CN108250537A - 一种环保抗uv阻燃聚乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料及其制备方法，该环保抗UV阻燃聚乙烯材料由以下质量份的原料组成：LDPE：90～95份；十溴二苯乙烷：2.5～4.5份；三氧化二锑：0.8～2.0份；抗氧剂：0.2～0.5份；抗UV剂：0.2～0.8份；钛白粉：0.5～2.0份；润滑剂：0.3～0.7份。其制备方法如下：1)将LDPE、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、钛白粉和润滑剂加入高速搅拌机混合均匀，再加入抗氧剂和抗UV剂，混合均匀；2)将步骤1)的物料转入同向双螺杆挤出机，进行混炼挤出，冷却后拉条、切粒、筛分。本发明的环保抗UV阻燃聚乙烯材料阻燃性能优异、抗UV抗老化性能优异、耐候性好、不易褪色和变色，且其制备方法简单，生产成本低，易于进行工业化大规模生产。

Description

一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料及其制备方法，属于阻燃复合材料技术领域。
背景技术
聚乙烯(PE)具有无臭、无毒、耐低温性能优良、化学稳定性好、耐大多数酸碱、吸水性小、电绝缘性优良等优点，被广泛运用于化工、农业、建筑和包装等领域。其中，仿真PE装饰品行业对聚乙烯的需求越来越大，要求越来越严，很多产品都从满足室内使用要求晋升到要满足户外使用要求，耐候性好、不褪色、阻燃性能稳定的耐候聚乙烯材料是未来的发展趋势。然而，由于聚乙烯分子中含有少量双键和醚键，特别是加入阻燃剂的聚乙烯材料，其耐候性不好，日晒、雨淋都会导致聚乙烯材料老化，需要加入抗氧剂、抗UV剂和其它助剂来进行性能改善。
因此，也有必要开发一种阻燃性和耐候性好、抗UV抗老化性能优异、不易变色或褪色的聚乙烯材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料，由以下质量份的原料组成：
LDPE：90～95份；
十溴二苯乙烷：2.5～4.5份；
三氧化二锑：0.8～2.0份；
抗氧剂：0.2～0.5份；
抗UV剂：0.2～0.8份；
钛白粉：0.5～2.0份；
润滑剂：0.3～0.7份。
所述的LDPE的弯曲模量为90～120MPa，断裂伸长率>150％，熔融指数为20～70g/10min，230℃/2.16kg。
所述的抗氧化剂为硫代双酚类抗氧剂。
所述的抗UV剂由受阻酚类光稳定剂和苯并三唑类紫外吸收剂按照质量比1:1复配得到。
所述的钛白粉为金红石型钛白粉。
所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的至少一种。
上述环保抗UV阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将LDPE、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、钛白粉和润滑剂加入高速搅拌机混合均匀，再加入抗氧剂和抗UV剂，混合均匀；
2)将步骤1)的物料转入同向双螺杆挤出机，进行混炼挤出，冷却后拉条、切粒、筛分，得到环保抗UV阻燃聚乙烯材料。
步骤2)所述的同向双螺杆挤出机的螺杆直径为75～95mm，螺杆长径比为44:1，各区温度为：第一段100～115℃，第二段至第四段160～170℃，第五段165～160℃，机头160℃。
本发明的有益效果是：本发明的环保抗UV阻燃聚乙烯材料阻燃性能优异、抗UV抗老化性能优异、耐候性好、不易褪色和变色，且其制备方法简单，生产成本低，易于进行工业化大规模生产。
1)本发明将十溴二苯乙烷和三氧化二锑组合用作阻燃剂，主阻燃剂十溴二苯乙烷在燃烧过程中不会产生有毒的多溴代二苯并二恶烷和多溴代二苯并呋喃，辅助阻燃剂三氧化二锑可以显著提高阻燃效率；
2)本发明将受阻酚类光稳定剂和苯并三唑类紫外吸收剂组合用作抗UV剂，苯并三唑类紫外吸收剂可以吸收波长300～400nm的光，避免PE(敏感波长为300nm)受到光照影响，而受阻酚类光稳定剂可以吸收阻燃剂光照分解而产生的自由基，两者配合，可以发挥优良的抗UV抗老化性能，赋予制品卓越的光稳定性；
3)本发明将抗氧剂、硬脂酸盐类润滑剂和钛白粉组合在一起，通过他们之间的协效作用来提高材料的耐候性，户外使用时，能够更好地保护材料的性能，硫代双酚类抗氧剂本身耐热性优良，不变色，且和抗UV剂之间有协同效应，能够提高材料加工和使用过程中的抗老化性能，金红石型钛白粉本身耐候性和遮光性好，作为良好的底色保护，可以显著延长材料的褪色、变色时间，硬脂酸盐类润滑剂是一种碱性类助剂，可以减少酸性阻燃剂与抗UV剂的对抗性，从而提高了抗UV剂的耐候性。
具体实施方式
一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料，由以下质量份的原料组成：
LDPE：90～95份；
十溴二苯乙烷：2.5～4.5份；
三氧化二锑：0.8～2.0份；
抗氧剂：0.2～0.5份；
抗UV剂：0.2～0.8份；
钛白粉：0.5～2.0份；
润滑剂：0.3～0.7份。
优选的，所述的LDPE的弯曲模量为90～120MPa，断裂伸长率>150％，熔融指数为20～70g/10min，熔融指数的测试条件为230℃/2.16kg。
优选的，所述的抗氧化剂为硫代双酚类抗氧剂。
进一步优选的，所述的抗氧剂为抗氧剂300、抗氧剂甲叉4426-S、抗氧剂736中的至少一种。
优选的，所述的抗UV剂由受阻酚类光稳定剂和苯并三唑类紫外吸收剂按照质量比1:1复配得到。
优选的，所述的钛白粉为金红石型钛白粉。
优选的，所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的至少一种。
进一步优选的，所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌中的至少一种。
上述环保抗UV阻燃聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将LDPE、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、钛白粉和润滑剂加入高速搅拌机混合均匀，再加入抗氧剂和抗UV剂，混合均匀；
2)将步骤1)的物料转入同向双螺杆挤出机，进行混炼挤出，冷却后拉条、切粒、筛分，得到环保抗UV阻燃聚乙烯材料。
优选的，步骤2)所述的同向双螺杆挤出机的螺杆直径为75～95mm，螺杆长径比为44:1，各区温度为：第一段100～115℃，第二段至第四段160～170℃，第五段165～160℃，机头160℃。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其原料组成如下表所示：
表1 一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料的原料组成表
实施例2：
一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其原料组成如下表所示：
表2 一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料的原料组成表
实施例3：
一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其原料组成如下表所示：
表3 一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料的原料组成表
实施例4：
一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其原料组成如下表所示：
表4 一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料的原料组成表
对比例1：
一种普通阻燃聚乙烯材料，其原料组成如下表所示：
表5 一种普通阻燃聚乙烯材料的原料组成表
原料 质量份
LDPE 94.6
十溴二苯乙烷 3.5
三氧化二锑 1.2
抗氧剂B215 0.2
硬脂酸锌 0.5
对比例2：
一种普通阻燃聚乙烯材料，其原料组成如下表所示：
表6 一种普通阻燃聚乙烯材料的原料组成表
原料 质量份
LDPE 92.9
十溴二苯乙烷 3.5
三氧化二锑 1.2
抗氧剂B215 0.3
UV531 0.8
钛白粉 1.0
硬脂酸锌 0.3
测试例：
对实施例1～4和对比例1～2制备的阻燃聚乙烯材料进行性能测试，测试结果如下表所示：
表7 实施例1～4和对比例1～2的阻燃聚乙烯材料的性能测试数据
注：
断裂伸长率：按照ASTM D-638标准进行；
阻燃性：垂直燃烧性能，按UL94垂直燃烧标准进行测试，样条厚度为1.6mm和3.2mm；
色差仪：中亚NH310，光源D65；
UV老化仪：Q-LAB QUV/SPRAY老化加速测试仪，光源UV-313B，按照ASTM G154-12a标准进行。
由表1可知：本发明的环保抗UV阻燃聚乙烯材料中的抗UV剂和抗氧剂具有协同作用，可以很好地延缓材料变色和褪色，且润滑剂硬脂酸盐和钛白粉也可以起到辅助作用，使材料的耐候性能更加优异，适于在户外长期使用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其特征在于：由以下质量份的原料组成：
LDPE：90～95份；
十溴二苯乙烷：2.5～4.5份；
三氧化二锑：0.8～2.0份；
抗氧剂：0.2～0.5份；
抗UV剂：0.2～0.8份；
钛白粉：0.5～2.0份；
润滑剂：0.3～0.7份。
2.根据权利要求1所述的环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的LDPE的弯曲模量为90～120MPa，断裂伸长率>150％，熔融指数为20～70g/10min，230℃/2.16kg。
3.根据权利要求1所述的环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的抗氧化剂为硫代双酚类抗氧剂。
4.根据权利要求3所述的环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的抗氧化剂为抗氧剂300、抗氧剂甲叉4426-S、抗氧剂736中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的抗UV剂由受阻酚类光稳定剂和苯并三唑类紫外吸收剂按照质量比1:1复配得到。
6.根据权利要求1所述的环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的钛白粉为金红石型钛白粉。
7.根据权利要求1所述的环保抗UV阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡中的至少一种。
8.权利要求1～7中任意一项所述的环保抗UV阻燃聚乙烯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将LDPE、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、钛白粉和润滑剂加入高速搅拌机混合均匀，再加入抗氧剂和抗UV剂，混合均匀；
2)将步骤1)的物料转入同向双螺杆挤出机，进行混炼挤出，冷却后拉条、切粒、筛分，得到环保抗UV阻燃聚乙烯材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的同向双螺杆挤出机的螺杆直径为75～95mm，螺杆长径比为44:1，各区温度为：第一段100～115℃，第二段至第四段160～170℃，第五段165～160℃，机头160℃。
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