CN102504396A

CN102504396A - 膨胀阻燃剂

Info

Publication number: CN102504396A
Application number: CN2011103828195A
Authority: CN
Inventors: 孙义兴; 张腊生; 谭会良; 许建国; 廖郑洪; 李炳惠; 张华�; 李涛; 陈曲; 谢河彬
Original assignee: Chengdu Hengtong Optical Communication Co Ltd
Current assignee: Chengdu Hengtong Optical Communication Co Ltd
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明公开了一种生产膨胀阻燃剂的工艺，通过将配制好的IFR阻燃体系用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂进行活化处理，在高速混合机内加入相关助剂共同混合均匀，然后再加入基础材料PE再次混合均匀，最后通过双螺杆挤出机进行高温融熔混炼挤出造粒。

Description

膨胀阻燃剂

技术领域

本发明涉及一种制造膨胀阻燃剂的工艺，具体涉及一种生产合成化合物的膨胀阻燃剂工艺。

背景技术

广泛用于能量传输及信息传递的电线电缆，其外层均选用高分子合成材料，极易燃烧，且电线电缆因自身在传输能量中发热或因外部火灾而极易引起燃烧，从而引发火灾。在对阻燃产品的环境安全性和使用安全性要求日趋严格的情况下，低烟无卤阻燃材料的研制和使用成为国内外电线电缆的研发方向之一，而磷-铵类阻燃剂显示了其多方面的优越性能，成为今后发展的主要方向。但国内现在的低烟无卤阻燃处理技术均局限于通过氢氧化铝、氢氧化镁在高温条件下发生水分汽化降低材料表面温度，从而达到阻燃的要求，这就要求进行较大份量的填充，才能达到一定的阻燃效果，并且该方法的阻燃对于需保持长时间外部热源供热的材料达不到阻燃的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造膨胀阻燃剂的工艺，其特征在于：包括选用10％的APP；5％的沸石；35％的低密度聚乙烯；45％的高密度聚乙烯；5-15％的乙烯-醋酸乙烯弹性共聚物；3-6％的乙烯-辛烯弹性共聚物；0.5％的钛酸酯偶联剂，并且添加0.5％的硅烷偶联剂作为助剂。

具体实施方式

本发明选用高聚合度的聚磷酸铵(APP)作为阻燃体系的酸源使用，APP在高温条件下受热脱水生成聚磷酸或偏磷酸，可以作为强脱水剂与阻燃体系中的成炭物质发生脱水作用而形成单质碳层，通过气源所产生的不燃性气体的作用形成膨胀碳层起到隔绝空气、阻隔火源，达到阻燃的目的主要原料APP PB-423；沸石(ZEO)；低密度聚乙烯(LDPE)；高密度聚乙烯(HDPE)；乙烯-醋酸乙烯弹性共聚物(EVA)；乙烯-辛烯弹性共聚物(POE)；硅烷偶联剂(KH)；钛酸酯偶联剂(NDZ)。选择PB-423聚磷酸铵(APP)作为阻燃体系的成酸剂使用，再添加有成炭剂及发泡剂共同组成一个合理的IFR阻燃体系对聚乙烯材料进行阻燃处理。首先将配制好的IFR阻燃体系用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂进行活化处理，在高速混合机内加入相关助剂共同混合均匀，然后再加入基础材料PE再次混合均匀，最后通过双螺杆挤出机进行高温融熔混炼挤出造粒。

对IFR进行表面处理后，可以促进其在PE材料中的分散性，减少固体粉料的结团现象发生；采用硬酯酸对IFR进行表面处理后，IFR与材料的结合性能无显著改善，并使材料表面有出油现象，硬酯酸不适于进行IFR的表面处理；通过硅烷及钛酸酯偶联剂的处理，可以明显提高IFR在基础材料中的结合性能，这可能是由于硅烷及钛酸酯偶联剂包覆于阻燃剂表面，在基础材料与IFR间形成桥键作用，增强相互之间的结合性能；硅烷偶联剂对提高材料的拉伸强度极为明显，而对材料的断裂伸长率有一定作用，但钛酸酯偶联剂对提高材料的断裂伸长度有明显效果，而提高材料的拉伸强度不明显，综合考虑选择0.5％的硅烷偶联剂对IFR进行表面处理。为了使材料得到比较好的物理机械性能，除了需对IFR进行活化处理外，APP的粒度及水分对以上指标也有影响。根据试验分析认为IFR的粒度最好控制在15μm左右，而其水分应控制在0.1％～0.3％之间，APP、季戊四醇(PER)及三聚氰胺(MEL)组成一个合理的发泡膨胀阻燃IFR体系，在研究中固定IFR的添加量为w(IFR)＝35％，沸石(ZEO)的加入能够提高材料阻燃性能，考查ZEO的加入对材料阻燃性能的影响，同时对PE基础材料的种类进行选择，以求寻找一个合适的PE阻燃体系，对于基础材料LDPE及HDPE两种PE材料，通过添加相同份量的IFR，其阻燃性能相同，即对于同一种类型的聚合物材料IFR的加入具有相同的阻燃性能，相比而言LDPE材料的断裂伸长率高，但拉伸强度偏低，而HDPE材料拉伸强度大，断裂伸长率低；ZEO的加入有利于IFR阻燃性能的提高，分析原因认为因ZEO中含活性硅化合物，在高温及酸性环境下ZEO能够形成耐高温的硅化合物质，与IFR生成的炭物质在气源的作用下共同形成膨胀隔热层，增加阻燃效能，因此ZEO对IFR膨胀阻燃体系有协效作用，但ZEO的加入将造成材料物理性能的降低。通过综合考虑选择HDPE作为项目研究的基础材料，在阻燃处理中添加IFR量w(IFR)％＝35％，并加入5％的ZEO作为阻燃促进剂，使材料的极限氧指数达到28，垂直燃烧达到FV-0级要求。

由于其阻燃机理的特殊性，在助剂的选择和加工方法上需要进行合理的搭配，才能保证无卤膨胀型阻燃体系效率的发挥。通过研究可以得到下面的结论：1)通过表面处理可提高IFR在PE材料中的分散性能及结合性能，硬酯酸不适用于IFR的表面处理，可以使用有机硅烷偶联剂对其进行表面处理，用量选择IFR阻燃剂的0.5％为宜；2)IFR的粒度及含水量对材料的性能有影响，根据试验分析认为，IFR的粒度最好控制在15μm左右，而其水分应控制在0.1％～0.3％之间；3)ZEO的加入有利于提高IFR的阻燃性能，但对材料的物理性能有损害，因此在IFR阻燃PE的材料中应控制ZEO的添加量为5％为宜；4)为了提高材料的断裂伸长率，选择EVA对HDPE进行改性处理，可极大地提高产品的断裂伸长率，但拉伸强度有所下降；选择合适的材料加工方法，能够制得环保型的无卤膨胀阻燃PE电缆护套材料。

综上所述，本发明公开的膨胀阻燃材料，通过将配制好的IFR阻燃体系用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂进行活化处理，在高速混合机内加入相关助剂共同混合均匀，然后再加入基础材料PE再次混合均匀，最后通过双螺杆挤出机进行高温融熔混炼挤出造粒，使得阻燃性能、表面特性良好。

Claims

1.一种制造膨胀阻燃剂的工艺，其特征在于：包括选用10％的APP；5％的沸石；35％的低密度聚乙烯；45％的高密度聚乙烯；5-15％乙烯-醋酸乙烯弹性共聚物；3-6％的乙烯-辛烯弹性共聚物；0.5％的钛酸酯偶联剂，并且添加0.5％的硅烷偶联剂作为助剂。