CN103923379A - 一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，属于材料制备方法技术领域；所要解决的技术问题为提供一种原材料易获得、可大规模生产且成本低的制备阻燃高分子复合材料的方法；采用的技术方案为：第一步，对硼泥进行物理化学处理；第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与其它阻燃剂按比例混合；第三步，向第二步得到的复合阻燃剂中加入表面活性剂；第四步，将第三步得到的表面处理后的复合阻燃剂与高分子复合粒料按比例经挤出机熔融混合，得到一种利用硼泥的阻燃高分子复合材料；本发明用于利用硼泥来制备阻燃高分子复合材料。

Description

一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法
技术领域
本专利发明了一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，属于材料制备方法技术领域。
背景技术
硼泥成分：(大概比例，因各厂家原材料和生产工艺不同而有差异。)TFe(全铁)：5～15％；B2O3：2～3％；MgO：32～40％；SiO2：15～25％；Na2O：0.2％；烧失率：20～25％。仅对其中镁元素而言，硼泥的排放就是对宝贵的镁资源的浪费。寻找适当的方法对硼泥中的镁元素加以综合回收利用，从而增加硼加工企业的总体效益，减少对环境的污染，目前已成为硼行业生产亟待解决的难题之一。利用硼泥制备氢氧化镁阻燃剂，经分析Mg(OH)2纯度在94％以上。氢氧化镁作为镁的一种重要无机盐化合物，用途十分广泛。尤其作为无机阻燃剂，它具有分解温度高、抑烟能力强、阻燃效果好、分解后不产生有毒有腐蚀性的物质等优点，近年来受到广泛的青睐，和众多科研人员的关注。
利用对硼泥中的氧化镁、氧化铝等组分进行高温煅烧处理，改变其晶型和分子组成，提高硼泥的活性。再将活性硼泥进行水合反应，生成耐高温组分和Mg(OH)2，增强硼泥的阻燃性能，得到硼泥阻燃剂。
选择合适的加工工艺将硼泥阻燃剂与其它阻燃剂(卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、硅系阻燃剂或无机阻燃剂)进行复配，制成复合阻燃剂，使硼泥阻燃剂和其它阻燃剂互相取长补短。将复合阻燃剂添加到高分子复合材料中，制备出阻燃高分子复合材料。硼泥阻燃剂与其它阻燃剂复合使用，可增强硼泥阻燃剂的性能，相应降低了在材料中的添加量，从而改善塑料制品的加工性能和物理机械性能。
发明内容
本发明克服现有的技术问题，所要解决的技术问题为提供一种原材料易获得、可大规模生产且成本低的制备阻燃高分子复合材料的方法。采用的技术方案为：第一步，对硼泥进行物理化学处理；第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与其它阻燃剂按比例混合；第三步，向第二步得到的复合阻燃剂中加入表面活性剂；第四步，将第三步得到的表面处理后的复合阻燃剂与高分子复合母料按比例经挤出机熔融混合，得到一种利用硼泥的阻燃高分子复合材料；本发明利用硼泥来制备阻燃高分子复合材料。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，按以下步骤进行：
第一步，对硼泥进行物理化学处理，所述物理化学处理是将硼泥在500～800℃下煅烧，然后将煅烧后硼泥与水的固液混合物在90～110℃下反应1～3小时，50～110℃烘干，得到物理化学处理后的硼泥；
第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与其它阻燃剂按质量份比为(1～20)∶1混合，利用高速搅拌机搅拌混合5～90分钟；
第三步，向第二步得到的复合阻燃剂中加入0.5～5％的表面活性剂，混合搅拌5～90分钟；
第四步，将第三步得到的表面处理后的复合阻燃剂与高分子复合粒料按质量份比为(10～50)∶20经挤出机熔融混合，得到一种利用硼泥的阻燃高分子复合材料。
第一步中所述硼泥的粒径D90为500～2500目。
第一步中所述反应，保持所述硼泥与水的固液混合物的温度为90～110℃，同时搅拌不停止，1～3小时后，停止搅拌，将所述的固液混合物在50～110℃下烘干，得到物理化学处理后的硼泥。
第二步中所述的其它阻燃剂状态或为液态或为固态，为卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、硅系阻燃剂、无机阻燃剂中的一种或几种的混合物。
第三步中所述的表面活性剂状态或为液态或为固态，为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、硬脂酸类偶联剂、有机硅偶联剂中的一种或几种的混合物。
第四步中所述的高分子复合材料为含PP、PE、EVA、PVC、ABS、HIPS、PA中的一种或几种的混合物。
第四步中所述的挤出机为双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。
硼泥是硼工业的废弃物，对环境危害很大，然而，硼泥中含有大量的镁元素，可用于制备氢氧化镁阻燃剂。因此，将硼泥通过物理化学处理后，与其它阻燃剂复配，不仅在阻燃高分子复合材料等领域有重要的应用前景，而且具有非常大的潜在经济价值。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明利用硼泥来制备阻燃高分子复合材料，所制备的高分子复合材料具有较好的阻燃性，也是硼泥的一种新的利用方法，同时，本发明在制备过程中要求设备简单，操作简便，经济价值高，容易实现大规模生产，因此，本发明在硼泥的综合利用、硼泥阻燃剂、阻燃高分子复合材料等领域有着很大的应用前景。
具体实施方式
实施例一：一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，按以下步骤进行。
第一步，将1250目的硼泥10kg在700℃下煅烧，然后将煅烧后硼泥与水的固液混合物在100℃下反应1小时，105℃烘干，得到物理化学处理后的硼泥；
第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与0.5kg800目的有机蒙脱石按质量份比混合，利用高速搅拌机搅拌混合10分钟，得复合阻燃剂；
第三步，向第二步得到的复合阻燃剂中加入0.5％的硅烷偶联剂，混合搅拌40分钟；
第四步，将第三步得到的表面处理后的复合阻燃剂与PP粒料按质量份比为20∶20经双螺杆挤出机熔融混合，得到一种利用硼泥的阻燃PP材料。
本实施例所得到阻燃PP材料的氧指数为27.1％。
实施例二：一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，按以下步骤进行。
第一步，将1250目的硼泥10kg在650℃下煅烧，然后将煅烧后硼泥与水的固液混合物在100℃下反应1.5小时，105℃烘干，得到物理化学处理后的硼泥；
第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与0.3kg聚二(苯氧基)磷腈混合，利用高速搅拌机搅拌混合35分钟，得复合阻燃剂；
第三步，向第二步得到的复合阻燃剂中加入3.5％的硬脂酸偶联剂，混合搅拌50分钟；
第四步，将第三步得到的表面处理后的复合阻燃剂与PE粒料按质量份比为30∶60经双螺杆挤出机熔融混合，得到一种利用硼泥的阻燃PE材料。
本实施例所得到阻燃PE材料的氧指数为27.7％。
实施例三：一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，按以下步骤进行。
第一步，将800目的硼泥10kg在800℃下煅烧，然后将煅烧后硼泥与水的固液混合物在100℃下反应2小时，105℃烘干，得到物理化学处理后的硼泥；
第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与0.1kg SFR-100阻燃剂混合，利用高速搅拌机搅拌混合50分钟，得复合阻燃剂；
第三步，向第二步得到的复合阻燃剂中加入1.5％的硅烷偶联剂，混合搅拌15分钟；
第四步，将第三步得到的表面处理后的复合阻燃剂与PP粒料按质量份比为40∶60经双螺杆挤出机熔融混合，得到一种利用硼泥的阻燃PP材料。
本实施例所得到阻燃PP材料的氧指数为27.4％。

Claims (7)

1.一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，其特征在于按以下步骤进行：
第一步，对硼泥进行物理化学处理，所述物理化学处理是将硼泥在500～800℃下煅烧，然后将煅烧后硼泥与水的固液混合物在90～110℃下反应1～3小时，50～110℃烘干，得到物理化学处理后的硼泥；
第二步，将第一步得到的处理后的硼泥与其它阻燃剂按质量份比为(1～20)∶1混合，利用高速搅拌机搅拌混合5～90分钟，得复合阻燃剂；
第三步，向第二步得到的复合阻燃剂中加入0.5～5％的表面活性剂，混合搅拌5～90分钟；
第四步，将第三步得到的表面处理后的复合阻燃剂与高分子复合粒料按质量份比为(10～50)：20经挤出机熔融混合，得到一种利用硼泥的阻燃高分子复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，其特征在于：第一步中所述硼泥的粒径D90为500～2500目。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，其特征在于：第一步中所述反应，保持所述硼泥与水的固液混合物的温度为90～110℃，同时搅拌不停止，1～3小时后，停止搅拌，将所述的固液混合物在50～110℃下烘干，得到物理化学处理后的硼泥。
4.根据权利要求1所述的一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，其特征在于：第二步中所述的其它阻燃剂状态或为液态或为固态，为卤系阻燃剂、有机磷系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、硅系阻燃剂、无机阻燃剂中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，其特征在于：第三步中所述的表面活性剂状态或为液态或为固态，为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、硬脂酸类偶联剂、有机硅中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，其特征在于：第四步中所述的高分子复合粒料为PP、PE、EVA、PVC、ABS、HIPS、PA中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1或6所述的一种利用硼泥制备阻燃高分子复合材料的方法，其特征在于：第四步中所述的挤出机为双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。
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