CN107189160A - 一种阻燃聚乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃聚乙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃聚乙烯材料及其制备方法，该聚乙烯材料包括如下重量份的原料：聚乙烯50‑80份、甲壳素15‑26份、凹凸棒石粘土5‑10份、二氧化钛3‑6份、硅酸铝1‑3份、抗氧剂0.6‑1.5份、阻燃剂2‑6份、成炭剂0.8‑1.6份。所述材料的制备方法采用熔融共混、热拉伸、定型的工艺。本发明的阻燃聚乙烯材料，各成分安全无毒，复配合成后的材料阻燃性能优良，氧指数高，低密度，光泽度好，适合作为电力设备的表面涂层。

Description

一种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技术领域，具体涉及一种阻燃聚乙烯材料及其制备方法。
背景技术
阻燃材料是能够抑制或者延滞燃烧而自己并不容易燃烧的材料，广泛应用于服装、石油、化工、冶金、造船、消防、国防等领域。目前阻燃材料主要有有机阻燃材料和无机阻燃材料。有机阻燃材料是以溴系、氮系和红磷及化合物为代表的一类阻燃剂，无机阻燃材料主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、硅系等阻燃体系。一般来讲有机阻燃具有很好的亲和力，在塑料中添加使用，溴系阻燃剂在有机阻燃体系中占据绝对优势。
聚乙烯是五大工程塑料之一，其作为一种通用塑料，具有质量轻、易于加工成型、耐热、耐腐蚀、机械性能好等优点，应用十分广泛，然而聚乙烯遇火极易燃烧，而且发热量高、燃烧速度快，并有发烟等现象，因而应用领域到了限制。在电气领域，很多设备都需要阻燃材料作为涂层和表层材料。因此，可以对聚乙烯进行适当的改性，提高其阻燃抗氧性能，扩大应用领域。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种阻燃聚乙烯材料及其制备方法，该聚乙烯材料阻燃性能优良，氧指数高，光泽度好，适合作为电力设备的表面涂层。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种阻燃聚乙烯材料，包括如下重量份的原料：聚乙烯50-80份、甲壳素15-26份、凹凸棒石粘土5-10份、二氧化钛3-6份、硅酸铝1-3份、抗氧剂0.6-1.5份、阻燃剂2-6份、成炭剂0.8-1.6份。
优选地，所述聚乙烯材料包括如下重量份的原料：聚乙烯60份、甲壳素20份、凹凸棒石粘土8份、二氧化钛5份、硅酸铝1份、抗氧剂0.8份、阻燃剂3份、成炭剂1.2份。
优选地，所述抗氧剂选自2, 6-三季丁基-4-甲基苯酚、双（3, 5-三季丁基-4-羟基苯基）硫醚、抗氧剂TNP、抗氧剂1076、抗氧剂164中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述阻燃剂选自多聚磷酸胺、密胺聚磷酸盐、季戊四醇二磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐、四溴苯酚中的一种或两种以上的组合。
优选地，所述成炭剂选自季戊四醇、山梨醇、淀粉、木质素、聚碳酸酯中的一种或两种以上的组合。
本发明还提供了上述阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）凹凸棒石粘土的纯化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍质量的纯化水，搅拌10-20分钟后，离心分离3-5分钟，过滤，将滤饼烘干得到纯化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：将纯化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲壳素、二氧化钛、硅酸铝加入到高速混合机中，升温至90-100℃熔融共混，再加入抗氧剂、阻燃剂、成炭剂，升温至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：将熔融共混的混合物加热成纺丝液，脱气处理，再进行熔融纺丝、
冷却、热拉伸和热定型得到该聚乙烯材料。
优选地，所述步骤（2）高速混合机的转速为600-800 rpm/min。
优选地，所述步骤（3）纺丝液温度为120-130℃，热拉伸温度为130-135℃，热定型温度为155-165℃，牵伸比例为200％-250％。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的阻燃聚乙烯材料，各成分安全无毒，复配合成后的材料阻燃性能优良，氧指数高，低密度，光泽度好，适合作为电力设备的表面涂层。
（2）本发明的阻燃聚乙烯材料以聚乙烯为主要成分，加入了强吸附性能的黏合剂甲壳素和凹凸棒石粘土，低导热、抗氧的二氧化钛、硅酸铝，复配以常用的抗氧剂、阻燃剂、成炭剂，加工成型后的材料具有高流动性、高抗冲击度的优异力学性能。
（3）本发明的阻燃聚乙烯材料的制备方法简单，适合大规模生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1.
本实施例的聚乙烯材料包括如下重量份的原料：
聚乙烯 60份；
甲壳素 20份；
凹凸棒石粘土 8份；
二氧化钛 5份；
硅酸铝 1份；
抗氧剂TNP 0.8份；
四溴苯酚 3份；
山梨醇 1.2份。
本实施例阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）凹凸棒石粘土的纯化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍质量的纯化水，搅拌10-20分钟后，离心分离3-5分钟，过滤，将滤饼烘干得到纯化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：将纯化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲壳素、二氧化钛、硅酸铝加入到高速混合机中，搅拌速度600 rpm/min，升温至90-100℃熔融共混，再加入抗氧剂TNP、四溴苯酚、山梨醇，升温至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：将熔融共混的混合物加热成纺丝液，脱气处理，再进行熔融纺丝、
冷却、热拉伸和热定型得到该聚乙烯材料。其中，纺丝液温度为120℃，热拉伸温度为130℃，热定型温度为155℃，牵伸比例为200％。
实施例2.
本实施例的聚乙烯材料包括如下重量份的原料：
聚乙烯 50份；
甲壳素 16份；
凹凸棒石粘土 6份；
二氧化钛 3份；
硅酸铝 1份；
2, 6-三季丁基-4-甲基苯酚 0.8份；
季戊四醇二磷酸酯 2份；
季戊四醇 1份。
本实施例阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）凹凸棒石粘土的纯化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍质量的纯化水，搅拌10-20分钟后，离心分离3-5分钟，过滤，将滤饼烘干得到纯化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：将纯化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲壳素、二氧化钛、硅酸铝加入到高速混合机中，搅拌速度700 rpm/min，升温至90-100℃熔融共混，再加入2, 6-三季丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇二磷酸酯、季戊四醇，升温至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：将熔融共混的混合物加热成纺丝液，脱气处理，再进行熔融纺丝、
冷却、热拉伸和热定型得到该聚乙烯材料。其中，纺丝液温度为122℃，热拉伸温度为130℃，热定型温度为158℃，牵伸比例为210％。
实施例3.
本实施例的聚乙烯材料包括如下重量份的原料：
聚乙烯 56份；
甲壳素 18份；
凹凸棒石粘土 8份；
二氧化钛 3份；
硅酸铝 2份；
双（3, 5-三季丁基-4-羟基苯基）硫醚 1.2份；
多聚磷酸胺 4份；
木质素 1.2份。
本实施例阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）凹凸棒石粘土的纯化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍质量的纯化水，搅拌10-20分钟后，离心分离3-5分钟，过滤，将滤饼烘干得到纯化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：将纯化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲壳素、二氧化钛、硅酸铝加入到高速混合机中，搅拌速度600-800 rpm/min，升温至90-100℃熔融共混，再加入双（3, 5-三季丁基-4-羟基苯基）硫醚、多聚磷酸胺、木质素，升温至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：将熔融共混的混合物加热成纺丝液，脱气处理，再进行熔融纺丝、
冷却、热拉伸和热定型得到该聚乙烯材料。其中，纺丝液温度为126℃，热拉伸温度为132℃，热定型温度为162℃，牵伸比例为240％。
实施例4.
本实施例的聚乙烯材料包括如下重量份的原料：
聚乙烯 65份；
甲壳素 20份；
凹凸棒石粘土 8份；
二氧化钛 5份；
硅酸铝 1份；
抗氧剂1076 0.8份；
密胺聚磷酸盐 5份；
淀粉 1.4份。
本实施例阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）凹凸棒石粘土的纯化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍质量的纯化水，搅拌10-20分钟后，离心分离3-5分钟，过滤，将滤饼烘干得到纯化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：将纯化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲壳素、二氧化钛、硅酸铝加入到高速混合机中，搅拌速度600-800 rpm/min，升温至90-100℃熔融共混，再加入抗氧剂1076、密胺聚磷酸盐、淀粉，升温至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：将熔融共混的混合物加热成纺丝液，脱气处理，再进行熔融纺丝、
冷却、热拉伸和热定型得到该聚乙烯材料。其中，纺丝液温度为130℃，热拉伸温度为135℃，热定型温度为165℃，牵伸比例为250％。
实施例5.
本实施例的聚乙烯材料包括如下重量份的原料：
聚乙烯 78份；
甲壳素 22份；
凹凸棒石粘土 8份；
二氧化钛 3份；
硅酸铝 3份；
抗氧剂164 1.3份；
三聚氰胺氰尿酸盐 6份；
聚碳酸酯 1.6份。
本实施例阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）凹凸棒石粘土的纯化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍质量的纯化水，搅拌10-20分钟后，离心分离3-5分钟，过滤，将滤饼烘干得到纯化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：将纯化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲壳素、二氧化钛、硅酸铝加入到高速混合机中，搅拌速度600-800 rpm/min，升温至90-100℃熔融共混，再加入抗氧剂164、三聚氰胺氰尿酸盐、聚碳酸酯，升温至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：将熔融共混的混合物加热成纺丝液，脱气处理，再进行熔融纺丝、
冷却、热拉伸和热定型得到该聚乙烯材料。其中，纺丝液温度为130℃，热拉伸温度为135℃，热定型温度为165℃，牵伸比例为250％。
实施例6.
性能测试：对上述实施例1-5制备的聚乙烯材料进行了氧指数、导热系数、阻燃等级的测量，其中，阻燃测试标准为 GB/T5464-1999，导热系数测定标准为 GB/ T10294-2008
由上表可以看出，本发明实施例的聚乙烯材料氧指数较高，阻燃等级均达到了高标准的A1等级，导热系数较小，说明该材料阻燃、隔热性能优良，适合作为电力设备的表面涂层。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种阻燃聚乙烯材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：聚乙烯50-80份、甲壳素15-26份、凹凸棒石粘土5-10份、二氧化钛3-6份、硅酸铝1-3份、抗氧剂0.6-1.5份、阻燃剂2-6份、成炭剂0.8-1.6份。
2.根据权利要求1所述的阻燃聚乙烯材料，其特征在于，所述聚乙烯材料包括如下重量份的原料：聚乙烯60份、甲壳素20份、凹凸棒石粘土8份、二氧化钛5份、硅酸铝1份、抗氧剂0.8份、阻燃剂3份、成炭剂1.2份。
3.根据权利要求1所述的阻燃聚乙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂选自2, 6-三季丁基-4-甲基苯酚、双（3, 5-三季丁基-4-羟基苯基）硫醚、抗氧剂TNP、抗氧剂1076、抗氧剂164中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的阻燃聚乙烯材料，其特征在于，所述阻燃剂选自多聚磷酸胺、密胺聚磷酸盐、季戊四醇二磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐、四溴苯酚中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的阻燃聚乙烯材料，其特征在于，所述成炭剂选自季戊四醇、山梨醇、淀粉、木质素、聚碳酸酯中的一种或两种以上的组合。
6.一种制备权利要求1-5任意一项所述阻燃聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）凹凸棒石粘土的纯化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍质量的纯化水，搅拌10-20分钟后，离心分离3-5分钟，过滤，将滤饼烘干得到纯化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：将纯化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲壳素、二氧化钛、硅酸铝加入到高速混合机中，升温至90-100℃熔融共混，再加入抗氧剂、阻燃剂、成炭剂，升温至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：将熔融共混的混合物加热成纺丝液，脱气处理，再进行熔融纺丝、
冷却、热拉伸和热定型得到该聚乙烯材料。
7.根据权利要求6所述的阻燃聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）高速混合机的转速为600-800 rpm/min。
8.根据权利要求6所述的阻燃聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）纺丝液温度为120-130℃，热拉伸温度为130-135℃，热定型温度为155-165℃，牵伸比例为200％-250％。
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