CN107460603B - 一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚乙烯编织布技术领域，具体涉及一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法，包括原料准备，用氢氧化镁制备中间料A，用硫酸镁制备中间料B，共混、编织成布。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂与乙撑双硬脂酰胺、硝化壳聚糖的处理，改变氢氧化镁与聚乙烯分子相容性，提高聚乙烯与中间料A之间的结合力，提高加工性能；利用硅烷偶联剂和氯苯乙烯对硫酸镁进行改性，能够增强所得材料的阻燃性能，在减少氢氧化镁使用量的同时提高阻燃性，避免了由于氢氧化镁添加量过多引起的团聚现象，增强所得编织布的拉伸强度和综合力学性能，燃烧后不释放毒气，安全性高，适用范围广。

Description

一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法
技术领域
本发明属于聚乙烯编织布技术领域，具体涉及一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法。
背景技术
聚乙烯广泛应用于塑料包装材料、发泡材料、编织布材料、电缆线包覆材料等多个方面，但它的氧指数只有18.5，属于易燃材料，限制了其应用；为了提高聚乙烯材料的阻燃性，传统上一般添加含卤阻燃剂以及三氧化二锑等阻燃增效剂，这种阻燃剂在燃烧时会释放大量有毒的卤化氢气体，烟雾大，会给环境以及人身安全造成极大的损害。因此，氢氧化镁、氢氧化铝作为兼具填充、阻燃、消烟功能的清洁型无机阻燃剂是一个很有前途的替代，氢氧化物在燃烧时可以释放出水分，当材料遇火燃烧时，能够吸收燃烧放出的热量，产生水及氧化物，对聚合物有一定的炭化作用，形成一个保护层，起到阻燃作用，同时抑制材料燃烧和烟雾的产生，并达到无卤、无毒、低烟的目的，尤其是氢氧化镁作为阻燃剂，具有较高的分解温度，由于氢氧化镁无卤阻燃剂只有在加填量达到50%以上时才能够达到阻燃聚合物的作用，这导致聚合物材料的力学性能，尤其是韧性和强度大幅度降低，另一方面，由于氢氧化镁表面亲水疏油，极性大，导致其在高填充量条件下，很难均匀地分散到高分子基体中，从而影响聚合物材料的加工性能和机械性能，因此，需要对如何在减少氢氧化镁添加量的基础上改善材料的加工性能和机械性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料准备：聚乙烯100份、溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂22-28份、重铬酸钠3-5份、氢氧化镁32-36份、硝化壳聚糖10-15份、硫酸镁6-10份、乙撑双硬脂酰胺4-7份、氯苯乙烯2-8份、硅烷偶联剂1-2份；
所述硝化壳聚糖的制备方法为：取壳聚糖加入温度为8-15℃、质量浓度为45-50%的硝酸溶液中，保温搅拌均匀，得到固含量为20-25%的溶液，然后在其中加入与硝酸溶液等体积的醋酐，加入速度为10-15mL/分钟，反应4-5小时后终止反应，得到硝化壳聚糖；
（2）取氢氧化镁干燥至含水量低于3%，然后加入溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂加热至温度为140-160℃，搅拌15-20分钟后加入乙撑双硬脂酰胺和硝化壳聚糖，在温度为95-105℃的条件下反应2-4小时，冷却得到中间料A；
（3）将硅烷偶联剂溶于水配制质量浓度为4-6%的溶液，然后加入硫酸镁，超声分散20-30分钟后，加入氯苯乙烯，搅拌至完全溶解，在转速为6500-7500转/分钟的条件下喷雾干燥，筛分后得到粒径为40-60μm的中间料B；
（4）将中间料A、中间料B与聚乙烯、重铬酸钠共混，然后在挤塑机中挤出薄膜后冷却、分切，加热定向拉伸，经预热处理定型、收卷后，经纬向编织成编织布。
作为对上述方案的进一步改进，所述硝化壳聚糖的重均分子量为2.5×106-5.5×106。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（3）中喷雾干燥时热处理温度为450-550℃，热处理时间为2-4小时。
作为对上述方案的进一步改进，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-（β一氨乙基）-γ-氨丙基三甲（乙）氧基硅烷中的一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述编织布的厚度为50-80g/㎡，经纬密度为8×8-10×10。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂与乙撑双硬脂酰胺、硝化壳聚糖的处理，改变氢氧化镁与聚乙烯分子相容性，提高聚乙烯与中间料A之间的结合力，得到的复合材料密度均匀，避免由于密度不同造成的偏析，提高加工性能；利用硅烷偶联剂和氯苯乙烯对硫酸镁进行改性，能够增强所得材料的阻燃性能，在减少氢氧化镁使用量的同时提高阻燃性，避免了由于氢氧化镁添加量过多引起的团聚现象，增强所得编织布的拉伸强度和综合力学性能，燃烧后不释放毒气，安全性高，适用范围广。
具体实施方式
实施例1
一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料准备：聚乙烯100份、溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂25份、重铬酸钠4份、氢氧化镁34份、硝化壳聚糖12份、硫酸镁8份、乙撑双硬脂酰胺5份、氯苯乙烯5份、硅烷偶联剂1.5份；
所述硝化壳聚糖的制备方法为：取壳聚糖加入温度为12℃、质量浓度为48%的硝酸溶液中，保温搅拌均匀，得到固含量为22%的溶液，然后在其中加入与硝酸溶液等体积的醋酐，加入速度为12mL/分钟，反应4.5小时后终止反应，得到硝化壳聚糖；
（2）取氢氧化镁干燥至含水量低于3%，然后加入溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂加热至温度为150℃，搅拌18分钟后加入乙撑双硬脂酰胺和硝化壳聚糖，在温度为100℃的条件下反应3小时，冷却得到中间料A；
（3）将硅烷偶联剂溶于水配制质量浓度为5%的溶液，然后加入硫酸镁，超声分散25分钟后，加入氯苯乙烯，搅拌至完全溶解，在转速为7000转/分钟的条件下喷雾干燥，喷雾干燥时热处理温度为500℃，热处理时间为3小时，筛分后得到粒径为50μm的中间料B；
（4）将中间料A、中间料B与聚乙烯、重铬酸钠共混，然后在挤塑机中挤出薄膜后冷却、分切，加热定向拉伸，经预热处理定型、收卷后，经纬向编织成编织布。
其中，所述硅烷偶联剂为N-（β一氨乙基）-γ-氨丙基三甲（乙）氧基硅烷。
实施例2
一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料准备：聚乙烯100份、溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂22份、重铬酸钠5份、氢氧化镁36份、硝化壳聚糖10份、硫酸镁10份、乙撑双硬脂酰胺7份、氯苯乙烯2份、硅烷偶联剂1份；
所述硝化壳聚糖的制备方法为：取壳聚糖加入温度为15℃、质量浓度为50%的硝酸溶液中，保温搅拌均匀，得到固含量为20%的溶液，然后在其中加入与硝酸溶液等体积的醋酐，加入速度为15mL/分钟，反应4小时后终止反应，得到硝化壳聚糖；
（2）取氢氧化镁干燥至含水量低于3%，然后加入溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂加热至温度为160℃，搅拌15分钟后加入乙撑双硬脂酰胺和硝化壳聚糖，在温度为105℃的条件下反应4小时，冷却得到中间料A；
（3）将硅烷偶联剂溶于水配制质量浓度为4%的溶液，然后加入硫酸镁，超声分散30分钟后，加入氯苯乙烯，搅拌至完全溶解，在转速为6500转/分钟的条件下喷雾干燥，喷雾干燥时热处理温度为450℃，热处理时间为2小时，筛分后得到粒径为60μm的中间料B；
（4）将中间料A、中间料B与聚乙烯、重铬酸钠共混，然后在挤塑机中挤出薄膜后冷却、分切，加热定向拉伸，经预热处理定型、收卷后，经纬向编织成编织布。
其中，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例3
一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料准备：聚乙烯100份、溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂28份、重铬酸钠3份、氢氧化镁32份、硝化壳聚糖15份、硫酸镁6份、乙撑双硬脂酰胺4份、氯苯乙烯8份、硅烷偶联剂2份；
所述硝化壳聚糖的制备方法为：取壳聚糖加入温度为8℃、质量浓度为45%的硝酸溶液中，保温搅拌均匀，得到固含量为25%的溶液，然后在其中加入与硝酸溶液等体积的醋酐，加入速度为10mL/分钟，反应5小时后终止反应，得到硝化壳聚糖；
（2）取氢氧化镁干燥至含水量低于3%，然后加入溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂加热至温度为140℃，搅拌20分钟后加入乙撑双硬脂酰胺和硝化壳聚糖，在温度为95℃的条件下反应2小时，冷却得到中间料A；
（3）将硅烷偶联剂溶于水配制质量浓度为6%的溶液，然后加入硫酸镁，超声分散20分钟后，加入氯苯乙烯，搅拌至完全溶解，在转速为7500转/分钟的条件下喷雾干燥，喷雾干燥时热处理温度为550℃，热处理时间为4小时，筛分后得到粒径为40μm的中间料B；
（4）将中间料A、中间料B与聚乙烯、重铬酸钠共混，然后在挤塑机中挤出薄膜后冷却、分切，加热定向拉伸，经预热处理定型、收卷后，经纬向编织成编织布。
其中，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
以上各组所述编织布的厚度为60g/㎡，经纬密度为10×10。
设置对照组1，将硝化壳聚糖替换为等重量的壳聚糖，其余内容不变；设置对照组2，将实施例1中步骤（2）去掉，将相应原料直接在步骤（4）中共混，其余内容不变；设置对照组3，将实施例1中步骤（3）去掉，将相应原料直接在步骤（4）中共混，其余内容不变；设置对照组4，将实施例1中原料直接用步骤（4）中方法共混后编织得到编织布。
对以上各组中制备所得编织布进行性能检测，得到以下结果：
表1
组别 阻燃级别 氧指数 拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%）
实施例1 V-1级 39 16.5 237
实施例2 V-1级 36 16.2 229
实施例3 V-1级 38 16.4 235
对照组1 V-1级 35 10.6 184
对照组2 V-2级 30 13.5 216
对照组3 HB级 24 9.7 145
对照组4 HB级 22 9.2 137
注：各项检测按相关国家标准执行，其中阻燃性按极限氧指数测定方法测定；
通过表1中数据可以看出，本发明中在减少氢氧化镁使用量的同时能够达到相应的阻燃级别，且能保证材料的力学性能，其中中间料B对阻燃性有促进作用，中间料A对材料的力学强度影响较大。

Claims (4)

1.一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料准备：聚乙烯100份、溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂22-28份、重铬酸钠3-5份、氢氧化镁32-36份、硝化壳聚糖10-15份、硫酸镁6-10份、乙撑双硬脂酰胺4-7份、氯苯乙烯2-8份、硅烷偶联剂1-2份；
所述硝化壳聚糖的制备方法为：取壳聚糖加入温度为8-15℃、质量浓度为45-50%的硝酸溶液中，保温搅拌均匀，得到固含量为20-25%的溶液，然后在其中加入与硝酸溶液等体积的醋酐，加入速度为10-15mL/分钟，反应4-5小时后终止反应，得到硝化壳聚糖；
（2）取氢氧化镁干燥至含水量低于3%，然后加入溴化双酚A环氧乙烯基酯树脂加热至温度为140-160℃，搅拌15-20分钟后加入乙撑双硬脂酰胺和硝化壳聚糖，在温度为95-105℃的条件下反应2-4小时，冷却得到中间料A；
（3）将硅烷偶联剂溶于水配制质量浓度为4-6%的溶液，然后加入硫酸镁，超声分散20-30分钟后，加入氯苯乙烯，搅拌至完全溶解，在转速为6500-7500转/分钟的条件下喷雾干燥，筛分后得到粒径为40-60μm的中间料B；
（4）将中间料A、中间料B与聚乙烯、重铬酸钠共混，然后在挤塑机中挤出薄膜后冷却、分切，加热定向拉伸，经预热处理定型、收卷后，经纬向编织成编织布。
2.如权利要求1所述一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法，其特征在于，所述硝化壳聚糖的重均分子量为2.5×106-5.5×106。
3.如权利要求1所述一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中喷雾干燥时热处理温度为450-550℃，热处理时间为2-4小时。
4.如权利要求1所述一种高强阻燃聚乙烯塑料编织布的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-（β一氨乙基）-γ-氨丙基三甲（乙）氧基硅烷中的一种。
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