CN113248815B - 一种插头用的阻燃抗老化塑料 - Google Patents

一种插头用的阻燃抗老化塑料 Download PDF

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Abstract

本申请涉及高分子材料的领域，具体公开了一种插头用的阻燃抗老化塑料，由包含以下重量份的原料制成：聚乙烯树脂90‑110份；膨胀蛭石粉4‑6份；可膨胀石墨粉12‑16份。由于本申请采用膨胀蛭石粉与可膨胀石墨粉对聚乙烯进行协同抗阻燃，显著提高聚乙烯的抗阻燃性和抗老化性。通过添加玻璃粉，使玻璃粉熔融状态粘附填充在膨胀蛭石粉以及可膨胀石墨粉膨胀后的两者之间，提高阻燃效果。通过玻璃粉将膨胀蛭石粉包覆后再与聚乙烯熔融共混，使聚乙烯的使阻燃效果和抗老化性均较好。

Description

一种插头用的阻燃抗老化塑料
技术领域
本申请涉及高分子材料的领域，更具体地说，它涉及一种插头用的阻燃抗老化塑料。
背景技术
插头是一般电子产品的连接头或者电气用品的插销。
工业插头通常包括其内部的连接金属以及包覆在连接金属外的外壳，外壳通常为塑料材质。聚乙烯(PE)是一种质轻无毒、具有良好电学性能的热塑性材料，其价格低廉、易加工，被广泛应用于电线电缆行业，因而聚乙烯是外壳材料的一种。但聚乙烯耐热性差，当电路发生短路时，聚乙烯外壳阻燃性能差，导致火灾发生速度快、蔓延速度快，进而导致火灾造成的损失以及伤亡大。
发明内容
为了提高插头外壳的阻燃性，本申请提供一种插头用的阻燃抗老化塑料。
本申请提供的一种插头用的阻燃抗老化塑料，采用如下的技术方案：
一种插头用的阻燃抗老化塑料，由包含以下重量份的原料制成：
聚乙烯树脂90-110份；
膨胀蛭石粉4-6份；
可膨胀石墨粉12-16份。
通过上述技术方案，可膨胀石墨粉是层状晶体碳原子嵌入式化合物，受热时层间的酸根离子被释放出来，使得可膨胀石墨粉进行脱水碳化，膨胀后会形成一种致密、蠕虫状膨胀碳层。膨胀体的碳层对燃烧基体起到保护作用，表面热量无法传输，降低基体表面温度直至火焰熄灭。
可膨胀石墨粉膨胀后形成的膨胀体彼此间的黏附力较弱，相互之间存才较大的空隙，在聚合物基体燃烧之后，膨胀石墨无法在燃烧基体表面形成完整的膨胀炭层，使火焰能继续进行氧交换并继续传播，阻燃效率有限。
采用膨胀蛭石粉，一方面，膨胀蛭石粉与可膨胀石墨粉具有协同抗阻燃效果，利用两者不同膨胀温度，使可膨胀石墨粉先膨胀形成的膨胀炭层包覆在燃烧基体表面时，再通过升温使膨胀蛭石粉膨胀后对相邻的膨胀炭层之间的间隙进行填充，进而使燃烧基体表面包覆的由膨胀炭层和膨胀蛭石粉膨胀后共同形成的保护层更加致密和完整，使热量无法传输和降低燃烧基体表面温度直至火焰熄灭的效果，显著提高阻燃效果。另一方面，膨胀蛭石粉是一种较好的抗热老化剂，显著提高聚乙烯塑料的抗热老化性。
可选的，还添加有重量份为0.8-1.2份的玻璃粉。
通过采用上述技术方案，高温下，膨胀蛭石粉以及可膨胀石墨粉膨胀后，玻璃粉熔融状态粘附填充在膨胀后的两者之间，进而进一步提高燃烧基体表面包覆的保护层的致密性和完整性，进而提高阻燃效果。
可选的，所述可膨胀石墨粉为50目-100目。
通过上述技术方案，当可膨胀石墨粉粒径较小时，可膨胀石墨粉片层之间的插入物受热时很容易从片层之间逃离，导致膨胀倍率较小，故大粒径可膨胀石墨粉的膨胀效率较好。可膨胀石墨粉对聚乙烯进行阻燃时，其阻燃效果与可膨胀石墨粉的膨胀能力有关，故大粒径可膨胀石墨粉的阻燃效果优于小粒径的可膨胀石墨粉。但是，由于大粒径的可膨胀石墨粉的添加容易导致塑料整体均匀性差，使塑料强度显著下降，因而采用50目-100目的可膨胀石墨粉较为合适。
可选的，所述膨胀蛭石粉为300-400目。
通过上述技术方案，采用300-400目的膨胀蛭石粉，使膨胀蛭石粉膨胀后体积与相邻的可膨胀石墨粉的膨胀体之间的间隙较为匹配，防止膨胀蛭石粉膨胀后体积过大，导致膨胀石墨粉的膨胀体受到挤压应力，导致膨胀石墨粉的膨胀体破碎或与膨胀石墨粉的膨胀体与燃烧基体表面脱离，使阻燃效果较好。
可选的，所述玻璃粉包覆在膨胀蛭石粉表面。
通过上述技术方案，高温状态下，玻璃粉熔融后附着在膨胀蛭石粉表面，使膨胀蛭石粉膨胀后，熔融状态的玻璃粉对膨胀蛭石粉与可膨胀石墨粉的膨胀炭层之间的间隙进行精准填充，使填充效果好，进一步提高燃烧基体表面的保护层的致密性和完整性，从而提高阻燃性。并且通过玻璃粉包覆膨胀蛭石粉，提高膨胀蛭石粉在塑料中的分散性，进而提高塑料的抗老化性。
可选的，所述玻璃粉通过如下方法包覆于膨胀蛭石粉表面：按重量份计，称取0.8-1.2份玻璃粉和4-6份膨胀蛭石粉，搅拌分散于8-10份乙醇中，再加入0.5-1份的胶粘剂，加热蒸干，制备得到由玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉。
通过上述技术方案，通过将玻璃粉和膨胀蛭石粉先分散在乙醇中，再通过胶粘剂将玻璃粉胶粘附着在膨胀蛭石粉上，使玻璃粉均匀附着在膨胀蛭石粉颗粒上，且玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉制备方法简单，使塑料的生产工艺简单。
可选的，所述玻璃粉为2000-4000目。
通过上述技术方案，膨胀蛭石粉为多孔结构，2000-4000目的玻璃粉能吸附在膨胀蛭石粉的多孔结构内，使玻璃粉对膨胀蛭石粉的包覆效果较好。
可选的，通过如下方法制备而成：按配方所需重量份计，将聚乙烯加热熔融，再将膨胀蛭石粉和可膨胀石墨粉加入搅拌均匀，经过挤出造粒得到成品塑料。
通过上述技术方案，采用简单的熔融共混法将聚乙烯、膨胀蛭石粉以及膨胀石墨粉混合制得成品塑料，使阻燃抗老化塑料制备工艺简单。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用膨胀蛭石粉与可膨胀石墨粉对聚乙烯进行协同抗阻燃，显著提高聚乙烯的抗阻燃性和抗老化性。
2、通过添加玻璃粉，使玻璃粉熔融状态粘附填充在膨胀蛭石粉以及可膨胀石墨粉膨胀后的两者之间，提高阻燃效果。
3、通过玻璃粉将膨胀蛭石粉包覆后再与聚乙烯熔融共混，使聚乙烯的使阻燃效果和抗老化性均较好。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料名称 种类或来源
聚乙烯树脂 余姚九鼎化工材料有限公司出售的超高分子量聚乙烯（UHMWPE），U-PE350。
膨胀蛭石粉 灵寿县嘉源矿产品加工厂出售，分别为280目、300目、325目、400目、500目。
可膨胀石墨粉 石家庄汇锦矿产品有限公司出售，30目、50目、80目、100目、120目。
玻璃粉 河北铭驰矿产品有限公司出售1000目、2000目、3000目、4000目、5000目。
胶粘剂 酚醛胶粘剂，临沂市兰山区丰泽制胶厂出售。
制备例
制备例1
玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉的制备：
称取2000目玻璃粉1kg和325目膨胀蛭石粉5kg，搅拌分散于8kg乙醇中，再加入0.5kg的酚醛胶粘剂，搅拌条件下加热至乙醇沸腾并蒸干，制备得到由玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉。
制备例2
玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉的制备：
称取2000目玻璃粉1kg和325目膨胀蛭石粉5kg，搅拌分散于10kg乙醇中，再加入1kg的酚醛胶粘剂，搅拌条件下加热至乙醇沸腾并蒸干，制备得到由玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉。
制备例3
玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉的制备：
称取2000目玻璃粉1kg和325目膨胀蛭石粉5kg，搅拌分散于9kg乙醇中，再加入0.73kg的酚醛胶粘剂，搅拌条件下加热至乙醇沸腾并蒸干，制备得到由玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉。
制备例4
与制备例3的区别在于，玻璃粉为4000目。
制备例5
与制备例3的区别在于，玻璃粉为3000目。
制备例6
与制备例3的区别在于，玻璃粉为1000目。
制备例7
与制备例3的区别在于，玻璃粉为5000目。
实施例
实施例1
一种插头用的阻燃抗老化塑料，由如下方法制备而成：称取90kg聚乙烯170℃下在加热熔融，将4kg的300目膨胀蛭石粉和12kg的50目可膨胀石墨粉加入搅拌均匀，再挤出造粒得到成品塑料颗粒。
实施例2
一种插头用的阻燃抗老化塑料，由如下方法制备而成：称取110kg聚乙烯170℃下在加热熔融，将6kg的300目膨胀蛭石粉和16kg的50目可膨胀石墨粉加入搅拌均匀，再挤出造粒得到成品塑料颗粒。
实施例3
一种插头用的阻燃抗老化塑料，由如下方法制备而成：称取100kg聚乙烯170℃下在加热熔融，将5kg的300目膨胀蛭石粉和15kg的50目可膨胀石墨粉加入搅拌均匀，再挤出造粒得到成品塑料颗粒。
实施例4
与实施3的区别在于，可膨胀石墨粉为80目。
实施例5
与实施3的区别在于，可膨胀石墨粉为100目。
实施例6
与实施3的区别在于，可膨胀石墨粉为30目。
实施例7
与实施3的区别在于，可膨胀石墨粉为120目。
实施例8
与实施4的区别在于，膨胀蛭石粉为352目。
实施例9
与实施4的区别在于，膨胀蛭石粉为400目。
实施例10
与实施4的区别在于，膨胀蛭石粉为280目。
实施例11
与实施4的区别在于，膨胀蛭石粉为500目。
实施例12
与实施8的区别在于，还添加有2000目的玻璃粉0.8kg，膨胀蛭石粉、可膨胀石墨粉和玻璃粉同时加入。
实施例13
与实施12的区别在于，玻璃粉添加量为1.2kg。
实施例14
与实施12的区别在于，玻璃粉添加量为1kg。
实施例15
与实施14的区别在于，由制备例1制备得到的玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉等量替换玻璃粉和膨胀蛭石粉。
实施例16
与实施15的区别在于，玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉由制备例2制备得到。
实施例17
与实施15的区别在于，玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉由制备例3制备得到。
实施例18
与实施15的区别在于，玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉由制备例4制备得到。
实施例19
与实施15的区别在于，玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉由制备例5制备得到。
实施例20
与实施15的区别在于，玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉由制备例6制备得到。
实施例21
与实施15的区别在于，玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉由制备例7制备得到。
对比例
对比例1
与实施例3的区别在于，等量300目膨胀蛭石粉替换可膨胀石墨粉。
对比例2
与实施例3的区别在于，等量50目可膨胀石墨粉替换膨胀蛭石粉。
对比例3
与实施例3的区别在于，不添加可膨胀石墨粉和膨胀蛭石粉。
性能检测试验
将实施例1-21以及对比例1-3的成品塑料颗粒经过注塑成型制备测试样品，进行如下检测。
阻燃性检测：参照GB/T 20284-2006，对实施例1-21以及对比例1-3制备得到的测试样品进行检测，测其烟气生成速率，并记录在表1。
强度检测：参照ASTM D-638，采用拉力试验机，通过拉力试验在50mm/min下测实施例1-21以及对比例1-3制备得到的测试样品的拉伸强度，结果记录在表1。
抗老化检测：将实施例1-21以及对比例1-3制备得到的测试样品在80℃下老化处理2000h处理后，参照ASTM D-638，通过拉力试验在50mm/min下测试的拉伸强度，并通过如下公式计算拉伸强度的老化后保持率%，并记录在表1。
拉伸强度的老化后保持率%=老化后的拉伸强度/老化前的拉伸强度*100%
表1
烟气生成速率m<sup>2</sup>/s<sup>2</sup> 拉伸强度MP 老化后保持率%
实施例1 0.36 36 80
实施例2 0.37 37 79
实施例3 0.36 38 80
实施例4 0.42 40 79
实施例5 0.45 42 80
实施例6 0.30 26 79
实施例7 0.52 45 80
实施例8 0.39 43 81
实施例9 0.40 42 80
实施例10 0.42 38 81
实施例11 0.46 38 81
实施例12 0.31 38 83
实施例13 0.31 38 83
实施例14 0.30 38 83
实施例15 0.26 38 86
实施例16 0.26 38 86
实施例17 0.26 38 86
实施例18 0.25 38 87
实施例19 0.25 38 87
实施例20 0.28 38 85
实施例21 0.29 38 85
对比例1 0.78 48 89
对比例2 0.64 34 63
对比例3 0.96 42 57
结合实施例3和对比例1-3并结合表1可以看出，可膨胀石墨粉和膨胀蛭石粉单独使用时，虽然均有抗阻燃效果，但是效果不佳。采用可膨胀石墨粉和膨胀蛭石粉同时使用，两者的协同作用显著提高塑料的抗阻燃性。且膨胀蛭石粉本身具有提高塑料热老化性的作用，添加有膨胀蛭石粉还能显著提高塑料的耐热老化性能。
结合实施例3-7并结合表1可以看出，可膨胀石墨粉的粒径较大时阻燃效果较好，但是容易引起塑料拉伸强度降低，可膨胀石墨粉在50-100目时具有较好的拉伸强度和阻燃效果。
结合实施例4和实施例8-11并结合表1可以看出，膨胀蛭石粉为300-400目时具有较好的阻燃效果。当膨胀蛭石粉粒径较大时，膨胀蛭石粉膨胀后撑开可膨胀石墨粉的膨胀炭层之间的间隙，使可膨胀石墨粉的膨胀炭层受到挤压出现裂痕，导致膨胀炭层被破坏。当膨胀蛭石粉粒径较小时，膨胀后难以填充膨胀炭层之间的间隙，使阻燃效果差。且通过300-400目粒度的膨胀蛭石粉填充进入聚乙烯与可膨胀石墨粉的间隙中，具有补强作用，提高塑料的拉伸强度。
结合实施例8和实施例12-14并结合表1可以看出，添加玻璃粉提高塑料的抗阻燃性以及抗老化性能。璃粉熔融状态粘附填充在膨胀后的膨胀蛭石粉以及可膨胀石墨粉之间，提高燃烧基体表面保护层的完整度和致密性，进而提高阻燃性。
结合实施例14和实施例15-17并结合表1可以看出，通过将玻璃粉包覆在膨胀蛭石粉表面起到的抗阻燃效果更好，使玻璃粉熔融后方便精准填充在膨胀蛭石粉的膨胀体和膨胀炭层之间，进一步提高阻燃效果。且将膨胀蛭石粉通过玻璃粉包覆，使膨胀蛭石粉均匀分散在塑料中，提高塑料的抗老化性。
结合实施例15-17和实施例18-21并结合表1可以看出，当玻璃粉为2000-4000目时，对塑料的阻燃效果更佳，其原因是，2000-4000目的玻璃粉能更方便地附着在膨胀蛭石粉的空隙和表面中，进而提高膨胀蛭石粉的附着均匀度和附着量，进而提高塑料的阻燃性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种插头用的阻燃抗老化塑料，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：
聚乙烯树脂90-110份；
膨胀蛭石粉4-6份；
可膨胀石墨粉12-16份；
还添加有重量份为0.8-1.2份的玻璃粉；
所述可膨胀石墨粉为50目-100目；
所述膨胀蛭石粉为300-400目；
所述玻璃粉包覆在膨胀蛭石粉表面；
所述玻璃粉通过如下方法包覆于膨胀蛭石粉表面：按重量份计，称取0.8-1.2份玻璃粉和4-6份膨胀蛭石粉，搅拌分散于8-10份乙醇中，再加入0.5-1份的胶粘剂，加热蒸干，制备得到由玻璃粉包覆的膨胀蛭石粉。
2.根据权利要求1所述的一种插头用的阻燃抗老化塑料，其特征在于：所述玻璃粉为2000-4000目。
3.根据权利要求1所述的一种插头用的阻燃抗老化塑料，其特征在于，通过如下方法制备而成：按配方所需重量份计，将聚乙烯加热熔融，再将膨胀蛭石粉和可膨胀石墨粉加入搅拌均匀，经过挤出造粒得到成品塑料。
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