基于天然橡膠的無鹵阻燃型及橡膠阻燃技術探究

摘 要：隨著時代的發展和社會經濟的進步，天然橡膠被廣泛的應用于各個領域，各個行業要求橡膠制品具有更高的阻燃性能，因此，目前十分重要的一個方面就是大力開發和應用阻燃天然橡膠。文章主要研究了天然橡膠硫化膠的阻燃性能、力學性能以及硫化特性等受到阻燃劑種類以及用量的影響情況，然后分析了橡膠阻燃技術，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：天然橡膠；無鹵阻燃型；阻燃技術

1 實驗及原材料

原材料：天然橡膠、氫氧化鋁、紅磷、輕質碳酸鈣、硫磺、氧化鋅、硬脂酸、三氧化二銻、促進劑NOBS、促進劑CZ、防老劑RD、防老劑4010NA、增塑劑A等，所購材料均為普通市售材料。

儀器和設備：轉子硫化儀、邵氏A型硬度計、厚度計、比重計、沖片機、電熱鼓風干燥箱、電子式拉力試驗機、平板硫化機、開放式煉膠機以及高剪切混合乳化機等。

試驗方法：在干凈的三頸瓶中放進原有的紅磷，將適量的蒸餾水加入進去，然后對紅磷進行必要的處理，采用的是高剪切混合乳化機，然后在燒杯中倒入紅磷乳液，將紅磷上方的水溶液倒出去，最后在烘箱中對沉淀的紅磷進行干燥即可。

測試標準：所有測試均按照相關國家標準進行。

2 基本配方

天然橡膠（NR）100份，輕質碳酸鈣20份， 硫磺1.5份，氧化鋅 5份，硬脂酸1.5份，促進劑NOBS和促進劑CZ2.3份，防老劑RD 1.5份，防老劑4010NA1份，增塑劑7.5份，氫氧化鋁、紅磷和三氧化二銻按不同比例添加；

試樣制備：依據基本配方，對各種原材料準確稱量，將天然膠塑煉后加入防老劑RD混合均勻，停放12小時。將塑煉好的天然膠置于雙輥開煉機上并加入1/2填充劑，混煉5分鐘，然后將硬脂酸、促進劑、活性劑、防老劑NOBS加入再混煉2分鐘左右，再將剩余填充劑及增塑劑全部加入后混煉均勻出片，然后置于平板硫化機上硫化成型，硫化條件為150℃*30min，硫化膠冷卻4小時后，裁片并測試物理機械性能；另取適量混煉膠用轉子硫化儀來對150℃硫化曲線進行測定，據T90計算正硫化時間，取適量混煉膠用平板硫化機進行模壓成型并硫化，出模后按標準進行裁片并委外進行氧指數測試。

3 結果和討論

氫氧化鋁對天然橡膠性能的影響：無機阻燃劑中，十分重要的一個品種就是氫氧化鋁，如果單獨使用氫氧化鋁，那么要想具有阻燃效果，就需要超過100份的用量。在試驗中，單獨使用氫氧化鋁作為阻燃劑，制得硫化膠樣品，可以得出這樣的結果，不斷增加Al（OH）3，就會不斷的提高硫化膠的氧指數，還會增加紹爾A硬度，用量的增加，不會改變300%定伸應力，但是會降低拉伸強度和拉斷伸長率。這是因為加入越大量的氫氧化鋁，就會給天然橡膠的浸潤和分散增加難度，不能夠有效的結合天然橡膠截面，增強了硬度，降低了拉伸強度和拉斷伸長率。由此，我們可以看出，添加過多的AL（OH3），盡管可以提高阻燃性能，但會在很大程度上影響到橡膠物力機械性能。

紅磷對天然橡膠性能的影響：如果選擇將紅磷作為阻燃劑，那么只需要較小的用量，就可以具有持久的阻燃效率，并且有著較好的熱穩定性，還不容易揮發，在試驗中，在天然橡膠中加入不同用量的紅磷，制得硫化膠樣品，得出測試結果是這樣的，紅磷用量的增加，會增加氧指數，并且提高阻燃性。加入紅磷之后，降低了拉斷伸長率，提高了拉伸強度，紹爾A的硬度無顯著變化，這就說明了，紅磷既可以提高材料的阻燃性，又可以對它的力學性能進行有效的改善。

并用紅磷、三氧化二銻以及AL（OH3）對天然橡膠性能的影響：在天然橡膠中同時加入這些材料，研究對天然橡膠硫化膠性能的影響，可以得到這些結論：有效地提高了硫化膠的氧指數，減少了AL（OH3）的用量，硫化膠的阻燃性能得到了顯著提高，并且，有著相對較好的物力機械性能，在很大程度上改善了它的定伸力、拉伸強度以及拉斷伸長率等等。因此，在實際應用中，應該將阻燃劑的協同效應給充分的發揮出來，這樣既可以將各自的優點給利用起來，又可以有效的彌補缺點和不足，從而在實現阻燃性提高的基礎上，將天然橡膠的物理性能給最大的限度的保持下去。

4 橡膠的阻燃技術

依據分子鏈結構和特性的不同，可以將橡膠分為幾個種類，比如烴類橡膠、含鹵素橡膠和主鏈含雜原子的其它橡膠等等。橡膠燃燒是一個循環的過程，在高溫加熱的作用下，橡膠出現裂解情況，有大量的可燃氣體產生，并且發生燃燒，在燃燒后會產生熱量，這樣循環過程就會被加劇。而阻燃劑可以對自由基起到抑制的作用，并且還可以隔絕揚起，減緩生熱以及傳熱，那么這個循環過程就會被有效的阻止。因此，相對于添加劑來講，橡膠對塑料的相容性要小得多，因此，橡膠阻燃的主要手段就是添加阻燃劑。

在阻燃技術方面，因為分子鏈結構和特性的不同，阻燃技術也存在著差異，在烴類橡膠阻燃方面，一是與具有較高阻燃性的高聚物共混，可共混的高聚物有很多，比如PVC、CM、乙烯-乙酸乙烯脂。在橡膠整芯輸送帶中，將NBR和PVC共混作為母膠。二是添加無機填料，將無機填料添加進去，無機填料有很多，比如碳酸鈣、陶土、滑石粉、氫氧化鎂等等。三是通過交聯反應提高聚合物的耐熱性，通過試驗證明，在異氰尿酸三烯丙酯（TAIC）和亞苯基雙馬來酰亞胺中加入硫化劑過氧化二異丙苯，作共硫化劑，可以實現硫化效率的提高，橡膠的交聯度也可以得到大大的增大，從而提高氧指數。四是添加各種阻燃劑并通過阻燃劑的協同效應，來實現阻燃效果提高的目的。

含鹵素橡膠的阻燃：相較于烴類橡膠來講，含鹵素橡膠的阻燃更加容易實現，要想提高其阻燃性，可以將一些阻燃劑添加進去，比如氯化石蠟、三氧化二銻、氫氧化鈣等等，但是，為了對鹵化氫的釋放起到抑制的作用，可以利用碳酸鈣等填料來解決。

主鏈含雜原子的橡膠的阻燃：硅橡膠作為最典型的主鏈含雜原子的橡膠，它采用的一般是反應型阻燃劑，也可以使用一些添加型阻燃劑，比如銅、銅化合物、硅酸鹽等等。

5 結束語

經過近些年的不斷發展，橡膠制品的阻燃技術得到了顯著的發展，取得了不小的成績；但是我們需要清晰的認識到，阻燃技術還需要進一步的提高。目前，涌現出了很多的最新技術，比如微膠囊技術、納米復合材料技術、膨脹阻燃技術等等，通過這些先進的技術我們可以發現，阻燃技術的發展方向將會有這些特點，無鹵化、功能化、協同應用各種增效劑等等。本文主要研究了天然橡膠硫化膠的阻燃性能、力學性能以及硫化特性等受到阻燃劑種類以及用量的影響情況，然后分析了橡膠阻燃技術，希望可以提供一些有價值的參考意見。

參考文獻

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