具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在没有特别说明的情况下，本发明所述的门尼粘度是在100℃使用门尼粘度仪大转子预热1min，转动4min测试获得的。

如前所述，本发明的第一方面提供了一种阻燃丁腈橡胶组合物，该组合物中含有混合保存或者独立保存的以下组分：

丁腈橡胶基体、木质素、界面改性剂、软化剂、硫化助剂和阻燃剂，

其中，所述界面改性剂为环氧化端羟基聚丁二烯橡胶、端环氧基丁腈橡胶和环氧化端羧基丁腈橡胶中的至少一种，所述阻燃剂为植酸锌和/或植酸钙；

相对于100重量份的所述丁腈橡胶基体，所述木质素的含量为5-150重量份，所述界面改性剂的含量为0.5-50重量份，所述软化剂的含量为2-35重量份，所述阻燃剂的含量为0.1-40重量份，所述硫化助剂的含量为0.1-30重量份。

根据一种优选的具体实施方式，相对于100重量份的所述丁腈橡胶基体，所述木质素的含量为10-100重量份，所述界面改性剂的含量为1-40重量份，所述软化剂的含量为2-30重量份，所述阻燃剂的含量为1-30重量份，所述硫化助剂的含量为2-15重量份。发明人发现，控制本发明的组合物的含量在该优选的实施方式下，配合方案中的其余特征，能够使得获得的复合材料具有明显更优良的综合力学性能和阻燃性能。

优选地，所述界面改性剂的数均分子量为1000-5500，环氧当量为200-3000。

本发明中，所述环氧当量是通过盐酸丙酮法测定得到的。

优选地，所述界面改性剂为端环氧基丁腈橡胶和/或环氧化端羧基丁腈橡胶，更优选所述端环氧基丁腈橡胶和所述环氧化端羧基丁腈橡胶中的丙烯腈结构单元的含量各自独立地为10-35重量％。

优选地，所述丁腈橡胶基体中的丙烯腈结构单元的含量为20-50重量％，门尼粘度为35-90。

优选地，本发明所述木质素中的酚羟基含量≥3.0重量％，数均分子量为2500-5500。更优选地，所述木质素选自通过有机溶剂法从木质纤维中提取的有机溶剂木质素、由Kraft法制浆废液中提取的硫酸盐木质素、发酵制乙醇提取出的酶解木质素和造纸碱法制浆得到的碱木质素中的至少一种。优选所述有机溶剂木质素、所述酶解木质素、所述碱木质素中的木质素含量各自独立地≥70重量％。

优选地，所述硫化助剂包括交联剂，并且任选还包括交联助剂。

优选地，所述交联剂选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)、过氧化二叔丁基、过苯甲酸叔丁酯、过氧化叔丁基异丙苯、过氧化甲乙酮、过氧化氢异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁过氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化苯甲酰)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁过氧基)己炔-3、1,1-二叔丁基过氧基-环己烷、1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环己烷和1,3-双(叔丁基过氧基丙基)苯中的至少一种，特别优选所述交联剂为过氧化二异丙苯。

优选地，所述交联助剂选自三烯丙基异三聚氰酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、N,N’-间亚苯基-双马来酰亚胺、三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、六硫化双亚甲撑秋兰姆、二甲基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸锌、乙基苯基二硫代氨基甲酸锌和硫磺中的至少一种，特别优选所述交联助剂为三烯丙基异三聚氰酸酯。

根据本发明一种优选的实施方式，所述硫化助剂为交联剂和交联助剂，且所述交联剂和所述交联助剂的含量重量比为1：(0.5-2)。

根据本发明一种更优选的实施方式，所述硫化助剂为过氧化二异丙苯(DCP)和三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)，且所述过氧化二异丙苯和所述三烯丙基异三聚氰酸酯的含量重量比为1：(0.5-2)。发明人发现，控制本发明的方案中的硫化助剂在该优选的实施方式下，配合方案中的其余特征，能够使得获得的复合材料具有明显更优良的综合力学性能和阻燃性能。

优选地，所述软化剂选自石蜡油、环烷油、羟基硅油、环氧大豆油、偏苯三酸三辛酯和环己烷-1,2-二羧酸二异辛酯中的至少一种。

如前所述，本发明的第二方面提供了一种制备阻燃丁腈橡胶/木质素复合材料的方法，该方法包括将本发明前述第一方面中所述的阻燃丁腈橡胶组合物中的各组分进行混炼，并将混炼后所得混炼胶进行硫化；其中，在所述阻燃丁腈橡胶组合物中，相对于100重量份的丁腈橡胶基体，木质素的用量为5-150重量份，界面改性剂的用量为0.5-50重量份，软化剂的用量为2-35重量份，阻燃剂的用量为0.1-40重量份，硫化助剂的用量为0.1-30重量份。

根据一种特别优选的具体实施方式，将所述阻燃丁腈橡胶组合物中的各组分进行混炼，并将混炼后所得混炼胶进行硫化的操作包括：

(1)将组分A中的各组分进行第一混炼，得到第一混炼物，所述组分A中含有丁腈橡胶基体、界面改性剂和木质素；

(2)将所述第一混炼物与组分B中的各组分进行第二混炼，得到第二混炼物，所述组分B中含有软化剂和阻燃剂；

(3)将所述第二混炼物与组分C中的各组分进行第三混炼后出料，得到出料胶，所述组分C中含有硫化助剂；

(4)将所述出料胶进行硫化。

本发明的第二方面制备阻燃丁腈橡胶/木质素复合材料的方法中，是采用第一方面中所述的阻燃丁腈橡胶组合物中的各组分作为原料的，因此，在本发明的第二方面所述的方法中，为了避免重复，不再对有关组合物中的各组分的种类和性能进行赘述，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。

更优选情况下，相对于100重量份的所述丁腈橡胶基体，所述木质素的用量为10-100重量份，所述界面改性剂的用量为1-40重量份，所述软化剂的用量为2-30重量份，所述阻燃剂的用量为1-30重量份，所述硫化助剂的用量为2-15重量份。

根据本发明第二方面所述的方法，优选地，在步骤(1)中，所述第一混炼的条件包括：温度为60-150℃，时间为6-60min。

优选地，在步骤(1)中，所述第一混炼在密炼机中进行，且密炼机转速为60-90rpm，更优选密炼机转速为70-90rpm。

根据本发明第二方面所述的方法，优选地，在步骤(2)中，所述第二混炼的条件包括：温度为40-150℃，时间为5-25min。

根据本发明第二方面所述的方法，优选地，在步骤(3)中，所述第三混炼的条件包括：温度为0-100℃，时间为5-20min。

根据本发明第二方面所述的方法，优选地，在步骤(4)中，所述硫化的条件包括：温度为150-200℃，压力为10-20MPa，时间为10-40min。

在没有特别说明的情况下，本发明中所用压力均为表压压力。

本发明中，优选地，所述硫化在硫化机中进行，所述硫化机优选为平板硫化机。

根据本发明的一种优选的具体实施方式，在将所述出料胶进行所述硫化之前，先将所述出料胶进行压片，例如在双辊开炼机中进行压片，并将压片后的出料胶停放6-48h后，再进行所述硫化。

如前所述，本发明的第三方面提供了由前述第二方面所述的方法制备得到的阻燃丁腈橡胶/木质素复合材料。

如前所述，本发明的第四方面提供了前述第三方面所述的阻燃丁腈橡胶/木质素复合材料在汽车软管、打印机滚轴和发泡隔热材料中的至少一种中的应用。

以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均为市售品。

木质素：酶解木质素，粉末状，木质素含量≥80重量％，数均分子量3850，酚羟基含量≥3.0重量％，山东龙力生物科技股份有限公司生产；溶剂木质素，取自竹子棕褐色粉末，木质素含量≥85重量％，数均分子量3719，酚羟基含量≥3.0重量％，广州市楹晟生物科技有限公司；

丁腈橡胶基体：JSR N220S，丙烯腈结构单元的含量为41重量％，门尼粘度55；日本JSR N240S，丙烯腈结构单元的含量为26重量％，门尼粘度56；

界面改性剂：环氧化端羟基聚丁二烯橡胶，数均分子量3500，环氧当量588，淄博齐龙化工有限公司；

界面改性剂：端环氧基丁腈橡胶，丙烯腈结构单元的含量为25重量％，数均分子量3150，环氧当量1600，北京德沃特化工科技有限公司；

界面改性剂：环氧化端羧基丁腈橡胶，丙烯腈结构单元的含量为23重量％，数均分子量为3455，环氧当量2660，中国石油兰州石化分公司；

软化剂：石蜡油，天津市北辰方正试剂厂，化学纯；ASTM103#环烷油，宁波协进化工有限公司，工业级；

阻燃剂：植酸锌，北京华迈科生物技术有限责任公司，含量98重量％，分析纯；植酸钙，重庆普立科生物技术有限公司，含量98重量％，分析纯；

硫化助剂：交联剂，过氧化二异丙苯(DCP)，牌号F-90，阿克玛化学公司；过氧化双(2,4-二氯苯甲酰)(DCBP或双二四)，莱芜市恒达工业添加剂有限公司；

硫化助剂：交联助剂，三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)：百灵威科技有限公司，纯度99重量％。

以下实施例和对比例中橡胶加工和测试设备情况如表1所示。

以下实施例和对比例制备的硫化橡胶的测试条件如表2所示。

以下实施例和对比例中的组分用量均为重量份，且每份(即为每重量份)表示10g。

表1

注：极限氧指数是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰延烧所需的最低氧浓度。以氧所占的体积百分数的树脂来表示。氧指数高表示材料不易燃烧，一般认为氧指数＜22属于易燃材料，氧指数在22-27之间属于可燃材料，氧指数＞27属于难燃材料。

表2

实施例1

阻燃丁腈橡胶组合物配方见表3。

阻燃丁腈橡胶/木质素复合材料的制备过程如下：

(1)按重量份计，将密炼机预热至100℃，向密炼机中依次加入丁腈橡胶基体、木质素和界面改性剂，充分混合反应30min(第一混炼)，得到第一混炼物；

(2)向所述第一混炼物中加入软化剂和阻燃剂，继续混炼20min(第二混炼)，得到第二混炼物；

(3)在90℃下，向所述第二混炼物中加入交联剂和交联助剂，继续混炼10min(第三混炼)后出料，得到出料胶；

(4)密炼机中出来的所述出料胶继续在双辊开炼机上开炼12min出片，放置24h，最后再放入平板硫化机中进行硫化，得到阻燃丁腈橡胶/木质素复合材料，记为S1。

实施例11

本实施例的组合物配方与实施例1中完全相同。

硫化橡胶的制备过程如下：

将丁腈橡胶基体、木质素、界面改性剂、软化剂和阻燃剂加入密炼机中进行第一混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为50min，出料并停放4h，得到一段母炼胶；

将所得一段母炼胶与促进剂和硫化剂依次加入密炼机进行第二混炼，混炼温度为90℃，混炼时间为10min，出料得到终炼胶；

将所述终炼胶放入平板硫化机内进行硫化，硫化温度为160℃、硫化压力为15MPa、硫化时间为30min，得到阻燃丁腈橡胶/木质素复合材料，记为S11。

在没有特别说明的情况下，其余实施例采用与实施例1相同的流程进行，不同的是所采用的橡胶组合物配方和工艺参数不同，具体参见表3中。

对比例采用与实施例1相似的流程进行，所不同的是，橡胶组合物的配方和工艺参数不同，具体参见表3。

表3

表3(续表)

表3(续表)

测试例

将实施例和对比例产品制成符合GB/T 528-2009标准的哑铃型样条，采用拉力试验机测试拉伸性能数据；制成符合GB/T 2406.2-2009标准的样条，使用全自动氧指数测试仪测定阻燃性能，结果见表4。

表4

从表4结果能够看出，植酸锌或植酸锌对丁腈橡胶的极限氧指数和力学强度影响较大，同时加入木质素和植酸锌/钙对提高橡胶材料阻燃性和补强非常重要。对比例1与实施例5相比能够看出，添加木质素后样品的拉伸强度和断裂伸长率都有提高，极限氧指数(阻燃性)也会增加。对比例2与实施例5相比能够看出，界面改性剂的引入能够使得所得复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均有明显提高，且能更好的发挥木质素和植酸锌/钙的阻燃性能。

对比例3与实施例5相比能够看出，阻燃剂植酸锌的加入不仅提高阻燃性，同时通过环氧-金属配位作用对橡胶材料进行一定的补强。本发明提供的阻燃丁腈橡胶组合物中，通过各个组分的协同作用使得制备得到的丁腈橡胶/木质素复合材料具有优良的综合力学性能。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。