CN101434723A - 抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物 - Google Patents

Abstract

一种抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物，其组成成分的重量份数为：超高分子量聚乙烯50～85份，聚磷酸铵5～30份，三聚氰胺及其衍生物2～20份，多羟基化合物2～30份，膦酸酯0.5～20份，包覆红磷0.5～20份，抗静电剂0.1～10份，流动改性剂0.1～10份，分散剂0.05～10份，偶联剂0.03～5份，抗氧剂0.02～5份。本发明的组合物不含卤素，阻燃性和抗静电性好，并且不影响超高分子量聚乙烯具有的优良耐磨性、耐老化性及耐腐蚀性等特点，能满足以塑代钢产品的多方面使用。

Description

抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物

技术领域

本发明涉及到无卤阻燃剂领域和聚合物改性加工领域，具体地说是涉及到一种抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料的高分子量特性，使它具有了耐磨损性能好、抗冲击强度高以及自润滑和不易粘附等普通聚乙烯和其他工程塑料无可比拟的优良特性，在纺织、采矿、化工、包装、机械、建筑、电气、医疗、体育等领域获得了广泛的应用，同时，还被大量应用于核能和兵器领域。但是，在一些具有特殊要求的应用场所，UHMWPE的应用受到了限制。

UHMWPE的体积电阻率非常高，为1×10¹⁷～1×10¹⁸Ω·cm，可作为良好的电气绝缘材料。但是，由于其表面经摩擦后易产生静电，所以在用其作为非电气绝缘材料时，就要对其进行抗静电改性。现有技术中有相当数量的这方面的研究报道。

UHMWPE还具有一种与普通聚乙烯一样难以克服的缺陷，就是阻燃性很差，它的氧指数(OI)只有17.5。当氧指数小于21时，聚烯烃就属于易燃塑料。所以，UHMWPE的阻燃性差也大大限制了它的广泛应用和发展。

当前，对聚乙烯的阻燃改性一直是研究的热点，但对UHMEPE的阻燃改性的研究却很少。传统的UHMEPE阻燃剂为卤素阻燃剂和三氧化锑复配，阻燃性比较好，但在燃烧时会产生大量的有害气体，严重危害人类和环境的安全。随着环保政策的不断出台和实施，无卤阻燃UHMEPE的研究即将成为一个新的研究方向，以便满足市场的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物，该组合物不仅具有优良的综合性能，不含任何有害元素，并且阻燃性和抗静电性都比较好。

本发明是通过以下技术方案来实现的。本发明的一种抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯材料组合物，其组成的重量份数为：超高分子量聚乙烯50～85份，聚磷酸铵5～30份，三聚氰胺及其衍生物2～20份，多羟基化合物2～30份，膦酸酯0.5～20份，包覆红磷0.5～20份，抗静电剂0.1～10份，流动改性剂0.1～10份，分散剂0.05～10份，偶联剂0.03～5份，抗氧剂0.02～5份。

所述的超高分子量聚乙烯是基体粘均分子量为150～650万的超高分子量聚乙烯。

所述的三聚氰胺及其衍生物是三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、双季戊四醇三磷酸酯三聚氰胺盐或磷酸双季戊四醇酯三聚氰胺盐中的一种或几种。

所述的多羟基化合物是季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、甘露醇、木糖醇、蔗糖、淀粉、糊精、纤维素及其衍生物、聚酰胺、酚醛树脂或聚氨酯中的一种或几种。

所述的膦酸酯是三苯基膦酸酯、间苯二酚双膦酸酯、双酚A二(二苯基)膦酸酯、双酚A二(甲苯基)膦酸酯、1，4-哌嗪二膦酸酯、环己基亚氨基二苯基膦酸酯、十二烷基二苯基膦酸酯、2-乙基己基二苯基膦酸酯或苯基二(4-氨基苯基)膦酸酯中的一种或几种。

所述的包覆红磷是红磷含量大于85％，着火点大于320℃，粒度在10～40μm。

所述的抗静电剂是炭黑、碳纤维、石墨、石墨纤维、玻璃空心微珠或陶瓷微珠中的一种或几种。

所述的流动改性剂是高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、乙烯/丙烯/二烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或氢化石油树脂中的一种或几种。

所述的分散剂是硬脂酸、硬脂酸钙、液体石蜡、聚乙烯蜡或硅油中的一种或几种。

所述的偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或其它偶联剂中的一种。

所述的硅烷偶联剂是乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(1，2-环丙氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种。

所述的钛酸酯偶联剂是三硬脂酰基钛酸异丙酯、三油酰基钛酸异丙酯、三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯或四辛氧基钛二{二(十三烷基亚磷酸酯)}中的一种。

所述的其它偶联剂是焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯偶联剂、甲基丙烯酸氯化络合物或配位型稀土金属高碳有机聚合物等中的一种。

所述的抗氧剂是四{3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯酚)丙酸}季戊四醇酯、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯酚)、4’4-硫代双(6-叔丁基邻甲酚)、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-月桂酰基-对-氨基苯酚、4’4-(二羟基-3，3’，5，5’-四叔丁基联苯)或1，3，5-三{β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基}六氢均三嗪中的一种。

本发明的抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物不含卤素，具有优异的阻燃性和抗静电性，且不影响超高分子量聚乙烯的优良耐磨性、耐老化性及耐腐蚀性等特点。

本发明的组合物质量指标能够达到：

燃烧性能UL-94：V-0；

氧指数：26～29；

表面电阻率：4×10⁶～8.5×10⁷Ω；

体积电阻率：9×10⁵～5.4×10⁷Ωcm；

冲击强度：130.2～152.1kJ·m^-2。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的内容进行详细说明，但是，实施例不是对本发明的限制。

实施例1～12和对比例1和2所述的组合物按下述方法制备，其各组分的添加量按表1所示，表1所列各组分添加量数值都为重量份数。制备成的抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物的各性能指标也列于表1。

抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物的制备：

将聚磷酸铵、三聚氰胺及其衍生物、多羟基化合物、膦酸酯先按比例配料，然后高速混合均匀，再加入一定量的超高分子量聚乙烯、包覆红磷、抗静电剂、流动改性剂、分散剂、偶联剂和抗氧剂，再高速混合，再经过熔融压制、冷压、保压自然冷却、脱模等工序，制成抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物样条，测试其性能。

实施例13～26所述的组合物也按上述方法制备，其各组分的添加量按表2所示，表2所列各组分添加量数值都为重量份数。制备成的抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物的各性能指标也列于表2。

Claims (10)

1.一种抗静电无卤阻燃超高分子量聚乙烯组合物，其特征在于：该组合物成分的重量份数为：超高分子量聚乙烯50～85份，聚磷酸铵5～30份，三聚氰胺及其衍生物2～20份，多羟基化合物2～30份，膦酸酯0.5～20份，包覆红磷0.5～20份，抗静电剂0.1～10份，流动改性剂0.1～10份，分散剂0.05～10份，偶联剂0.03～5份，抗氧剂0.02～5份。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的超高分子量聚乙烯是基体粘均分子量为150～650万的超高分子量聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的三聚氰胺及其衍生物是三聚氰胺、三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、双季戊四醇三磷酸酯三聚氰胺盐或磷酸双季戊四醇酯三聚氰胺盐中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的多羟基化合物是季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、甘露醇、木糖醇、蔗糖、淀粉、糊精、纤维素及其衍生物、聚酰胺、酚醛树脂或聚氨酯中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的膦酸酯是三苯基膦酸酯、间苯二酚双膦酸酯、双酚A二(二苯基)膦酸酯、双酚A二(甲苯基)膦酸酯、1，4-哌嗪二膦酸酯、环己基亚氨基二苯基膦酸酯、十二烷基二苯基膦酸酯、2-乙基己基二苯基膦酸酯或苯基二(4-氨基苯基)膦酸酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的抗静电剂是炭黑、碳纤维、石墨、石墨纤维、玻璃空心微珠或陶瓷微珠中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的流动改性剂是高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、乙烯/丙烯/二烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或氢化石油树脂中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的分散剂是硬脂酸、硬脂酸钙、液体石蜡、聚乙烯蜡或硅油中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或其它偶联剂中的一种。

10.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的抗氧剂是四{3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯酚)丙酸}季戊四醇酯、1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯酚)、4’4-硫代双(6-叔丁基邻甲酚)、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、N-月桂酰基-对-氨基苯酚、4’4-二羟基-3，3’，5，5’-四叔丁基联苯)或1，3，5-三{β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基}六氢均三嗪中的一种。