CN104177693A - 一种无卤阻燃聚乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤阻燃聚乙烯材料及其制备方法，属于高分子材料领域。一种无卤阻燃聚乙烯材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：聚乙烯树脂70-85份；无卤阻燃剂20-25份；纳米氧化锌8-10份碳酸钙10-12份；抗氧剂1-2份；偶联剂0.5-0.8份；增塑剂1-3份。并公开了其制备方法。本发明通过在聚乙烯树脂中加入新型高效无卤阻燃体系，赋予了材料良好的阻燃性能的同时又保持良好的机械性能。

Description

一种无卤阻燃聚乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地说，涉及一种无卤阻燃聚乙烯材料及其制备方法。 
背景技术
聚乙烯(PE)是一种质轻、无毒、具有优越的电绝缘、耐化学腐蚀性能的热塑性塑料，广泛应用于电气等行业。但PE耐燃性差，制作的电缆在高压、发热、放电等条件下，很容易燃烧引起火灾，所以人们对PE塑料进行阻燃处理，使之达到难燃。由于卤系阻燃剂处理的聚乙烯燃烧时会释放出大量烟雾和有毒、腐蚀性的气体，造成二次危害，因此人们对使用于电缆的高聚物的安全性提出了新要求，不仅要有良好的阻燃性，而且燃烧时烟雾和有毒气体的产生量应尽量减少。为此开发燃烧时不产生有毒气体的低烟、无毒、无腐蚀的无卤阻燃电缆材料越来越引起人们的重视。 
经检索，中国专利ZL 201110418150.0，发明名称：无卤阻燃聚乙烯塑料，该申请案中的聚乙烯材料包括包括以下组份：HDPE 100份、EVA 20-50份、十二烷基硫酸钠5-15份、阻燃剂20-50份、有机锡稳定剂2.5-8.5份、氨基硅油1-5份、抗氧化剂1.5-5份、石蜡1-5份、硬脂酸锌1-5份、硬脂酸1-3份。虽然该技术方案实现了无卤阻燃，但是该聚乙烯塑料适用于装饰塑料，并不适用于电缆材料。 
发明内容
1、要解决的技术问题 
本发明的目的是提供一种无卤阻燃聚乙烯材料及其制备方法，该聚乙烯材料具有优异的阻燃性能以及机械性能，且本发明克服了传统卤系阻燃聚乙烯材料对环境的污染和对人体的危害，无毒绿色环保。 
2、技术方案 
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 
一种无卤阻燃聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分： 
更进一步地，所述的无卤阻燃剂为质量比为4.5:3:1-6:3:1的氢氧化镁、氢氧化铝和聚硅硼氧烷的组合物，氢氧化镁和氢氧化铝的粒径为0.5-10微米。 
更进一步地，所述的聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯树脂。 
更进一步地，所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。 
更进一步地，所述的增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂或柠檬酸酯类增塑剂。 
更进一步地，所述的抗氧剂为抗氧剂1010。 
一种无卤阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤： 
步骤一，无卤阻燃剂预处理，将氢氧化镁和氢氧化铝在二甲苯中搅拌分散，按配方加入聚硅硼氧烷升温至135℃-140℃处理2h后结束，离心分离除去二甲苯得白色产物，将其在75℃-80℃条件下干燥至恒重，得预处理的无卤阻燃剂，氢氧化镁、氢氧化铝和聚硅硼氧烷的质量比为4.5:3:1-6:3:1。 
步骤二，取以下重量份数的聚乙烯树脂70-85份；无卤阻燃剂20-25份；纳米氧化锌8-10份；碳酸钙10-12份；抗氧剂1-2份；偶联剂0.5-0.8份；增塑剂1-3份，在110℃-130℃高速混合10-20分钟后在190℃-210℃的加工温度下经双螺杆挤出机挤出造粒。 
3、有益效果 
与现有技术相比，本发明具备以下显著效果： 
(1)本发明通过在聚乙烯树脂中加入新型高效无卤阻燃体系，赋予了材料良好的阻燃性能的同时又保持良好的机械性能。 
(2)本发明克服了传统卤系阻燃聚丙烯材料对环境的污染和对人体的危害，无毒绿色环保。 
(3)本发明由于在同样阻燃效果的情况下使用较低含量的阻燃剂，从而降低了整个体系的材料成本。 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。 
实施例1 
一种无卤阻燃聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分： 
一种无卤阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤： 
步骤一，无卤阻燃剂预处理，将氢氧化镁和氢氧化铝在二甲苯中搅拌分散，按配方加入聚硅硼氧烷升温至135℃-140℃处理2h后结束，离心分离除去二甲苯得白色产物，将其在75℃-80℃条件下干燥至恒重，得预处理的无卤阻燃剂，氢氧化镁、氢氧化铝和聚硅硼氧烷的质量比为4.5:3:1。 
步骤二，取以下重量份数的聚乙烯树脂70份；无卤阻燃剂20份；纳米氧化锌8份；碳酸钙10份；抗氧剂1份；硅烷偶联剂0.5份；邻苯二甲酸酯类增塑剂1份，在110℃-130℃高速混合10-20分钟后在190℃-210℃的加工温度下经双螺杆挤出机挤出造粒。 
实施例2 
一种无卤阻燃聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分： 
一种无卤阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤： 
步骤一，无卤阻燃剂预处理，将氢氧化镁和氢氧化铝在二甲苯中搅拌分散，按配方加入聚硅硼氧烷升温至135℃-140℃处理2h后结束，离心分离除去二甲苯得白色产物，将其在75℃-80℃条件下干燥至恒重，得预处理的无卤阻燃剂，氢氧化镁、氢氧化铝和聚硅硼氧烷的质量比为6:3:1。 
步骤二，取以下重量份数的聚乙烯树脂85份；无卤阻燃剂25份；纳米氧化锌10份；碳酸钙12份；抗氧剂2份；钛酸酯偶联剂0.8份；柠檬酸酯类增塑剂3份，在110℃-130℃高速混合10-20分钟后在190℃-210℃的加工温度下经双螺杆挤出机挤出造粒。 
实施例3 
一种无卤阻燃聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分： 
一种无卤阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤： 
步骤一，无卤阻燃剂预处理，将氢氧化镁和氢氧化铝在二甲苯中搅拌分散，按配方加入聚硅硼氧烷升温至135℃-140℃处理2h后结束，离心分离除去二甲苯得白色产物，将其在75℃-80℃条件下干燥至恒重，得预处理的无卤阻燃剂，氢氧化镁、氢氧化铝和聚硅硼氧烷的质量比为5:3:1。 
步骤二，取以下重量份数的聚乙烯树脂80份；无卤阻燃剂20份；纳米氧化锌9份；碳酸钙11份；抗氧剂1.5份；钛酸酯偶联剂0.6份；柠檬酸酯类增塑剂1.5份，在110℃-130℃高速混合10-20分钟后在190℃-210℃的加工温度下经双螺杆挤出机挤出造粒。 
实施例4 
一种无卤阻燃聚乙烯材料，包括以下重量份数的组分： 
一种无卤阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤： 
步骤一，无卤阻燃剂预处理，将氢氧化镁和氢氧化铝在二甲苯中搅拌分散，按配方加入聚硅硼氧烷升温至135℃-140℃处理2h后结束，离心分离除去二甲苯得白色产物，将其在75℃-80℃条件下干燥至恒重，得预处理的无卤阻燃剂，氢氧化镁、氢氧化铝和聚硅硼氧烷的质量比为5.5:3:1。 
步骤二，取以下重量份数的聚乙烯树脂75份；无卤阻燃剂25份；纳米氧化锌10份；碳酸钙12份；抗氧剂1份；钛酸酯偶联剂0.7份；柠檬酸酯类增塑剂2份，在110℃-130℃高速混合10-20分钟后在190℃-210℃的加工温度下经双螺杆挤出机挤出造粒。 
对实施例1-4产品的性能进行检测，检测结果如下表： 
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度(MPa) 20 21 20 20
断裂伸长率(％) 57 59 58 55
氧指数(％) 28 29 30 29
结果分析：通过上表可以看出，添加了本发明的无卤阻燃剂能使聚乙烯的氧指数达到28％以上，可以有效地提高聚乙烯材料的阻燃性能，同时测试结果还可以看出，本发明的无卤阻燃剂与其它助剂的相互配合的加入，聚乙烯材料还能保持良好的机械性能。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种无卤阻燃聚乙烯材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
2.如权利要求1所述的一种无卤阻燃聚乙烯材料，其特征在于，所述的无卤阻燃剂为质量比为4.5:3:1-6:3:1的氢氧化镁、氢氧化铝和聚硅硼氧烷的组合物，氢氧化镁和氢氧化铝的粒径为0.5-10微米。
3.如权利要求1所述的一种无卤阻燃聚乙烯材料，其特征在于，所述的聚乙烯树脂为线性低密度聚乙烯树脂。
4.如权利要求1所述的一种无卤阻燃聚乙烯材料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
5.如权利要求1所述的一种无卤阻燃聚乙烯材料，其特征在于，所述的增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂或柠檬酸酯类增塑剂。
6.如权利要求1所述的一种无卤阻燃聚乙烯材料，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010。
7.一种无卤阻燃聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，无卤阻燃剂预处理，将氢氧化镁和氢氧化铝在二甲苯中搅拌分散，按配方加入聚硅硼氧烷升温至135℃-140℃处理2h后结束，离心分离除去二甲苯得白色产物，将其在75℃-80℃条件下干燥至恒重，得预处理的无卤阻燃剂，氢氧化镁、氢氧化铝和聚硅硼氧烷的质量比为4.5:3:1-6:3:1。
步骤二，步骤二，取以下重量份数的聚乙烯树脂70-85份；无卤阻燃剂20-25份；纳米氧化锌8-10份；碳酸钙10-12份；抗氧剂1-2份；偶联剂0.5-0.8份；增塑剂1-3份，在110℃-130℃高速混合10-20分钟后在190℃-210℃的加工温度下经双螺杆挤出机挤出造粒。
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