CN110438579A - 一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，包括如下步骤：（1）蒙脱土酸浸处理；（2）煅烧处理；（3）蒙脱土改性浸泡处理；（4）改性蒙脱土制备；（5）混料处理；（6）改性阻燃粒料制备；（7）混炼料制备；（8）成品编织布制备。本发明制备方法整体工艺简单，各步骤搭配合理，利于推广应用，制得的塑料编织布阻燃性能好，力学强度高，使用稳定性强，具有不含卤素、安全环保的特点。

Description

一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法
技术领域
本发明属于塑料编织品加工处理技术领域，具体涉及一种高强度阻燃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，这限制了它们的应用。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（专利文献专利号：101012326）。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（专利文献专利号：101857692）。因此，需要添加少量阻燃增效剂来降低氢氧化镁用量，以改善材料性能。乙烯醋酸乙烯弹性体是提高基体材料与无机粉体间包容性一种较为理想的材料，同时可以提高材料的韧性，而且可以通过塑料的挤出塑化成型方式加工成型，这简化了成型工艺，并且使生产成本大大降低，得到广泛使用，但由于乙烯醋酸乙烯共聚物材料的机械强度、硬度较低，造成材料的机械强度低（专利文献专利号：102952311）。
对此，申请号为：CN201310318496.2公开了一种无卤阻燃聚乙烯塑料编织布，其中利用添加的纳米无机阻燃剂体系有效改善了氢氧化镁的添加效果，很好的提升了材料整体的强度特性，具有不错的进步。但是在实际使用中发现，此编织布的强度品质在要求较高的特殊领域中使用仍具有局限性，需要进一步的提升。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高强度阻燃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：
一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将蒙脱土浸入到盐酸溶液中，10~15min后滤出，用清水冲洗至中性后干燥备用；
（2）将步骤（1）处理后的蒙脱土放入到煅烧炉内进行高温煅烧处理，40~45min后将蒙脱土取出备用；
（3）将步骤（2）处理后的蒙脱土浸入到改性处理液中，不断超声处理1~1.5h后滤出，最后放入到干燥箱内干燥备用；所述的改性处理液由如下对应重量份的物质组成：8~12份十二烷基三甲基溴化铵、2~4份焦磷酸钠、1~3份乙二胺四乙酸二钠、3~5份壬基酚聚氧乙烯醚、2~5份硬脂酸锌、12~15份纳米碳管、5~8份钛酸酯偶联剂、180~200份去离子水；
（4）将步骤（3）处理后的蒙脱土放入到低能电子辐照仪器内进行电子辐照处理，15~20min后取出得改性蒙脱土备用；
（5）将氢氧化镁与硅烷偶联剂共同混合投入到搅拌罐内，高速搅拌处理1~2h后取出，干燥处理后备用；
（6）将步骤（5）处理后的氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤（4）制得的改性蒙脱土共同混合，搅拌均匀后再投入到造粒机内进行造粒处理，完成后取出得改性阻燃粒料备用；
（7）将步骤（6）制得的改性阻燃粒料、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体共同混合投入到混炼机内进行混炼处理，40~45min后取出得混炼料备用；
（8）将步骤（7）制得的混炼料投入到挤塑机内进行常规的挤出、拉伸、冷却后，再经常规的纬向编织处理后制成成品编织布。
进一步的，步骤（1）中所述的盐酸溶液为体积分数为10%的盐酸溶液。
进一步的，步骤（2）中所述的高温煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为900~950℃。
进一步的，步骤（3）中所述的超声处理时控制超声波的频率为700~800kHz；所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为90~95℃。
进一步的，步骤（4）中所述的电子辐照处理时控制低能电子辐照仪器内为真空环境，期间控制真空度为 1.0×10－5Pa，辐照能量为20~25 MeV，扫描宽度为 60~100 cm，扫描频率为50~60Hz，辐照电流为 8~10 mA。
进一步的，步骤（5）中所述的氢氧化镁与硅烷偶联剂的质量比为75~80:1；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1500~1800转/分钟；所述的干燥处理时的干燥温度为100~110℃。
进一步的，步骤（6）中所述的步骤（5）处理后的氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤（4）制得的改性蒙脱土对应的重量比为60~65:45~50:3~5。
进一步的，步骤（7）中所述的步骤（6）制得的改性阻燃粒料、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体对应的重量比为16~17:5~6:6~7；所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为80~85℃。
本发明对现有技术进行了合理的改进，其中在成分的选择上仍以申请号为：CN201310318496.2公开的一种无卤阻燃聚乙烯塑料编织布的主要成分为基础，添加聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体配合使用，但着重改善了阻燃的成分，特殊配制了一种改性阻燃粒料，此改性阻燃粒料是以氢氧化镁为基体物质，辅以改性蒙脱土进行复合，有效的保障了阻燃的效果以及材料的强度性能。在蒙脱土的改性处理过程中，先对蒙脱土进行了盐酸浸泡活化，然后煅烧处理提升了比表面积，扩大了层间距离，为后续的处理奠定了基础，随后将蒙脱土浸入到改性处理液中，配合超声波的处理，纳米碳管有效的插层固定于蒙脱土的层间，实现了与蒙脱土间的复合固定，形成了一种高比表面积、稳定性强的复合颗粒，之后又进行了电子辐照处理，利用电子束能可提高上述复合颗粒的表面活性基团种类及数量，提高其与其余成分间的相容性和结合能力，最后将其与处理后的氢氧化镁进行共混挤出，此时复合颗粒内的纳米碳管能够插入固定于氢氧化镁粒子内的孔状结构内，实现对氢氧化镁的有效接枝，助于增强整体的力学强度，同时在阻燃时纳米碳管能够阻止材料燃烧时生成的碳化层组织的塌陷，并提升对烟气等有害成分的吸附，提高阻燃的效果，并且蒙脱土与纳米碳管的复合能够明显提升空间位阻效应，以及对组织的结合固定能力，实现了强度的显著改善，最终实现了材料整体品质的改进。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明制备方法整体工艺简单，各步骤搭配合理，利于推广应用，制得的塑料编织布阻燃性能好，力学强度高，使用稳定性强，具有不含卤素、安全环保的特点，极具市场竞争力。
具体实施方式
实施例1
一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将蒙脱土浸入到盐酸溶液中，10min后滤出，用清水冲洗至中性后干燥备用；
（2）将步骤（1）处理后的蒙脱土放入到煅烧炉内进行高温煅烧处理，40min后将蒙脱土取出备用；
（3）将步骤（2）处理后的蒙脱土浸入到改性处理液中，不断超声处理1h后滤出，最后放入到干燥箱内干燥备用；所述的改性处理液由如下对应重量份的物质组成：8份十二烷基三甲基溴化铵、2份焦磷酸钠、1份乙二胺四乙酸二钠、3份壬基酚聚氧乙烯醚、2份硬脂酸锌、12份纳米碳管、5份钛酸酯偶联剂、180份去离子水；
（4）将步骤（3）处理后的蒙脱土放入到低能电子辐照仪器内进行电子辐照处理，15min后取出得改性蒙脱土备用；
（5）将氢氧化镁与硅烷偶联剂共同混合投入到搅拌罐内，高速搅拌处理1h后取出，干燥处理后备用；
（6）将步骤（5）处理后的氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤（4）制得的改性蒙脱土共同混合，搅拌均匀后再投入到造粒机内进行造粒处理，完成后取出得改性阻燃粒料备用；
（7）将步骤（6）制得的改性阻燃粒料、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体共同混合投入到混炼机内进行混炼处理，40min后取出得混炼料备用；
（8）将步骤（7）制得的混炼料投入到挤塑机内进行常规的挤出、拉伸、冷却后，再经常规的纬向编织处理后制成成品编织布。
进一步的，步骤（1）中所述的盐酸溶液为体积分数为10%的盐酸溶液。
进一步的，步骤（2）中所述的高温煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为900℃。
进一步的，步骤（3）中所述的超声处理时控制超声波的频率为700kHz；所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为90℃。
进一步的，步骤（4）中所述的电子辐照处理时控制低能电子辐照仪器内为真空环境，期间控制真空度为 1.0×10－5Pa，辐照能量为20 MeV，扫描宽度为 60 cm，扫描频率为50Hz，辐照电流为 8 mA。
进一步的，步骤（5）中所述的氢氧化镁与硅烷偶联剂的质量比为75:1；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1500转/分钟；所述的干燥处理时的干燥温度为100℃。
进一步的，步骤（6）中所述的步骤（5）处理后的氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤（4）制得的改性蒙脱土对应的重量比为60:45:3。
进一步的，步骤（7）中所述的步骤（6）制得的改性阻燃粒料、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体对应的重量比为16:5:6；所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为80℃。
实施例2
一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将蒙脱土浸入到盐酸溶液中，13min后滤出，用清水冲洗至中性后干燥备用；
（2）将步骤（1）处理后的蒙脱土放入到煅烧炉内进行高温煅烧处理，42min后将蒙脱土取出备用；
（3）将步骤（2）处理后的蒙脱土浸入到改性处理液中，不断超声处理1.3h后滤出，最后放入到干燥箱内干燥备用；所述的改性处理液由如下对应重量份的物质组成：10份十二烷基三甲基溴化铵、3份焦磷酸钠、2份乙二胺四乙酸二钠、4份壬基酚聚氧乙烯醚、4份硬脂酸锌、14份纳米碳管、7份钛酸酯偶联剂、190份去离子水；
（4）将步骤（3）处理后的蒙脱土放入到低能电子辐照仪器内进行电子辐照处理，18min后取出得改性蒙脱土备用；
（5）将氢氧化镁与硅烷偶联剂共同混合投入到搅拌罐内，高速搅拌处理1.6h后取出，干燥处理后备用；
（6）将步骤（5）处理后的氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤（4）制得的改性蒙脱土共同混合，搅拌均匀后再投入到造粒机内进行造粒处理，完成后取出得改性阻燃粒料备用；
（7）将步骤（6）制得的改性阻燃粒料、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体共同混合投入到混炼机内进行混炼处理，42min后取出得混炼料备用；
（8）将步骤（7）制得的混炼料投入到挤塑机内进行常规的挤出、拉伸、冷却后，再经常规的纬向编织处理后制成成品编织布。
进一步的，步骤（1）中所述的盐酸溶液为体积分数为10%的盐酸溶液。
进一步的，步骤（2）中所述的高温煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为920℃。
进一步的，步骤（3）中所述的超声处理时控制超声波的频率为760kHz；所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为94℃。
进一步的，步骤（4）中所述的电子辐照处理时控制低能电子辐照仪器内为真空环境，期间控制真空度为 1.0×10－5Pa，辐照能量为23 MeV，扫描宽度为 80 cm，扫描频率为55Hz，辐照电流为9 mA。
进一步的，步骤（5）中所述的氢氧化镁与硅烷偶联剂的质量比为78:1；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1700转/分钟；所述的干燥处理时的干燥温度为106℃。
进一步的，步骤（6）中所述的步骤（5）处理后的氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤（4）制得的改性蒙脱土对应的重量比为63:48:4。
进一步的，步骤（7）中所述的步骤（6）制得的改性阻燃粒料、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体对应的重量比为16.6:5.5:6.7；所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为83℃。
实施例3
一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，包括如下步骤：
（1）先将蒙脱土浸入到盐酸溶液中，15min后滤出，用清水冲洗至中性后干燥备用；
（2）将步骤（1）处理后的蒙脱土放入到煅烧炉内进行高温煅烧处理， 45min后将蒙脱土取出备用；
（3）将步骤（2）处理后的蒙脱土浸入到改性处理液中，不断超声处理1.5h后滤出，最后放入到干燥箱内干燥备用；所述的改性处理液由如下对应重量份的物质组成：12份十二烷基三甲基溴化铵、4份焦磷酸钠、3份乙二胺四乙酸二钠、5份壬基酚聚氧乙烯醚、5份硬脂酸锌、15份纳米碳管、8份钛酸酯偶联剂、200份去离子水；
（4）将步骤（3）处理后的蒙脱土放入到低能电子辐照仪器内进行电子辐照处理，20min后取出得改性蒙脱土备用；
（5）将氢氧化镁与硅烷偶联剂共同混合投入到搅拌罐内，高速搅拌处理2h后取出，干燥处理后备用；
（6）将步骤（5）处理后的氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤（4）制得的改性蒙脱土共同混合，搅拌均匀后再投入到造粒机内进行造粒处理，完成后取出得改性阻燃粒料备用；
（7）将步骤（6）制得的改性阻燃粒料、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体共同混合投入到混炼机内进行混炼处理，45min后取出得混炼料备用；
（8）将步骤（7）制得的混炼料投入到挤塑机内进行常规的挤出、拉伸、冷却后，再经常规的纬向编织处理后制成成品编织布。
进一步的，步骤（1）中所述的盐酸溶液为体积分数为10%的盐酸溶液。
进一步的，步骤（2）中所述的高温煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为950℃。
进一步的，步骤（3）中所述的超声处理时控制超声波的频率为800kHz；所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为95℃。
进一步的，步骤（4）中所述的电子辐照处理时控制低能电子辐照仪器内为真空环境，期间控制真空度为 1.0×10－5Pa，辐照能量为25 MeV，扫描宽度为 100 cm，扫描频率为60Hz，辐照电流为10 mA。
进一步的，步骤（5）中所述的氢氧化镁与硅烷偶联剂的质量比为80:1；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1800转/分钟；所述的干燥处理时的干燥温度为110℃。
进一步的，步骤（6）中所述的步骤（5）处理后的氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤（4）制得的改性蒙脱土对应的重量比为65: 50:5。
进一步的，步骤（7）中所述的步骤（6）制得的改性阻燃粒料、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体对应的重量比为17:6:7；所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为85℃。
对比实验例1
本对比实验例1与实施例2相比，区别仅在于省去了步骤（4）中的电子辐照处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实验例2
本对比实验例2与实施例2相比，区别仅在于省去了改性处理液中的纳米碳管成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实验例3
申请号为：CN201310318496.2公开的一种无卤阻燃聚乙烯塑料编织布，具体选用其实施实例2的技术方案。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实验例1、对比实验例2、对比实验例3对应制得的编织布进行性能测试，其中实施例2、对比实验例1、对比实验例2的编织布规格与对比实验例3中的完全相同，然后各组材料均按照标准QB/T 3808-1999进行测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
由上表1可以看出，本发明方法制得的塑料编织布的综合性能得到了明显的提升，具有很强的实用价值和市场竞争力，极具生产经济效益。

Claims (8)

1.一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）先将蒙脱土浸入到盐酸溶液中，10~15min后滤出，用清水冲洗至中性后干燥备用；
（2）将步骤（1）处理后的蒙脱土放入到煅烧炉内进行高温煅烧处理，40~45min后将蒙脱土取出备用；
（3）将步骤（2）处理后的蒙脱土浸入到改性处理液中，不断超声处理1~1.5h后滤出，最后放入到干燥箱内干燥备用；所述的改性处理液由如下对应重量份的物质组成：8~12份十二烷基三甲基溴化铵、2~4份焦磷酸钠、1~3份乙二胺四乙酸二钠、3~5份壬基酚聚氧乙烯醚、2~5份硬脂酸锌、12~15份纳米碳管、5~8份钛酸酯偶联剂、180~200份去离子水；
（4）将步骤（3）处理后的蒙脱土放入到低能电子辐照仪器内进行电子辐照处理，15~20min后取出得改性蒙脱土备用；
（5）将氢氧化镁与硅烷偶联剂共同混合投入到搅拌罐内，高速搅拌处理1~2h后取出，干燥处理后备用；
（6）将步骤（5）处理后的氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤（4）制得的改性蒙脱土共同混合，搅拌均匀后再投入到造粒机内进行造粒处理，完成后取出得改性阻燃粒料备用；
（7）将步骤（6）制得的改性阻燃粒料、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体共同混合投入到混炼机内进行混炼处理，40~45min后取出得混炼料备用；
（8）将步骤（7）制得的混炼料投入到挤塑机内进行常规的挤出、拉伸、冷却后，再经常规的纬向编织处理后制成成品编织布。
2.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的盐酸溶液为体积分数为10%的盐酸溶液。
3.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的高温煅烧处理时控制煅烧炉内的温度为900~950℃。
4.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的超声处理时控制超声波的频率为700~800kHz；所述的干燥处理时控制干燥箱内的温度为90~95℃。
5.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的电子辐照处理时控制低能电子辐照仪器内为真空环境，期间控制真空度为1.0×10－5Pa，辐照能量为20~25 MeV，扫描宽度为 60~100 cm，扫描频率为50~60Hz，辐照电流为 8~10 mA。
6.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述的氢氧化镁与硅烷偶联剂的质量比为75~80:1；所述的高速搅拌处理时控制搅拌的转速为1500~1800转/分钟；所述的干燥处理时的干燥温度为100~110℃。
7.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，其特征在于，步骤（6）中所述的步骤（5）处理后的氢氧化镁、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、步骤（4）制得的改性蒙脱土对应的重量比为60~65:45~50:3~5。
8.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃塑料编织布的制备方法，其特征在于，步骤（7）中所述的步骤（6）制得的改性阻燃粒料、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯弹性体对应的重量比为16~17:5~6:6~7；所述的混炼处理时控制混炼机内的温度为80~85℃。
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