，出片，裁切为胶带状，停放，备用；
51.s4、混炼胶胶带投入双螺杆挤出机的料斗中，进行挤出成型，得到挤出料，双螺杆挤出机的主机加热区段分为11段，区段温度分别设定为155℃、165℃、180℃、190℃、200℃、200℃、200℃、195℃、185℃、185℃，机头温度设定为185℃，口模温度设定为185℃，当到达设定温度后，启动主机，初期保持低转速、慢加料，待口模出料后，将转速提高至40rpm；
52.s5、将挤出料过水槽冷却、定型，经牵引机牵引，按要求尺寸进行裁切、检验、包装。
53.本实施例中，提高了配方的含胶率，发泡后的密封条具有更低的永久压缩形变。提高了阻燃助剂的使用量，改善三元乙丙橡胶阻燃性能。同时，提高了发泡剂h的质量分数，获得了小孔径闭孔体系，使密封条具有更好的回弹性，密封效果更佳。
54.实施例1与实施例2产品性能对比：
55.上述实施例1与实施例2产品性能测试如下：
[0056][0057]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。