CN100535043C - 一种线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种添加型复合阻燃材料，具体是将粉碎到100～5000目的坡缕石粉体、无卤阻燃剂、线性低密度聚乙烯以1∶1∶1～1∶25∶100的重量比充分混合，以常规密炼而成。本发明的复合阻燃材料具有良好的阻燃性能，经测定本发明的复合阻燃材料的氧指数可达到28以上，燃烧性能为UL94-1～UL94-0级。本发明以天然坡缕石及无卤阻燃剂为复合阻燃剂，在燃烧时不产生有毒气体，环保、无污染；无卤阻燃剂燃烧时在聚合物表面形成蓬松有孔封闭结构的炭层，此层可减弱聚合物与热源间的热量传递，并阻止气体扩散，具有阻燃、隔氧、消烟和防滴落四重功效。同时本发明生产工艺简单，原料来源广泛，价格低廉，从而大大降低了阻燃材料的成本，对阻燃材料的工业化生产有巨大的推动作用。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种以坡缕石为阻燃剂的添加型线性低密度聚乙烯复合阻燃材料。
背景技术
阻燃剂是一种能阻止材料引燃或抑制火焰传播的助剂，它是在20世纪50年代后期随高分子材料的需要而发展起来的。传统的阻燃剂，如我国仍然广泛使用的溴系阻燃剂，虽然具有优良的阻燃性，但是一旦发生火灾，由于热分解和燃烧，就会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性气体，从而妨碍救火和人员的疏散，并腐蚀仪器和设备。无机阻燃剂燃烧时发烟量低，且不产生有毒、腐蚀性气体，是目前正在研究和使用的最理想的阻燃剂。欧美和日本，无机系列阻燃材料已占所有阻燃产品的50％～70％，主要是Al(OH)3和Mg(OH)2为添加剂的阻燃材料，但这些添加剂的添加量大，恶化材料物理性能，在有些情况下不利于推广应用。
目前，高分子材料中使用的常规阻燃剂，占主导地位的还是卤系(如十溴联苯醚)、磷-卤系(含卤素的磷酸酯)阻燃剂。采用含有卤素的阻燃剂阻燃的高分子材料在燃烧时使烟、毒气和腐蚀性气体的生成大大增加，在使用过程中，必须加入氧化锑或锑酸钠作为协效剂，但锑资源也有限。无卤膨胀型阻燃剂是目前研究和开发的热门领域，其优点是低烟、低毒，并且具有高效阻燃作用，已经成功地应用于一些受热不结炭的聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等高分子材料中。
无卤膨胀型阻燃剂(IFR)是以C、N、P为核心的一类阻燃剂。IFR主要由三部分组成：第一，碳源(成炭剂)：一般为含碳丰富多官能团物质；第二，酸源(脱水剂)：一般为无机酸或在加热时能在原位生成酸的盐类；第三，气源(发泡剂)：一般为含氮的的多碳化合物。它不含卤素，也不采用氧化锑为协效剂。含有这类阻燃剂的高聚物受热时，成炭剂在酸源作用下脱水成炭，并在发泡剂分解的气体作用下，形成蓬松有孔封闭结构的炭层，此层可减弱聚合物与热源间的热量传递，并阻止气体扩散，聚合物由于没有足够的燃料和氧气，因而终止燃烧。
坡缕石晶体内有与其长度方向一致的微孔，孔内含有大量的阻燃元素镁，铝和不同性质的水，如结晶水、羟基结构水、沸石分子水和包结水等，这些水在高温下产生的水蒸气特别有利于彭鎨炭层的形成，并且坡缕石的多孔和中空结构对气体有着强吸附作用，中空隔热绝热能够阻断热的传递，这些特点使其具有良好的阻燃性能。坡缕石具有不挥发、价格低廉、兼有阻燃、抑烟和降低有毒气体的功能，所以是理想的无公害阻燃剂。
线性低密度聚乙烯，简称LLDPE，它是良好的热塑性塑料。LLDPE具有优良的柔韧性、透明性、耐候性、耐化学药品性以及与填料、色料的相容性。主要用于滚塑制品：中型或大型的厚壁中空及开口的具有复杂形状的部件；制造电线电缆料、薄膜、管材(燃气配管)、片材、家用电器部件和混合料。近年来世界各地对LLDPE的需求呈巨大上升趋势，就我国来说，需求量上升趋势明显，从1988年3kt增大到1998年的896kt。但LLDPE极易燃，限制了其在家电、建筑、建材、电缆绝缘等方面的应用，故在生产中LLDPE的阻燃性越来越引起人们的重视。线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料由于具有燃烧时烟雾少，生成的炭层能有效防止聚合物的熔滴等优点，故是一种理想的阻燃材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效、价廉、低毒、低烟、无环境污染的复合阻燃材料。
本发明的线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料，是将粉碎到100～5000目的坡缕石粉体、无卤阻燃剂、线性低密度聚乙烯以1∶1∶1～1∶25∶100的重量比充分混合，以常规密炼而成。
其中无卤阻燃剂为多聚磷酸铵、季戊四醇、二氧化硅中的至少一种。
当无卤阻燃剂为多聚磷酸铵与季戊四醇的混合物时，多聚磷酸铵与季戊四醇的重量比为1∶0.1～1∶25。
当无卤阻燃剂为季戊四醇与二氧化硅的混合物时，且季戊四醇与二氧化硅的重量比为1∶0.1～1∶25。
当无卤阻燃剂为多聚磷酸铵与二氧化硅中的混合物时，多聚磷酸铵与二氧化硅的重量比为1∶0.1～1∶25。
当无卤阻燃剂为多聚磷酸铵、季戊四醇、二氧化硅三者的混合物时，多聚磷酸铵、季戊四醇和二氧化硅的重量比为1∶0.1∶0.1～1∶25∶25。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的复合阻燃材料以天然坡缕石及无卤阻燃剂为复合阻燃剂，与具有良好热塑性能的线性低密度聚乙烯混合密炼而成，具有良好的阻燃性能。经测定本发明的复合阻燃材料的氧指数可达到28以上，燃烧性能为UL94-1～UL94-0级。
2、本发明以天然坡缕石及无卤阻燃剂为复合阻燃剂，在燃烧时不产生有毒气体，环保、无污染；同时，无卤阻燃剂燃烧时在聚合物表面形成一层蓬松炭状覆盖物，此层具有阻燃、隔氧、消烟和防滴落四重功效。
3、本发明的复合阻燃材料生产工艺简单，原料来源广泛，价格低廉，从而大大降低了阻燃材料的成本，对阻燃材料的工业化生产有巨大的推动作用。
具体实施方式
下面通过具体实例进一步说明线性低密度聚乙烯阻燃材料阻燃效果：
实施例1：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、多聚磷酸铵、线性低密度聚乙烯按1∶1∶1的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28，燃烧性能为UL94-1级。
实施例2：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、季戊四醇、线性低密度聚乙烯按1∶10∶50的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28.5，燃烧性能为UL94-1级。
实施例3：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、二氧化硅、线性低密度聚乙烯按1∶15∶100的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28.3，燃烧性能为UL94-1级。
实施例4：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、多聚磷酸铵与季戊四醇的混合物(其中多聚磷酸铵与季戊四醇的重量比为1∶0.1)、线性低密度聚乙烯按1∶1∶1的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28.3，燃烧性能为UL94-1级。
实施例5：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、多聚磷酸铵与季戊四醇的混合物(其中多聚磷酸铵与季戊四醇的重量比为1∶1)、线性低密度聚乙烯按1∶5∶10的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28.9，燃烧性能为UL94-1级。
实施例6：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、多聚磷酸铵与季戊四醇的混合物(其中多聚磷酸铵与季戊四醇的重量比为1∶15)、线性低密度聚乙烯按1∶8∶80的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到29，燃烧性能为UL94-1级。
实施例7：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、季戊四醇与二氧化硅的混合物(其中季戊四醇与二氧化硅的重量比为1∶0.1)、线性低密度聚乙烯按1∶1∶1的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到29.2，燃烧性能为UL94-1级。
实施例8：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、季戊四醇与二氧化硅的混合物(其中季戊四醇与二氧化硅的重量比为1∶1)、线性低密度聚乙烯按1∶10∶20的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28.1，燃烧性能为UL94-1级。
实施例9：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、季戊四醇与二氧化硅的混合物(其中季戊四醇与二氧化硅的重量比为1∶15)、线性低密度聚乙烯按1∶15∶10的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28.7，燃烧性能为UL94-1级。
实施例10：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、多聚磷酸铵与二氧化硅中的混合物(其中多聚磷酸铵与二氧化硅中的重量比为1∶0.1)、线性低密度聚乙烯按1∶1∶10的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28.4，燃烧性能为UL94-1级。
实施例11：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、多聚磷酸铵与二氧化硅中的混合物(其中多聚磷酸铵与二氧化硅中的重量比为1∶8)、线性低密度聚乙烯按1∶6∶60的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到30，燃烧性能为UL94-1级。
实施例12：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)，再将坡缕石粉体、多聚磷酸铵与二氧化硅中的混合物(其中多聚磷酸铵与二氧化硅中的重量比为1∶15)、线性低密度聚乙烯按1∶15∶100的重量比以机械掺混的方式充分混合，以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得坡线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到29.3，燃烧性能为UL94-1级。
实施例13：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)的粉体；再将多聚磷酸铵、季戊四醇、二氧化硅按1∶0.1∶0.1的重量比以机械掺混的方式充分混合成复合阻燃剂；然后坡缕石粉体、所得复合阻燃剂、线性低密度聚乙烯按1∶1∶1的重量比以机械掺混的方式充分混合，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到29.1，燃烧性能为UL94-1级。
实施例14：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)的粉体；再将多聚磷酸铵、季戊四醇、二氧化硅按1∶1∶5的重量比以机械掺混的方式充分混合成复合阻燃剂；然后坡缕石粉体、所得复合阻燃剂、线性低密度聚乙烯按1∶10∶20的重量比以机械掺混的方式充分混合，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到28.8，燃烧性能为UL94-1级。
实施例15：先将天然坡缕石精选后粉碎至100～5000目(颗粒度为0.26-2.00um)的粉体；再将多聚磷酸铵、季戊四醇、二氧化硅按1∶15∶15的重量比以机械掺混的方式充分混合成复合阻燃剂；然后坡缕石粉体、所得复合阻燃剂、线性低密度聚乙烯按1∶15∶100的重量比以机械掺混的方式充分混合，并以常规的注塑工艺在注塑机上注塑成型，得线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料。经测定，其氧指数可达到29.6，燃烧性能为UL94-1级。
Claims (1)
1、一种线性低密度聚乙烯添加型复合阻燃材料，其特征在于：是将粉碎到100～5000目的坡缕石粉体、无卤阻燃剂、线性低密度聚乙烯以1∶1∶1～1∶25∶100的重量比充分混合，以常规密炼而成；所述无卤阻燃剂为多聚磷酸铵与二氧化硅的混合物时，其中多聚磷酸铵与二氧化硅的重量比为1∶0.1～1∶25；所述无卤阻燃剂为季戊四醇与二氧化硅的混合物时，季戊四醇与二氧化硅的重量比为1∶0.1～1∶25；所述无卤阻燃剂为多聚磷酸铵、季戊四醇、二氧化硅的混合物时，多聚磷酸铵、季戊四醇、二氧化硅的重量比为1∶0.1∶0.1～1∶25∶25。
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