一种防火橡胶发泡板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡塑保温材料技术领域，具体涉及一种防火橡胶发泡板材及其制备方法。
背景技术
目前，板材是我们生活中常见的材料，应用于很多方面，例如建筑、家具、装修等，和人们的生活息息相关，但是板材也给我们的生活带来安全隐患，由于板材的主要材质是木材，不能防火，存在消防安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提高板材的防火性能，因此，提供一种防火橡胶发泡板材及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种防火橡胶发泡板材，包括如下重量份配比的原料组分：
在一个实施例中，还包括如下重量份配比的原料组分：
防老剂0.1-1.0
抗氧剂0.1-1.0。
在一个实施例中，所述丁晴橡胶为丁晴橡胶2880。
在一个实施例中，所述聚氯乙烯为聚氯乙烯S700。
在一个实施例中，所述硬脂酸盐包括：硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁的一种。
在一个实施例中，所述滑石粉的重量份配比为40.0-50.0。
在一个实施例中，所述炭黑的重量份配比为14.0-18.0。
在一个实施例中，所述石蜡的重量份配比为2.0-3.5。
一种防火橡胶发泡板材制备方法，包括以下步骤：
一次密炼步骤一：将丁晴橡胶和顺丁橡胶混合，密炼30s，得中间产物A；
一次密炼步骤二：将聚氯乙烯、滑石粉、环氧大豆油、碳黑、聚乙二醇、硬脂酸、石蜡、硬脂酸盐与所述中间产物A混合，密炼至130-135℃，得中间产物B；
一次密炼步骤三：将氢氧化铝和氯化石蜡与所述中间产物B混合，密炼至145-155℃，得中间产物C；
一次密炼步骤四：将发泡剂与所述中间产物C混合，通过下顶栓压制60s后得中间产物D；
一次开炼步骤：对所述中间产物D开炼5min，压制成片，并对其冷却20min后，得一次片材；
二次密炼步骤：将防老剂、抗氧剂与所述一次片材混合，密炼60s后，得中间产物E；
二次开炼步骤：对所述中间产物E开炼5min，压制成片，并对其冷却10min后，得二次片材；
挤出步骤：将所述二次片材通过模具成型，形成板材；
硫化发泡步骤：对所述板材进行硫化发泡，得到防火橡胶发泡板材。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种防火橡胶发泡板材，以丁腈橡胶和聚氯乙烯为主要原料，顺丁橡胶为辅助材料，添加了发泡剂、环氧大豆油、碳黑、聚乙二醇、硬脂酸、石蜡和硬脂酸盐作为辅助助剂，并以滑石粉、氢氧化铝、氯化石蜡作为填充剂制得防火橡胶发泡板材，不仅具有良好的绝热性能和压缩回弹性能，而且不易燃，防火效果好，能广泛应用于建筑等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一个实施例的一种防火橡胶发泡板材制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一个实施例中，本发明提供一种防火橡胶发泡板材，包括如下重量份配比的原料组分：
在本实施例中，形成所述防火橡胶发泡板材的主体原料为丁晴橡胶和聚氯乙烯，其中，所述丁晴橡胶的型号为丁晴橡胶2880，所述聚氯乙烯的型号为聚氯乙烯S700，为在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性，顺丁橡胶为辅助材料，用于改良丁晴橡胶的性能、配以各种辅助助剂以制成防火橡胶发泡板材，其中，硬脂酸可作为润滑剂，也可用于乳化剂和增溶剂，能够使得各组分混合均匀，保证单位重量的混合组分间性质相同，所述硬脂酸盐作为增塑剂、热稳定剂和润滑剂，有助于防止聚氯乙烯加工过程中的出现焦化的情况，同时可以防御置于硫化物中的产品变色，所述硬脂酸盐包括：硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁的一种，所述硬脂酸盐还可以为硬脂酸钠、硬脂酸铅、硬脂酸铝、硬脂酸镉、硬脂酸铁和硬脂酸钾，用于塑料耐寒增塑剂、脱模剂、稳定剂、表面活性剂、橡胶硫化促进剂、防水剂和抛光剂，硬脂酸钙可用作所述聚氯乙烯的无毒热稳定剂，且具有优良的润滑性，热稳定效果不如硬脂酸钡、硬脂酸铅、硬脂酸锡和硬脂酸镉，但价廉易得，毒性小，加工性能好。环氧大豆油是用于所述聚氯乙烯无毒增塑剂兼稳定剂，具有优良的热稳定性和光稳定性，耐水性和耐油性亦佳，可赋予板材良好的机械强度、耐候性及电性能，且无毒性。
在本实施例中，所述碳黑的型号为N550碳黑，能赋予丁晴橡胶较高的挺性，压出时表面光滑，口型膨胀小，且补强性、弹性和复原性较佳，所述石蜡为半精炼石蜡，具有良好的防潮和绝缘性能,可塑性好，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性；聚乙二醇具有优良的润滑性，可作为粘接剂和抗静电剂；氯化石蜡具有低挥发性、阻燃、电绝缘性良好，用于作为阻燃剂和聚氯乙烯辅助增塑剂，所述发泡剂能够使制品产生孔径密而均匀的发泡效果，从而增加制品的弹性等物理性能，所述发泡剂可以为AC发泡剂，其性能稳定、不易燃、不污染、无毒无味、对模具不腐蚀对制品不染色，分解温度可调节，不影响固化和成型速度，连发泡均匀，细孔结构理想；所述氯化石蜡作为辅助增塑剂和阻燃剂使用，配合所述滑石粉和所述氢氧化铝共同作为无机阻燃填充剂和强化改质填充剂，用于增加丁晴橡胶和聚氯乙烯所制得的产品形状的稳定性，增加其张力强度，剪切强度，绕曲强度和压力强度，改善制品加工性能和力学性能；所述防老剂用于延缓高分子化合的老化，在本发明的一个实施例中，所述防老剂的型号为防老剂4020，所述抗氧剂为三磷酸胞苷，用于防止橡胶胶料在加工过程中产生早期硫化现象，用于延缓胶料预硫化程度，解决成品发泡易开裂问题。
进一步地，本发明的防火橡胶发泡板材还包括促进剂和硫化剂，所述硫化剂为硫磺，用于在线型分子间起架桥作用，从而使多个线型分子相互键合交联成三维网状结构，所述促进剂是用于促进硫化的硫化促进剂，与硫化剂配合使用，促进橡胶与塑胶的交联，即促进所述丁晴橡胶和所述聚氯乙烯之间的交联，所述硬脂酸还可以作为硫化活性剂和发泡剂使用，可提高促进剂的活性，使促进剂进一步充分发挥其最大促进作用。
为了进一步提高所述防火橡胶发泡板材的热稳定性，在一个实施例中，所述防火橡胶发泡板材的组分还包括有5.0-10.0份的环氧树脂，所述环氧树脂与所述硬脂酸盐中的硬脂酸钙，配合锌皂并用能够有协同效应，可提高热稳定性，所述锌皂的重量份配比为1.0-2.0。进一步地，所述环氧树脂还可以为改性环氧树脂，所述改性环氧树脂以双酚A型环氧树脂为主料，赋予板材优异的力学性能和耐腐蚀性能，同时添加了不饱和聚酯树脂和聚苯硫醚对其进行改性，固化后兼具不饱和聚酯树脂、聚苯硫醚和环氧树脂的特性，使板材具有较高的粘合程度，同时不饱和聚氨酯树脂在固化过程中的收缩正好抵消了环氧树脂的膨胀，克服了单纯的环氧树脂体积膨胀的缺陷，另外，聚苯硫醚中的巯基可以与双酚A型环氧树脂发生扩链反应，在柔性的环氧树脂分子链上引入了刚性的聚苯硫醚，在保持环氧树脂柔韧性的同时，赋予板材一定的强度，与不饱和聚酯树脂配合后，实现了最优化的协同，显著提高了理化板材的耐热性、耐腐蚀性和力学性能，所述双酚A型环氧树脂、所述不饱和聚酯树脂和所述聚苯硫醚之间的重量份配比可以根据所需板材的性能进行调整，此处不作限定，例如所述双酚A型环氧树脂、所述不饱和聚酯树脂和所述聚苯硫醚之间的重量份配比的比例可以为6:2:2。
进一步地，羧基化碳纳米管和空心玻璃微珠配合所述改性环氧树脂，使得板材具有良好的阻燃性和抑烟性，显著提高了防火橡胶发泡板材的防火性能；所述羧基化碳纳米管和所述空心玻璃微珠的重量份配比均为0.5～1.0，通过将羧基化碳纳米管和空心玻璃微珠加入改性环氧树脂的体系中，在体系中分散均匀，形成了硬质点，实现了体系中微相结构的最优化，起到了抗磨损和机体变形产生的磨损的双重作用，同时在板材中增强了体系的交联网状结构，使得应力大大分散，减少了体系中的微裂纹，改善了板材的强韧性，同时改善了板材的弯曲强度、断裂弯曲形变、耐热性和耐老化性。
为了进一步提高所述防火橡胶发泡板材的保温能力，在一个实施例中，所述碳黑为活性炭黑，所述活性炭黑用于吸附所述石蜡、所述聚乙二醇、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡中的任意一种或任意几种组合，在温度发生变化时，所述石蜡、所述聚乙二醇、所述聚乙烯蜡或所述聚丙烯蜡，能够通过物理形态的转变吸收或释放大量热量，实现热量的存储和利用，可有效解决热量供求在时间和空间上不匹配的矛盾。例如，当外界温度过高，并使得板材的某一局部温度过高时，所述石蜡、所述聚乙二醇、所述聚乙烯蜡或所述聚丙烯蜡从固体状态转变为液体状态，并将板材的某一局部的热量吸收并储存起来，降低了板材局部的温度；同时，所述石蜡、所述聚乙二醇、所述聚乙烯蜡或所述聚丙烯蜡从液体状态缓慢转变为固体状态时，通过缓慢释放出热量，能够维持一定体积的空间的温度稳定，提高了所述防火橡胶发泡板材的保温能力。此外，通过将所述活性炭黑用于吸附所述石蜡、所述聚乙二醇、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡中的任意一种，不仅可以提高所述防火橡胶发泡板材的保温能力，还可以提高所述防火橡胶发泡板材的防火能力，通过将板材表面的局部热量吸收，使其表面的温度降低，表面温度达不到板材的燃点。
在一个实施例中，本发明提供上述防火橡胶发泡板材的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤110，将丁晴橡胶和顺丁橡胶混合，密炼30s，得中间产物A。本步骤也称为一次密炼步骤一。
具体地，本步骤中，将30.0-40.0重量份的丁晴橡胶和2.5-4.0重量份的顺丁橡胶混合，用密炼机密炼30秒，得到中间产物A。
步骤120，将聚氯乙烯、滑石粉、环氧大豆油、碳黑、聚乙二醇、硬脂酸、石蜡、硬脂酸盐与所述中间产物A混合，密炼至130-135℃，得中间产物B。本步骤也称为一次密炼步骤二。
具体地，本步骤中，将10.0-20.0重量份的聚氯乙烯、35.0-55.0重量份的滑石粉、5.0-10.0重量份的环氧大豆油、13.0-20.0重量份的碳黑、2.0-8.0重量份的聚乙二醇、10.0-20.0重量份的硬脂酸、1.0-5.0重量份的石蜡、10.0-20.0重量份的硬脂酸盐加入密炼机中与中间产物A混合，密炼至135℃，得中间产物B。其中，通过调整第一次塑炼的时间，可以使各组分间分散得更好，从而解决组分间混炼时的相容性问题，本步骤中提及的聚氯乙烯可以为聚氯乙烯S700。
在一个较优的实施例中，所述一次密炼步骤二中，还添加环氧树脂与中间产物A混合，所述环氧树脂与所述硬脂酸盐中的硬脂酸钙，配合锌皂并用能够有协同效应，可提高热稳定性，使得板材的防火性能进一步提高，或添加改性环氧树脂，所述改性环氧树脂包括：不饱和聚酯树脂、聚苯硫醚和环氧树脂之间实现最优化的协同，显著提高了理化板材的耐热性、耐腐蚀性和力学性能。
步骤130，将氢氧化铝和氯化石蜡与所述中间产物B混合，密炼至145-155℃，得中间产物C。本步骤也称为一次密炼步骤三。
具体地，本步骤中，将氢氧化铝和氯化石蜡与所述中间产物B混合，也就是将25.0-35.0重量份的氢氧化铝、25.0-35.0重量份的氯化石蜡加入密炼机中与将产物B混合，密炼至150℃，得中间产物C。
步骤140，将发泡剂与所述中间产物C混合，通过下顶栓压制60s后得中间产物D。本步骤也称为一次密炼步骤四。
具体地，本步骤中，将5.0-10.0重量份的发泡剂加入密炼机中与中间产物C混合，通过下顶栓压制60秒后得中间产物D。
步骤150，对所述中间产物D开炼5min，压制成片，并对其冷却20min后，得一次片材。本步骤也称为一次开炼步骤。
具体地，本步骤的开炼通过开放式炼胶机进行，例如，将密炼后得到的中间产物D转移至开炼机上对其开炼。其中冷却可采用风冷机组对其进行冷却。
步骤160，将防老剂、抗氧剂与所述一次片材混合，密炼60s后，得中间产物E。本步骤也称为二次密炼步骤。
具体地，将上述得到的一次片材转移至密炼系统，通过添加0.1-1.0重量份的防老剂、0.1-1.0重量份的抗氧剂与所示一次片材混合，密炼60秒后得到中间产物E。其中，所述防老剂为防老剂4020，所述抗氧剂为三磷酸胞苷。
在本步骤中，一种防火橡胶发泡板材，包括如下重量份配比的原料组分：丁晴橡胶30.0-40.0、顺丁橡胶2.5-4.0、滑石粉35.0-55.0、氢氧化铝25.0-35.0、聚氯乙烯10.0-20.0、发泡剂5.0-10.0、氯化石蜡25.0-35.0、环氧大豆油5.0-10.0、碳黑13.0-20.0、聚乙二醇2.0-8.0、硬脂酸10.0-20.0、石蜡1.0-5.0、硬脂酸盐10.0-20.0、防老剂0.1-1.0、抗氧剂0.1-1.0，所述防老剂的型号为防老剂4020，所述抗氧剂为三磷酸胞苷，用于防止橡胶胶料在加工过程中产生早期硫化现象，用于延缓胶料预硫化程度，解决成品发泡易开裂问题。
步骤170，对所述中间产物E开炼5min，压制成片，并对其冷却10min后，得二次片材。本步骤也称为二次开炼步骤。
具体地，本步骤的开炼通过开放式炼胶机进行，例如，将密炼后得到的中间产物E转移至开炼机上对其开炼。其中冷却可采用风冷机组对其进行冷却。
步骤180，将所述二次片材通过模具成型，形成板材。本步骤也称为挤出步骤。
其中，本步骤的板材通过模具成型，具体通过挤出机完成，在挤出机中，二次片材经特定的模具成型，形成板材。
步骤190，对所述板材进行硫化发泡，得到防火橡胶发泡板材。本步骤也称为硫化发泡步骤。
具体地，本步骤的硫化发泡在烘箱中进行，通过挤出机成型的板材在烘箱硫化发泡，形成防火橡胶发泡板材。
下面用具体实施例进一步描述本发明。
实施例1
在密炼系统中，将35.0重量份的丁晴橡胶和2.8重量份的顺丁橡胶混合，密炼30秒后，得到中间产物A。
将16.0重量份的聚氯乙烯、40.0重量份的滑石粉、7.0重量份的环氧大豆油、18.0重量份的碳黑、4.2重量份的聚乙二醇、15.0重量份的硬脂酸、3.5重量份的石蜡、15.0重量份的硬脂酸盐加入密炼系统中与中间产物A混合，密炼至135℃，得中间产物B。
将33.0重量份的氢氧化铝、27.0重量份的氯化石蜡加入密炼系统中与将产物B混合，密炼至150℃，得中间产物C。
将7.0重量份的发泡剂加入密炼机中与中间产物C混合，通过下顶栓压制60秒后得中间产物D。
在开炼系统中，将所述中间产物D开炼5min，压制成片，对其风冷20min后，得一次片材。
实施例2
在密炼系统中，将33.2重量份的丁晴橡胶和3.6重量份的顺丁橡胶混合，密炼30秒后，得到中间产物A。
将15.7重量份的聚氯乙烯、50.0重量份的滑石粉、5.5重量份的环氧大豆油、14.5重量份的碳黑、3.2重量份的聚乙二醇、17.0重量份的硬脂酸、2.3重量份的石蜡、13.0重量份的硬脂酸盐加入密炼系统中与中间产物A混合，密炼至135℃，得中间产物B。
将25.0重量份的氢氧化铝、32.0重量份的氯化石蜡加入密炼系统中与将产物B混合，密炼至150℃，得中间产物C。
将8.6重量份的发泡剂加入密炼机中与中间产物C混合，通过下顶栓压制60秒后得中间产物D。
在开炼系统中，将所述中间产物D开炼5min，压制成片，对其风冷20min后，得一次片材。
将一次片材再次转移至密炼系统，将0.5重量份的防老剂、0.5重量份的抗氧剂与一次片材混合，密炼60秒后得到中间产物E。
在开炼系统中，对所述中间产物E开炼5min，压制成片，对其风冷10min后，得二次片材。
通过挤出机，将所述二次片材通过模具成型，二次片材经特定的模具成型，形成板材。
最后，在烘箱中对所述板材进行硫化发泡，得到防火橡胶发泡板材。
实施例3
在密炼系统中，将37.0重量份的丁晴橡胶和3.3重量份的顺丁橡胶混合，密炼30秒后，得到中间产物A。
将18.0重量份的聚氯乙烯、45.0重量份的滑石粉、6.0重量份的环氧大豆油、16.5重量份的碳黑、6.5重量份的聚乙二醇、13.0重量份的硬脂酸、3.0重量份的石蜡、18.0重量份的硬脂酸盐加入密炼系统中与中间产物A混合，密炼至135℃，得中间产物B。
将30.0重量份的氢氧化铝、30.0重量份的氯化石蜡加入密炼系统中与将产物B混合，密炼至150℃，得中间产物C。
将8.0重量份的发泡剂加入密炼机中与中间产物C混合，通过下顶栓压制60秒后得中间产物D。
在开炼系统中，将所述中间产物D开炼5min，压制成片，对其风冷20min后，得一次片材。
将一次片材再次转移至密炼系统，将0.5重量份的防老剂、0.5重量份的抗氧剂与一次片材混合，密炼60秒后得到中间产物E。
在开炼系统中，对所述中间产物E开炼5min，压制成片，对其风冷10min后，得二次片材。
通过挤出机，将所述二次片材通过模具成型，二次片材经特定的模具成型，形成板材。
最后，在烘箱中对所述板材进行硫化发泡，得到防火橡胶发泡板材。
以下为实施例1和实施例2制得的防火橡胶发泡板材的测试实验数据：
经测试，本实施例中制得的防火橡胶发泡板材具有低导热系数，平均温度为0℃时，其导热系数为≦0.036W/(m*k)，且其表面放热系数高，因此在相同的环境条件下，本发明的防火橡胶发泡板材的厚度只需为其它保温材料的至多一半即能能达到相同的保温效果，节省空间与资源，且该防火橡胶发泡板材的防火性能好。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施方式仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
