CN107868315A - 一种阻燃pe材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阻燃PE材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。本发明由以下原料制成：聚乙烯粉末、环氧大豆油、阻燃剂、硫代二丙酸双十八醇酯、润滑剂、偶联剂，本发明阻燃PE材料阻燃性能好、环保，方科学合理，该材料制备的产品的力学性能优异。而且产品稳定性、抗氧化性好，阻燃性能好，绿色环保，对环境和人体的危害小，具有广泛的市场前景。

Description

一种阻燃PE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PE材料及其制备方法。
背景技术
聚乙烯是目前塑料中用量最大的热塑性塑料，具有优良的电绝缘性、耐低温性、易加工成型和足够的力学性能，以及优异的化学稳定性和介电性能，已被广泛应用于制作薄膜、日用制品、管材、电线电缆绝缘料与护套料。塑料工业的发展使人们对塑料产品的各种性能要求越来越高，对塑料制品的防火安全提出了更高的要求，特别是在电线电缆和室内建筑材料等方面，不但要求阻燃，还要求无卤和无公害。但聚乙烯的氧指数很低，属易燃材料，极大地限制了聚乙烯更广泛的应用。
聚乙烯是五大合成树脂之一。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。随着人们对防火认识的加深，在各种设备、仪器、建筑等部件上，均要求使用阻燃材料，因此，聚乙烯材料的阻燃性尤为重要。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种阻燃PE材料及其制备方法，解决了现有技术中聚乙烯材料阻燃效果也不理想的技术问题。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种阻燃PE材料，所述阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末40-60份、环氧大豆油1-5份、阻燃剂3-7份、硫代二丙酸双十八醇酯0.2-1份、润滑剂1-4.5份、偶联剂2-3.5份。
优选的，所述阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末45-55份、环氧大豆油2-4份、阻燃剂4-6份、硫代二丙酸双十八醇酯0.3-0.8份、润滑剂2-4份、偶联剂2.5-3.2份。
优选的，所述阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末50份、环氧大豆油3份、阻燃剂5份、硫代二丙酸双十八醇酯0.6份、润滑剂2.8份、偶联剂2.7份。
优选的，所述聚乙烯粉末的凝胶含量为35-60％。
优选的，所述聚乙烯粉末的平均粒径为40-65μm。
优选的，所述阻燃剂为1,2-环氧丁烷、十溴二苯乙烷、N-烷氧基受阻胺阻燃剂中的一种。
优选的，所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷中的一种。
优选的，所述润滑剂为PE蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、亚乙基二硬脂酸胺中的至少一种。
一种阻燃PE材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照原料重量份称取各个原料；
S2、将步骤S1称取的原材料共同加入密炼机中密炼，待物料呈现团状后放料；
S3、将步骤S2中密炼好的物料输送到锥双-单螺杆挤出机中，经单螺杆挤出机熔融混炼挤出，单螺杆挤出机的螺杆直径为185cm，单螺杆挤出机的温度为180-220℃，造粒即可。
优选的，步骤S2所述密炼机的捏合容积为300L，密炼容积为150L，密炼机的前后转子的转速分别为40r/min和35r/min，密炼时间为15-30min，密炼温度为165-200℃。
本发明提供一种阻燃PE材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
本发明阻燃PE材料阻燃性能好、环保，原料中1,2-环氧丁烷、十溴二苯乙烷或N-烷氧基受阻胺阻燃剂的加入，有效的提高了材料的阻燃性能，并且提升了阻燃材料的力学性能，原料中选用平均粒径为40-65μm，凝胶含量为35-60％的聚乙烯粉末为主要原料，再配合环氧大豆油、阻燃剂、硫代二丙酸双十八醇酯、润滑剂、偶联剂，配方科学合理，该材料制备的产品的拉伸强度、耐磨性能、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度等力学性能优异；
本发明阻燃PE材料配方简单，价格低，且加工方便，可以广泛应用于电子电气产品、电线电缆、建筑等领域，而且产品稳定性、抗氧化性好，绿色环保，对环境和人体的危害小，具有广泛的市场前景。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末40份、环氧大豆油1份、1,2-环氧丁烷3份、硫代二丙酸双十八醇酯0.2份、PE蜡1份、乙烯基三乙氧基硅烷2份；其中，聚乙烯粉末的凝胶含量为35％，聚乙烯粉末的平均粒径为40μm；
本实施例阻燃PE材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照原料重量份称取各个原料；
S2、将步骤S1称取的原材料共同加入密炼机中密炼，待物料呈现团状后放料，密炼机的捏合容积为300L，密炼容积为150L，密炼机的前后转子的转速分别为40r/min和35r/min，密炼时间为15min，密炼温度为165℃；
S3、将步骤S2中密炼好的物料输送到锥双-单螺杆挤出机中，经单螺杆挤出机熔融混炼挤出，单螺杆挤出机的螺杆直径为185cm，单螺杆挤出机的温度为180℃，造粒即可。
实施例2：
本实施例阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末60份、环氧大豆油5份、十溴二苯乙烷7份、硫代二丙酸双十八醇酯1份、EVA蜡4.5份、乙烯基三氯硅烷3.5份；其中，聚乙烯粉末的凝胶含量为60％，聚乙烯粉末的平均粒径为65μm；
本实施例阻燃PE材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照原料重量份称取各个原料；
S2、将步骤S1称取的原材料共同加入密炼机中密炼，待物料呈现团状后放料，密炼机的捏合容积为300L，密炼容积为150L，密炼机的前后转子的转速分别为40r/min和35r/min，密炼时间为30min，密炼温度为200℃；
S3、将步骤S2中密炼好的物料输送到锥双-单螺杆挤出机中，经单螺杆挤出机熔融混炼挤出，单螺杆挤出机的螺杆直径为185cm，单螺杆挤出机的温度为220℃，造粒即可。
实施例3：
本实施例阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末50份、环氧大豆油3份、N-烷氧基受阻胺阻燃剂5份、硫代二丙酸双十八醇酯0.6份、亚乙基二硬脂酸胺2.8份、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷2.7份；其中，聚乙烯粉末的凝胶含量为50％，聚乙烯粉末的平均粒径为52μm；
本实施例阻燃PE材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照原料重量份称取各个原料；
S2、将步骤S1称取的原材料共同加入密炼机中密炼，待物料呈现团状后放料，密炼机的捏合容积为300L，密炼容积为150L，密炼机的前后转子的转速分别为40r/min和35r/min，密炼时间为23min，密炼温度为183℃；
S3、将步骤S2中密炼好的物料输送到锥双-单螺杆挤出机中，经单螺杆挤出机熔融混炼挤出，单螺杆挤出机的螺杆直径为185cm，单螺杆挤出机的温度为200℃，造粒即可。
实施例4：
本实施例阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末45份、环氧大豆油2份、十溴二苯乙烷4份、硫代二丙酸双十八醇酯0.3份、硬脂酸钙2份、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷2.5份；其中，聚乙烯粉末的凝胶含量为40％，聚乙烯粉末的平均粒径为45μm；
本实施例阻燃PE材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照原料重量份称取各个原料；
S2、将步骤S1称取的原材料共同加入密炼机中密炼，待物料呈现团状后放料，密炼机的捏合容积为300L，密炼容积为150L，密炼机的前后转子的转速分别为40r/min和35r/min，密炼时间为20min，密炼温度为175℃；
S3、将步骤S2中密炼好的物料输送到锥双-单螺杆挤出机中，经单螺杆挤出机熔融混炼挤出，单螺杆挤出机的螺杆直径为185cm，单螺杆挤出机的温度为190℃，造粒即可。
实施例5：
本实施例阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末55份、环氧大豆油4份、1,2-环氧丁烷6份、硫代二丙酸双十八醇酯0.8份、EVA蜡4份、乙烯基三乙氧基硅烷3.2份；其中，聚乙烯粉末的凝胶含量为55％，聚乙烯粉末的平均粒径为60μm；
本实施例阻燃PE材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照原料重量份称取各个原料；
S2、将步骤S1称取的原材料共同加入密炼机中密炼，待物料呈现团状后放料，密炼机的捏合容积为300L，密炼容积为150L，密炼机的前后转子的转速分别为40r/min和35r/min，密炼时间为25min，密炼温度为190℃；
S3、将步骤S2中密炼好的物料输送到锥双-单螺杆挤出机中，经单螺杆挤出机熔融混炼挤出，单螺杆挤出机的螺杆直径为185cm，单螺杆挤出机的温度为210℃，造粒即可。
A级防火实验测试结果：
将实施例1-3制备成板状，取直径45mm，高50mm板样品各2块，实验仪器为JCB－2建材不燃性试验炉。测试结果为：1.炉内平均温升△T≤50℃；2、试样平均质量损失率≤50％。
实施例4、实施例5、实施例6各取宽度495mm，长度1500mm板样品1块；宽度1000mm，长度1500mm板样品1块，经建材制品单体燃烧试验装置(DT-1型)测试，结果为1、燃烧增长率指数FIGRA≤120W/s；2、火焰横向蔓延长度LFS＝0m；3、时间为600s时的总放热量THR600s≤7.5MJ；4燃烧滴落物/微粒d0级。
实施例-5各取边长为400mm的方形板材1块用产烟毒性试验装置，依据国家标准“GB/T20285-2006材料产烟毒性危险分级进行测试，测试结果为：产烟毒性t0级。
表1板材阻燃性能测试结果
燃烧时间s 烟密度 氧指数
实施例1 19 60 49
实施例2 18 56 52
实施例3 20 50 55
实施例4 20 52 50
实施例5 19 55 51
通过以上测试可知，本发明制备的聚乙烯材料完全符合现行中华人民共和国GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》的A级标准及中华人民共和国GB 5022--95《建筑内部装修设计防火规范》的A级要求。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种阻燃PE材料，其特征在于，所述阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末40-60份、环氧大豆油1-5份、阻燃剂3-7份、硫代二丙酸双十八醇酯0.2-1份、润滑剂1-4.5份、偶联剂2-3.5份。
2.根据权利要求1所述的阻燃PE材料，其特征在于，所述阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末45-55份、环氧大豆油2-4份、阻燃剂4-6份、硫代二丙酸双十八醇酯0.3-0.8份、润滑剂2-4份、偶联剂2.5-3.2份。
3.根据权利要求1所述的阻燃PE材料，其特征在于，所述阻燃PE材料由以下重量份的原料制成：聚乙烯粉末50份、环氧大豆油3份、阻燃剂5份、硫代二丙酸双十八醇酯0.6份、润滑剂2.8份、偶联剂2.7份。
4.根据权利要求1所述的阻燃PE材料，其特征在于：所述聚乙烯粉末的凝胶含量为35-60％。
5.根据权利要求1或4所述的阻燃PE材料，其特征在于：所述聚乙烯粉末的平均粒径为40-65μm。
6.根据权利要求1所述的阻燃PE材料，其特征在于：所述阻燃剂为1,2-环氧丁烷、十溴二苯乙烷、N-烷氧基受阻胺阻燃剂中的一种。
7.根据权利要求1所述的阻燃PE材料，其特征在于：所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷中的一种。
8.根据权利要求1所述的阻燃PE材料，其特征在于：所述润滑剂为PE蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、亚乙基二硬脂酸胺中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一所述的阻燃PE材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照原料重量份称取各个原料；
S2、将步骤S1称取的原材料共同加入密炼机中密炼，待物料呈现团状后放料；
S3、将步骤S2中密炼好的物料输送到锥双-单螺杆挤出机中，经单螺杆挤出机熔融混炼挤出，单螺杆挤出机的螺杆直径为185cm，单螺杆挤出机的温度为180-220℃，造粒即可。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤S2所述密炼机的捏合容积为300L，密炼容积为150L，密炼机的前后转子的转速分别为40r/min和35r/min，密炼时间为15-30min，密炼温度为165-200℃。
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