專(zhuān)利名稱(chēng)：：聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種阻燃材料。
背景技術(shù)：
：聚乙烯(PE)包括線型低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)具有優(yōu)異的電絕緣性能、機(jī)械性能、無(wú)毒、耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)點(diǎn),特別是LLDPE大量被應(yīng)用于電線電纜護(hù)套材料。但PE的阻燃性能差,其氧指數(shù)(LOI)僅為17在火災(zāi)中以PE為原料的絕緣電線電纜往往使火焰蔓延。為了解決聚乙烯和聚烯烴共聚物的易燃性，一般是往其中添加阻燃劑，主要阻燃劑包括鹵素阻燃劑和金屬氫氧化物兩類(lèi)。金屬氫氧化物阻燃劑，屬于一種環(huán)境友好型阻燃劑，但由于添加量大、與基體材料相容性差、對(duì)材料物理機(jī)械性能影響大等方面，從而在很大程度上嚴(yán)重限制了其在材料中的應(yīng)用；對(duì)于鹵素阻燃劑，雖然它的阻燃效果非常好，但由于在燃燒過(guò)程中釋放出毒性氣體如二噁英等，對(duì)環(huán)境和人體造成很大的危害，歐盟在2006年開(kāi)始實(shí)施《ROHS指令》，人們逐漸放棄了對(duì)它的使用，開(kāi)始研究尋找適用于高分子材料阻燃的無(wú)鹵、低煙、低毒、環(huán)保高效阻燃劑。無(wú)鹵膨脹阻燃劑就是在這樣的情況下被提出，近些年來(lái)得到高度重視和發(fā)展，成為最為活躍的阻燃研究領(lǐng)域之一。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的阻燃劑在燃燒過(guò)程中釋放出毒性氣體的問(wèn)題，提供了一種聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料。本發(fā)明聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料按重量份數(shù)由65-80份的樹(shù)脂基復(fù)合材料、20-35份的無(wú)鹵膨脹阻燃齊U、0.5-2.0份的加工助劑和0-1份的抗滴落劑組成。本發(fā)明中所述的所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料為聚乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯中的一種或兩者的共混物；樹(shù)脂基復(fù)合材料為共混物，按重量份數(shù)由60-86重量份的聚乙烯與14-40重量份的聚乙烯醋酸乙烯酯組成；所述的聚乙烯為線型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯或高密度聚乙烯；所述的無(wú)鹵膨脹阻燃劑按重量份數(shù)由10-60份的三嗪系成炭一發(fā)泡劑、40-90份的聚磷酸銨和0-15份的阻燃協(xié)效劑組成；所述的三嗪系成炭-發(fā)泡劑的結(jié)構(gòu)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>N(H)w(ROH)mN(H)m!(ROH)m，結(jié)構(gòu)式中N(H)ml(ROH)m2表;羥烷胺類(lèi)物質(zhì)，m尸0或l，m尸2或l，R=(CH2)nl，n尸l6;X表示二胺類(lèi)物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>質(zhì)，為哌嗪、Y表示二胺類(lèi)物質(zhì)，為哌嗪、<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>或NHRi肌R<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>NHCH2CH20HNHCH2CH20H&3，上述結(jié)構(gòu)式中n表示聚合度;所述的聚磷酸銨為高聚合度結(jié)晶II型的聚磷酸銨，結(jié)構(gòu)式為<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>OMH4OWH4OhJH4，其中聚合度論1500;所述的阻燃協(xié)效劑為4A分子篩、二氧化硅、蒙脫土或有機(jī)蒙脫土；所述的加工助劑按重量份數(shù)由20-30份的抗氧劑1010、20-30份的N，N-乙撐雙硬脂酸酰胺EBS和30-50份的PE蠟組成；所述的抗滴落劑為SN-3300抗滴落劑。本發(fā)明材料中不含鹵族元素，燃燒后的產(chǎn)物無(wú)有毒氣體，與現(xiàn)有聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料相比，本發(fā)明的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料的氧指數(shù)可達(dá)30以上，阻燃性能可達(dá)UL94標(biāo)準(zhǔn)的V0級(jí)。具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。具體實(shí)施方式一本實(shí)施方式中聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料按重量份數(shù)由65-80份的樹(shù)脂基復(fù)合材料、20-35份的無(wú)鹵膨脹阻燃劑、0.5-2.0份的加工助劑和0-1份的抗滴落劑組成。本實(shí)施方式中將聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料上述各組分在高速混合機(jī)中混合后，再在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行共混、擠出、拉條、切粒，即得聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其中雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度為160°C、170°C、185°C、190°C、190。C和185。C,螺桿轉(zhuǎn)速為20MHz。具體實(shí)施方式二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料按重量份數(shù)由68-75份的樹(shù)脂基復(fù)合材料、22-30份的無(wú)鹵膨脹阻燃劑、0.8-1.8份的加工助劑和0.5份的抗滴落劑組成。具體實(shí)施方式三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料按重量份數(shù)由70份的樹(shù)脂基復(fù)合材料、25份的無(wú)鹵膨脹阻燃劑、1份的加工助劑和0.5份的抗滴落劑組成。具體實(shí)施方式四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料按重量份數(shù)由65-80份的樹(shù)脂基復(fù)合材料、20-35份的無(wú)鹵膨脹阻燃劑、1份的加工助劑和0.1份的抗滴落劑組成。具體實(shí)施方式五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料為聚乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯(EVA)中的一種或兩者的共混物。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料為共混物，按重量份數(shù)由60-86重量份的聚乙烯與14-40重量份的聚乙烯醋酸乙烯酯組成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料為聚乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯或由70-78重量份的聚乙烯與20-30重量份的聚乙烯醋酸乙烯酯組成的共混物。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料為聚乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯或由75重量份的聚乙烯與28重量份的聚乙烯醋酸乙烯酯組成的共混物。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式五不同的是所述的聚乙烯為線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或低密度聚乙烯(LDPE)。其它與具體實(shí)施方式五相同。具體實(shí)施方式十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是無(wú)鹵膨脹阻燃劑按重量份數(shù)由10-60份的三嗪系成炭-發(fā)泡劑、40-90份的聚磷酸銨和0-15份的阻燃協(xié)效劑組成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十不同的是所述的三嗪系成炭-發(fā)泡劑的結(jié)構(gòu)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>，結(jié)構(gòu)式中N(H)^(ROH)m2表示羥垸胺類(lèi)物質(zhì)，m尸0或l，m尸2或l，R=(CH2)nl，n尸l6;X表示二胺類(lèi)物nh.nhch2nhnhch,或NHR1,，R^(CH2)n2，n2=l6;質(zhì)，為哌嗪、、——nh、nh、^)~ch2nh~CH3Y表示二胺類(lèi)物質(zhì)，為哌嗪、U、nh或NHR1,，R1=(CH2)n2，n2=l6;m表示聚合度，n表示聚合度。其它與具體實(shí)施方式十相同。具體實(shí)施方式十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十不同的是所述的三嗪系成炭-發(fā)泡劑的結(jié)構(gòu)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>。上述結(jié)構(gòu)式中n表示聚合度。其它與具體實(shí)施方式十相同,具體實(shí)施方式十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十不同的是所述的聚磷酸銨為高聚合度結(jié)晶n型的聚磷酸銨，結(jié)構(gòu)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>，其中聚合度論1500。其它與具體實(shí)施方式十相同。具體實(shí)施方式十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十不同的是阻燃協(xié)效劑為4A分子篩、二氧化硅、蒙脫土或有機(jī)蒙脫土。其它與具體實(shí)施方式十相同。具體實(shí)施方式十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是無(wú)鹵膨脹阻燃劑按重量份數(shù)由15-40份的三嗪系成炭-發(fā)泡劑、45-85份的聚磷酸銨(APP)和5-9份的阻燃協(xié)效劑組成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是無(wú)鹵膨脹阻燃劑按重量份數(shù)由15-55份的三嗪系成炭-發(fā)泡劑、60-85份的聚磷酸銨和3-13份的阻燃協(xié)效劑組成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是無(wú)鹵膨脹阻燃劑按重量份數(shù)由25-45份的三嗪系成炭-發(fā)泡劑、65-75份的聚磷酸銨和5-10份的阻燃協(xié)效劑組成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是無(wú)鹵膨脹阻燃劑按重量份數(shù)由30份的三嗪系成炭-發(fā)泡劑、70份的聚磷酸銨和8份的阻燃協(xié)效劑組成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是所述的加工助劑按重量份數(shù)由20-30份的抗氧劑1010、20-30份的N，N-乙撐雙硬脂酸酰胺EBS和30-50份的PE蠟組成。。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式二十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是所述的加工助劑按重量份數(shù)由30份的抗氧劑1010、30份的N，N-乙撐雙硬脂酸酰胺EBS和40份的PE蠟組成。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式二十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是所述的抗滴落劑為SN-3300抗滴落劑。其它與具體實(shí)施方式一相同。本實(shí)施方式所用的抗滴落劑為市售的廣州熵能聚合物有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為SN-3300的抗滴落劑。具體實(shí)施方式二十二本實(shí)施方式中對(duì)聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料的阻燃性能和力學(xué)性能和現(xiàn)有以納米氫氧化鋁(Al(OH)3)為阻燃劑的阻燃材料的阻燃性能和力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方法中氧指數(shù)測(cè)試按GB/T2406-1993《塑料燃燒性能試驗(yàn)方法——氧指數(shù)》進(jìn)行測(cè)試，垂直燃燒測(cè)試按GBT2408-1996《料燃燒性能試驗(yàn)方法——水平法和垂直法》進(jìn)行測(cè)試，拉伸強(qiáng)度測(cè)試按GB/T16421-1996《塑料拉伸性能小試樣試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，彎曲強(qiáng)度測(cè)試按GB/T16419-1996《塑料彎曲性能小試樣試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，試結(jié)果如表l、表2、表3和表4，表l、表2和表3中的CFA-1代表<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>，上述結(jié)構(gòu)式中n表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表1看出采用聚乙烯作為聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，氧指數(shù)僅為17.1-17.3，本發(fā)明的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，氧指數(shù)可達(dá)33.2，阻燃性能可達(dá)UL94標(biāo)準(zhǔn)的V0級(jí)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>由表2看出采用聚乙烯醋酸乙烯酯(EVA)作為聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，氧指數(shù)僅為19.0-19.5，本發(fā)明的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，氧指數(shù)可達(dá)36.5，阻燃性能可達(dá)UL94標(biāo)準(zhǔn)的V0級(jí)。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>由表4看出現(xiàn)有阻燃材料氧指數(shù)最高為22.5，氧指數(shù)小于27，阻燃性能僅僅可以達(dá)到UL94標(biāo)準(zhǔn)的VI級(jí)。權(quán)利要求1、一種聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其特征在于聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料按重量份數(shù)由65-80份的樹(shù)脂基復(fù)合材料、20-35份的無(wú)鹵膨脹阻燃劑、0.5-2.0份的加工助劑和0-1份的抗滴落劑組成。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其特征在于所述的樹(shù)脂基復(fù)合材料為聚乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯中的一種或兩者的共混物；樹(shù)脂基復(fù)合材料為共混物，樹(shù)脂基復(fù)合材料按重量份數(shù)由60-86重量份的聚乙烯與14-40重量份的聚乙烯醋酸乙烯酯組成。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其特征在于所述的聚乙烯為線型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯或高密度聚乙烯。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其特征在于所述的無(wú)鹵膨脹阻燃劑按重量份數(shù)由10-60份的三嗪系成炭-發(fā)泡劑、40-90份的聚磷酸銨和0-15份的阻燃協(xié)效劑組成。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其特征在于所述的三嗪系成炭-發(fā)泡劑的結(jié)構(gòu)式為N、、/N、_ln，結(jié)構(gòu)式中N(H)ml(ROH)m2表不f5'烷胺類(lèi)物質(zhì)，m產(chǎn)0或l，mf2或l，R=(CH2)nl，n尸l6;X表示二胺類(lèi)物質(zhì)，NH為哌嗪、CH2NH或NHR1,，R1=(CH2)n2，n2=l6;YNH表示二胺類(lèi)物質(zhì)，為哌嗪、-CH,NH或NHR/麗，R^(CH2)n2，n2=l6;m表示聚合度，n表示聚合度。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其特征在于所述的三嗪系成炭一發(fā)泡劑的結(jié)構(gòu)式為-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>,上述結(jié)構(gòu)式中n表示聚合度。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其特征在于所述的聚磷酸銨為高聚合度結(jié)晶n型的聚磷酸銨，結(jié)構(gòu)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>，其中聚合度論1500。8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其特征在于所述的阻燃協(xié)效劑為4A分子篩、二氧化硅、蒙脫土或有機(jī)蒙脫土。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其特征在于所述的加工助劑按重量份數(shù)由20-30份的抗氧劑1010、20-30份的N，N-乙撐雙硬脂酸酰胺EBS和30-50份的PE蠟組成。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，其特征在于所述的抗滴落劑為SN-3300抗滴落劑。全文摘要聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料，它涉及一種阻燃材料。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的阻燃劑在燃燒過(guò)程中釋放出毒性氣體的問(wèn)題。本發(fā)明材料按重量份數(shù)由65-80份的樹(shù)脂基復(fù)合材料、20-35份的無(wú)鹵膨脹阻燃劑、0.5-2.0份的加工助劑和0-1份的抗滴落劑組成。本發(fā)明材料中不含鹵族元素，燃燒后的產(chǎn)物無(wú)有毒氣體，與現(xiàn)有聚乙烯及其共聚物膨脹阻燃材料相比，本發(fā)明材料的氧指數(shù)可達(dá)30以上，阻燃性能可達(dá)UL94標(biāo)準(zhǔn)的V0級(jí)。文檔編號(hào)C08K13/02GK101407605SQ20081020953公開(kāi)日2009年4月15日申請(qǐng)日期2008年11月26日優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日發(fā)明者斌李,賀賈申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)