CN109294037A - 一种阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，按重量份由以下组分组成：HDPE65份‑80份，阻燃剂14份‑18份，协效阻燃剂3份‑5份，耐刮擦母粒10份‑16份，抗氧剂0.1份‑0.5份，相容剂0.2份‑0.3份。与现有技术相比，本发明所制得的聚乙烯复合材料阻燃性能、耐刮擦性能、物理性能都得到了提高，扩展了高密度聚乙烯复合材料的使用范围，可用于包装材料、玩具、电器和汽车内外饰等领域。

Description

一种阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯材料制备技术领域，特别是一种阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
高密度聚乙烯(HDPE)因其性能优异、来源广、易加工，成为现代应用最广泛的塑料之一。HDPE具有良好的耐疲劳性，较好的耐热性，优良的尺寸稳定性等优点，但是它的阻燃板性能和耐刮擦性能一般。在一些特定的应用领域，对HDPE有阻燃、耐刮擦以及更高物理性能的要求，普通HDPE复合材料无法满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料及其制备方法，以解决现有技术中的技术问题。
本发明提供了一种阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，按重量份由以下组分组成：HDPE65份-80份，阻燃剂14份-18份，协效阻燃剂3份-5份，耐刮擦母粒10份-16份，抗氧剂0.1份-0.5份，相容剂0.2份-0.3份。
如上所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其中，优选的是，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷或者八溴双酚S醚。
如上所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其中，优选的是，所述协效阻燃剂为硅酸钙晶须，所述硅酸钙晶须直径为6-10μm。
如上所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其中，优选的是，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或多种；所述的相容剂为SEBS-g-MAH。
如上所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其中，优选的是，所述耐刮擦母粒按重量份由以下组分组成：PP75份-90份，聚四氟乙烯12份-18份，玄武岩纤维14份-20份，偶联剂0.1份-0.3份，润滑剂0.1份-0.5份。
如上所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其中，优选的是，所述玄武岩纤维的单丝直径为8-10μm。
如上所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其中，优选的是，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
如上所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其中，优选的是，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
本发明还提供一种上述阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)称取重量份为65份-80份的HDPE、14份-18份阻燃剂、3份-5份协效阻燃剂、10份-16份耐刮擦母粒、0.2份-0.5份的抗氧剂和0.1份-0.3份相容剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料。
如上所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料的制备方法，其中，优选的是，所述步骤(2)中，将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度200～230℃，二区温度240～270℃，三区温度240～270℃，四区温度240～270℃，五区温度240～270℃，六区温度240～270℃，机头温度240～270℃；螺杆转速220～260r/min。
与现有技术相比，本发明所制得的聚乙烯复合材料阻燃性能、耐刮擦性能、物理性能都得到了提高，扩展了高密度聚乙烯复合材料的使用范围，可用于包装材料、玩具、电器和汽车内外饰等领域。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本发明各实施例所用的原料如下：
HDPE(型号8262B)，美国陶氏；十溴二苯乙烷，武汉兴众诚科有限公司；八溴双酚S醚，山东博涛集团有限公司；硅酸钙晶须，潞城金晟矿物纤维科技有限公司；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化；SEBS-g-MAH，苏州亚赛塑化有限公司。
本发明各实施例所用的测试仪器如下：
ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；YJ-PLC-450型注射成型机，余姚兴和机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。
本发明提供了一种阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，按重量份由以下组分组成：HDPE65份-80份，阻燃剂14份-18份，协效阻燃剂3份-5份，耐刮擦母粒10份-16份，抗氧剂0.1份-0.5份，相容剂0.2份-0.3份。
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷或者八溴双酚S醚。
所述协效阻燃剂为硅酸钙晶须，所述硅酸钙晶须直径为6-10μm。
所述耐刮擦母粒按重量份由以下组分组成：PP75份-90份，聚四氟乙烯12份-18份，玄武岩纤维14份-20份，偶联剂0.1份-0.3份，润滑剂0.1份-0.5份。
所述玄武岩纤维的单丝直径为8-10μm。
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂AC-201。
所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺EBS。
所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(Irganox168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox1010)和1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(Irganox1330)中的一种或多种。
所述的相容剂为SEBS-g-MAH。
上述耐刮擦母粒的制备方法包括以下步骤：
(A)称取75份90份的PP，12份-18份聚四氟乙烯、14份-20份玄武岩纤维、0.1份-0.3份AC-201、0.1份-0.5份EBS。
(B)将物料放入高速搅拌机内，在30-50℃运行3-5h。
(C)将步骤(B)所得的混合料加入到挤出机中，挤出造粒，即得到耐刮擦母粒。
上述步骤(B)中的高速搅拌机的转速为220-280r/min。
上述步骤(C)中的挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度150～180℃，二区温度200～240℃，三区温度200～240℃，四区温度200～240℃，五区温度200～240℃，六区温度200～240℃，机头温度200～240℃；螺杆转速200～260r/min。
上述阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)称取重量份为65份-80份的HDPE、14份-18份阻燃剂、3份-5份协效阻燃剂、10份-16份耐刮擦母粒、0.2份-0.5份的抗氧剂和0.1份-0.3份相容剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料。
上述步骤(2)中，将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度200～230℃，二区温度240～270℃，三区温度240～270℃，四区温度240～270℃，五区温度240～270℃，六区温度240～270℃，机头温度240～270℃；螺杆转速220～260r/min。
实施例1
(1)称取重量份为65份HDPE、14份十溴二苯乙烷、3份硅酸钙晶须、10份耐刮擦母粒、0.2份Irganox1330和0.1份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到HDPE复合材料P1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度200℃，二区温度240℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，机头温度240℃,螺杆转速220r/min。
实施例2
(1)称取重量份为80份HDPE、18份八溴双酚S醚、5份硅酸钙晶须、16份耐刮擦母粒、0.2份Irganox1010、0.3份Irganox168和0.3份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到HDPE复合材料P2。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度230℃，二区温度270℃，三区温度270℃，四区温度270℃，五区温度270℃，六区温度270℃，机头温度270℃,螺杆转速260r/min。
实施例3
(1)称取重量份为70份HDPE、16份十溴二苯乙烷、4份硅酸钙晶须、13份耐刮擦母粒、0.2份Irganox1330、0.1份Irganox168、0.2份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到HDPE复合材料P3。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度210℃，二区温度250℃，三区温度250℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度250℃，机头温度250℃,螺杆转速240r/min。
实施例4
(1)称取重量份为75份HDPE、14份十溴二苯乙烷、3份硅酸钙晶须、10份耐刮擦母粒、0.1份Irganox1330、0.2份Irganox1010、0.2份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到HDPE复合材料P4。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度220℃，二区温度255℃，三区温度255℃，四区温度255℃，五区温度255℃，六区温度255℃，机头温度255℃,螺杆转速250r/min。
实施例5
(1)称取重量份为80份HDPE、16份八溴双酚S醚、5份硅酸钙晶须、13份耐刮擦母粒、0.2份Irganox1010、0.2份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到HDPE复合材料P5。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度225℃，二区温度260℃，三区温度260℃，四区温度260℃，五区温度260℃，六区温度260℃，机头温度260℃,螺杆转速255r/min。
对比例1
(1)称取重量份为75份HDPE、0.2份Irganox1010、0.1份SEBS-g-MAH混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到HDPE复合材料D1。
其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度220℃，二区温度245℃，三区温度245℃，四区温度245℃，五区温度245℃，六区温度245℃，机头温度245℃,螺杆转速255r/min。
将上述实施例1-5及对比例1制备的HDPE复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：
注:耐刮擦性能按照上海大众的PV3952《塑料内饰件耐刮伤测试》标准进行测试，其中使用20N的载荷，结果测试用色差仪测试实验前后△L的大小。
通过上表对比可看出，本发明制得的HDPE复合材料较对比例中HDPE相比，阻燃性能、耐刮擦性能、物理性能也得到了提高，这大大扩展HDPE复合材料的应用领域，具有非常现实的意义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (10)

1.一种阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其特征在于：按重量份由以下组分组成：HDPE65份-80份，阻燃剂14份-18份，协效阻燃剂3份-5份，耐刮擦母粒10份-16份，抗氧剂0.1份-0.5份，相容剂0.2份-0.3份。
2.根据权利要求1所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为十溴二苯乙烷或者八溴双酚S醚。
3.根据权利要求1所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其特征在于：所述协效阻燃剂为硅酸钙晶须，所述硅酸钙晶须直径为6-10μm。
4.根据权利要求1所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和1,3,5-三甲基-2,4,6-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或多种；所述的相容剂为SEBS-g-MAH。
5.根据权利要求1所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其特征在于：所述耐刮擦母粒按重量份由以下组分组成：PP75份-90份，聚四氟乙烯12份-18份，玄武岩纤维14份-20份，偶联剂0.1份-0.3份，润滑剂0.1份-0.5份。
6.根据权利要求5所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其特征在于：所述玄武岩纤维的单丝直径为8-10μm。
7.根据权利要求5所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其特征在于：所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
8.根据权利要求5所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
9.上述权利要求1-8任一项所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取重量份为65份-80份的HDPE、14份-18份阻燃剂、3份-5份协效阻燃剂、10份-16份耐刮擦母粒、0.2份-0.5份的抗氧剂和0.1份-0.3份相容剂混合并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到HDPE复合材料。
10.根据权利要9所述的阻燃耐刮擦高密度聚乙烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，将步骤(1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度200～230℃，二区温度240～270℃，三区温度240～270℃，四区温度240～270℃，五区温度240～270℃，六区温度240～270℃，机头温度240～270℃；螺杆转速220～260r/min。
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