CN109233082B - 一种环保阻燃隔音材料及其制备方法、应用 - Google Patents

一种环保阻燃隔音材料及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保阻燃隔音材料，以质量百分比计，包括以下组分：丙烯基弹性体12‑20％；线性低密度聚乙烯4‑10％；聚丙烯2‑5％；重质填料30‑50％；阻燃剂30‑40％；助剂1.2‑4.5％。本发明还提供一种上述环保阻燃隔音材料的制备方法及应用。本发明使用环保的丙烯基弹性体为基体树脂，且各组分协同作用，最终得到的隔音材料具备优异的隔音性能、阻燃性能、环保性以及耐热性。

Description

一种环保阻燃隔音材料及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种高分子基隔音材料及其制备方法、应用。
背景技术
隔音材料能够阻断声音传播或者减弱透射声能，从而起到降低噪音的作用。传统隔音材料一般遵循质量定律，即材料面密度越大，其隔音性能越好，因此要提高材料隔音性能就要增加材料密度或者厚度，在实际工程应用中将会受到很多限制。高分子基隔音材料是近年来发展起来的一类隔音材料，其不仅具有较传统隔音材料更好的隔音性能，而且具有质量轻、价格便宜、易加工、防潮防腐等众多优异性能。
高分子基隔音材料由高分子材料基体与重质填料复合而成，常用的高分子材料基体为聚氯乙烯(PVC)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。经测试，PVC和EVA基体制备的隔音材料均存在一定的环保问题，其中PVC基隔音材因为要加入大量增塑剂，容易造成邻苯类禁限物质超标，EVA基隔音材由于其醋酸乙烯酯结构均有较大的气味以及有较高的挥发性有机化合物含量，在使用过程中会对人体造成一定的伤害。专利201610206143.7中公开了一种车内低挥发环保PBE隔音胶片及其制备方法，该专利使用的树脂基体为环保丙烯基弹性体，可以解决基体树脂存在的环保问题，但丙烯基弹性体一般软化点低(低于50℃)，在高温下使用会发生软化变形现象，且该专利的隔音材不具备阻燃性能，在一定程度中限制了其应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种具备优异隔音、阻燃、环保性能的环保阻燃隔音材料，并相应提供其制备方法和应用。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种环保阻燃隔音材料，以质量百分比计，包括以下组分：
Figure BDA0001776550320000011
上述环保阻燃隔音材料中，优选的，所述聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯。更优选的，所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯。无规共聚聚丙烯结晶度低，与丙烯基弹性体最为匹配。
上述环保阻燃隔音材料中，优选的，所述重质填料为硫酸钡、碳酸钙、滑石粉和铁粉中的一种或多种。
上述环保阻燃隔音材料中，优选的，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、次磷酸铝、磷酸三苯脂、聚磷酸铵和微胶囊红磷中的一种或多种。更优选的，所述阻燃剂为焦磷酸哌嗪和聚三聚氰胺磷酸盐按2：1组合的混合物。
上述环保阻燃隔音材料中，优选的，所述助剂包括以下重量份的组分：橡胶油0.5-2份、硬脂酸0.2-1份、硅烷偶联剂0.5-1.5份。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种如上述的环保阻燃隔音材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将各组分按比例投入密炼机初步熔融混合，然后将初步熔融混合的熔体通过锥双喂料机加入双螺杆挤出机进一步熔融混合均匀；
(2)将步骤(1)中混合均匀的熔体从挤出机口模流出，再经过三辊压延机的压制和牵引机的牵引，即得到所述环保阻燃隔音材料。
上述制备方法中，优选的，初步熔融混合时，控制温度为150-170℃。
上述制备方法中，优选的，双螺杆挤出机的温度控制为160-180℃，转速控制为200-300rpm。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述环保阻燃隔音材料在家电领域的应用。
上述环保阻燃隔音材料中，丙烯基弹性体为基体树脂，能够填充大量的填料。线性低密度聚乙烯可以改善材料成型过程中的定型能力，并降低成本。重质填料可以赋予材料高密度，使其具有隔音性能。助燃剂可以赋予材料阻燃性能。助剂中，橡胶油提供增塑作用，硬脂酸起到润滑作用，硅烷偶联剂起到改善相容性的作用。另外，本发明在环保阻燃隔音材料中加入了PP树脂，加入PP可以提高环保阻燃隔音材料的耐热性并改善产品在存储运输过程中的发粘现象。本发明中的上述各物质协同作用，最终得到的环保阻燃隔音材料具备优异隔音、阻燃、环保性能、耐热和存储运输过程中的发粘现象。
本发明中，丙烯基弹性体具有吃粉能力强(填充量高)、环保性能优异、加工性能好的优点，其分子链结构由全同立构聚丙烯微晶区和无定型区组成(如图1所示)，其中聚丙烯微晶区赋予材料良好的加工性能及强度，而无定型区则赋予材料良好的柔韧性。
本发明的环保阻燃隔音材料性能如下：记权平均隔音量(2mm样品)不小于25dB，垂直燃烧等级达到V-0级，氧指数不低于28％，并且具有极低的挥发性有机化合物释放量。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的环保阻燃隔音材料具有优异的隔音性能：高分子基隔音材料的隔音性能与其密度成正比，一般来说，隔音材料填充量越大，则其密度越大，隔音性能也就越好。与EVA、PVC相比，丙烯基弹性体能够添加更高的重质填料且不需要添加大量的增塑剂，因此本发明的隔音材料具有较高的密度，从而表现出良好的隔音性能。
2、本发明的环保阻燃隔音材料解决了现有隔音材料的VOC问题：现有的PVC隔音材以及EVA隔音材均具有较高的VOC挥发量，不利于人体健康，而本发明的丙烯基弹性体具有良好的环保性能，其制备的隔音材料改善了VOC挥发情况，更加环保。
3、本发明的环保阻燃隔音材料具有优异的阻燃性能：本发明提供的隔音材料具有良好的阻燃性能，氧指数高达28％以上，垂直燃烧通过V-0等级。
4、本发明在环保阻燃隔音材料中加入了PP树脂，加入PP可以提高环保阻燃隔音材料的耐热性并改善产品在存储运输过程中的发粘现象。
5、本发明环保阻燃隔音材料中的各物质协同作用，最终得到的环保阻燃隔音材料具备优异隔音、阻燃、环保性能、耐热和存储运输过程中的发粘现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中丙烯基弹性体的结构示意图。
图2为对比例1与实施例1的耐热性能测试结果对比(图中，a为对比例1中的产品，b为实施例1中的产品)。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种环保阻燃隔音材料，以质量百分比计，包括以下组分：丙烯基弹性体18份，线性低密度聚乙烯5份，无规共聚聚丙烯2份，重质填料35份，阻燃剂40份，助剂2份。其中，重质填料为硫酸钡，阻燃剂为氢氧化镁；助剂包括以下质量百分比的组分：橡胶油0.5份、硬脂酸1份、硅烷偶联剂0.5份。
上述的环保阻燃隔音材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将各组分按比例投入密炼机于150-170℃下初步熔融混合，然后将初步熔融混合的熔体通过锥双喂料机加入双螺杆挤出机进一步熔融混合均匀；其中，双螺杆挤出机的温度控制为160-180℃，转速控制为200-300rpm；
(2)将步骤(1)中混合均匀的熔体从挤出机口模流出，再经过三辊压延机的压制和牵引机的牵引，即得到所述环保阻燃隔音材料。
本实施例中制备得到的环保阻燃隔音材料可应用于家电领域，如电器外壳等。
实施例2：
一种环保阻燃隔音材料，以质量百分比计，包括以下组分：丙烯基弹性体12份，线性低密度聚乙烯10份，嵌段共聚聚丙烯3份，重质填料45份，阻燃剂30份，助剂3份。其中，重质填料为铁粉，阻燃剂为聚磷酸铵；助剂包括以下质量百分比的组分：橡胶油1份、硬脂酸1份、硅烷偶联剂1份。
上述的环保阻燃隔音材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将各组分按比例投入密炼机于150-170℃下初步熔融混合，然后将初步熔融混合的熔体通过锥双喂料机加入双螺杆挤出机进一步熔融混合均匀；其中，双螺杆挤出机的温度控制为160-180℃，转速控制为200-300rpm；
(2)将步骤(1)中混合均匀的熔体从挤出机口模流出，再经过三辊压延机的压制和牵引机的牵引，即得到所述环保阻燃隔音材料。
本实施例中制备得到的环保阻燃隔音材料可应用于家电领域，如电器外壳等。
实施例3：
一种环保阻燃隔音材料，以质量百分比计，包括以下组分：丙烯基弹性体20份，线性低密度聚乙烯4份，无规共聚聚丙烯2份，重质填料39份，阻燃剂35份，助剂2.5份。其中，重质填料为碳酸钙，阻燃剂为次磷酸铝；助剂包括以下质量百分比的组分：橡胶油1份、硬脂酸1份、硅烷偶联剂0.5份。
上述的环保阻燃隔音材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将各组分按比例投入密炼机于150-170℃下初步熔融混合，然后将初步熔融混合的熔体通过锥双喂料机加入双螺杆挤出机进一步熔融混合均匀；其中，双螺杆挤出机的温度控制为160-180℃，转速控制为200-300rpm；
(2)将步骤(1)中混合均匀的熔体从挤出机口模流出，再经过三辊压延机的压制和牵引机的牵引，即得到所述环保阻燃隔音材料。
本实施例中制备得到的环保阻燃隔音材料可应用于家电领域，如电器外壳等。
对比例1：
与实施例1相比，对比例1主要是基体树脂为丙烯基弹性体20份以及线性低密度聚乙烯5份，重质填料35份，阻燃剂40份，助剂2份。其中，重质填料为硫酸钡，阻燃剂为氢氧化镁；助剂包括以下质量百分比的组分：橡胶油0.5份、硬脂酸1份、硅烷偶联剂0.5份。
对比例2：
对比例2为市面上获取的EVA基隔音材，基础配方为EVA17份，LLDPE7份，POE6份，碳酸钙66份，橡胶油3份，硬脂酸0.5份，硅烷偶联剂0.5份。
对比例3：
对比例3为市面上获取的PVC基隔音材，基础配方为PVC30份，DOP18份，硬脂酸钙2份，硫酸钡30份，氢氧化铝19份，石蜡1份。
实施例1-3与对比例1-3中得到的隔音材料的性能数据如下表1所示。
表1：实施例1-3与对比例1-3中得到的隔音材料的性能数据
Figure BDA0001776550320000051
Figure BDA0001776550320000061
由以上表1可知，与市售EVA基隔音材(对比例2)相比，丙烯基弹性体隔音材(实施例1、2、3以及对比例1)具有：(1)更佳的填充性能，表现为更高的密度，以及更高的断裂伸长率；(2)更好的隔音性能，这是由于其填充性能好，从而密度更高，因而表现出更高的隔音量；(3)优异的阻燃性能，丙烯基弹性体隔音材的氧指数为28以上，且能够通过垂直燃烧V-0，而EVA隔音材氧指数仅为21，且无垂直燃烧等级；(4)更好的气味性，丙烯基弹性体隔音材的气味等级低，能够满足汽车行业标准要求，而EVA无法满足该要求；(5)更低的VOC散发性，采用丙烯基弹性体隔音材的“五苯三醛”挥发量要远低于EVA基隔音材，更加环保。
与市售EVA基隔音材(对比例3)相比，丙烯基弹性体隔音材(实施例1、2、3以及对比例1)具有更佳的填充性能、更高的隔音量以及更好的环保性能(DEHP不超标)。
图2为对比例1与实施例1的耐热性能测试结果，将如图所示的矩形试样平铺于中间掏有圆孔的工装上，在120℃环境中烘烤4h，观察试样软化下垂情况并测量试样下垂深度，以此表征实施例1和对比例1的耐热性能。从图2中明显可以看出，对比例1受热软化下垂幅度较大，说明该材料在120℃下的耐热软化性能较差。而实施例1同样条件下的耐热软化下垂度明显改善，在120℃时不发生大幅变形，说明聚丙烯的加入大幅改善了材料的耐热性能。

Claims (8)

1.一种环保阻燃隔音材料，其特征在于，以质量百分比计，包括以下组分：
丙烯基弹性体 12-20%；
线性低密度聚乙烯 4-10%；
聚丙烯 2-5%；
重质填料 30-50%；
阻燃剂 30-40%；
助剂 1.2-4.5%；
所述聚丙烯为无规共聚聚丙烯；
所述丙烯基弹性体的分子链结构由全同立构聚丙烯微晶区和无定型区组成。
2.根据权利要求1所述的环保阻燃隔音材料，其特征在于，所述重质填料为硫酸钡、碳酸钙、滑石粉和铁粉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的环保阻燃隔音材料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、次磷酸铝、磷酸三苯脂、聚磷酸铵和微胶囊红磷中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的环保阻燃隔音材料，其特征在于，所述助剂包括以下重量份的组分：橡胶油0.5-2份、硬脂酸0.2-1份、硅烷偶联剂0.5-1.5份。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的环保阻燃隔音材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将各组分按比例投入密炼机初步熔融混合，然后将初步熔融混合的熔体通过锥双喂料机加入双螺杆挤出机进一步熔融混合均匀；
（2）将步骤（1）中混合均匀的熔体从挤出机口模流出，再经过三辊压延机的压制和牵引机的牵引，即得到所述环保阻燃隔音材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，初步熔融混合时，控制温度为150-170℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机的温度控制为160-180℃，转速控制为200-300rpm。
8.一种如权利要求1-4中任一项所述的或如权利要求5-7中任一项所述的制备方法得到的环保阻燃隔音材料在家电领域的应用。
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