CN113603959A - 一种低voc、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种低voc、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料及其制备方法，该复合材料包括以下重量份的组分：EVA共聚物5‑20份、POE弹性体5‑20份、TPU弹性体5‑20份、增容剂1‑10份、阻燃剂20‑70份、抑烟剂5‑15份、润滑剂0.5‑2份、协效剂0.1‑2份、偶联剂0.1‑1份以及抗氧剂0.5‑3份，兼具耐磨性和耐腐蚀性强、无卤阻燃效果好、烟密度低、有机挥发物被高效吸附脱除等优点，能满足高铁、动车等轨道交通对车厢内饰材料卷材地板的阻燃和环保要求；同时，该复合材料的制备工艺步骤简单、生产成本低、可操作性强，适合工业化生产，应用前景广阔。

Description

一种低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料及 其制备方法
技术领域
本发明涉及新型功能高分子材料技术领域，尤其涉及一种低VOC、低烟密度、无卤阻燃的耐磨型弹性卷材复合材料及其制备方法。
背景技术
随着中国高速铁路建设飞速发展，带动了轨道交通装备制造产业的迅速发展，也为高铁内饰材料产业带来了广阔的发展前景。高铁、动车作为公共交通工具，具有速度快、人流量大且密集的特点，高铁、动车地面内饰材料必须满足更加严格的阻燃防火安全技术条件，以确保乘客的生命安全。
标准TB/T3237-2010《动车组用内装材料阻燃技术条件》规定高铁等铁路轨道机车车辆的内装材料除了要满足防火阻燃、低烟低毒的性能要求外，同时还需考虑密闭的高铁客舱空气质量对人体健康的影响，标准TB/T 3139-2006《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》对车辆内装材料中具有散发VOC的高风险材料提出限值要求,并且对车内VOC总散发量也作出限值要求。
现有的高铁、动车地面内饰材料主要使用橡胶或PVC地板，这些材料在加工过程中需要加入大量的增塑剂，受环境温度影响，随着温度升高而会加速地板释放有机物，当VOC超过一定浓度时，在短时间会感到头痛、恶心呕吐、四肢乏力。如果不及时离开现场，会感到上述症状加重，严重时会抽搐、昏迷，导致记忆力衰竭等其他严重疾病。
其次，基于PVC地板材料中通常包含不同金属化合物的各种添加剂，在燃烧时会产生含金属的残留物，出于成本和性能的原因，PVC地板材料还包含大量无机填料，例如碳酸钙、粘土等，这些无机填料在PVC地板材料燃烧时结合释放氯，形成大量黑烟和氯化氢等有毒有害物质。
专利CN107139558A公开了以聚磷酸三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、烷基次磷酸铝等为阻燃剂的地板革，这类磷氮阻燃体系在燃烧过程中易产生黑烟，难满足低烟密度要求。
此外，地板材料应该是耐磨和耐刮擦的，并且其表面应该具备利于行走的摩擦力。总之，弹性卷材地板如何同时实现低VOC、低烟密度、无卤阻燃且耐磨是一个困扰业界的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种低VOC、低烟密度、无卤阻燃的耐磨型弹性卷材复合材料及其制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供了一种低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：EVA共聚物5～20份、POE弹性体5～20份、TPU弹性体5～20份、增容剂1～10份、阻燃剂20～70份、抑烟剂5～15份、润滑剂0.5～2份、协效剂0.1～2份、偶联剂0.1～1份以及抗氧剂0.5～3份；
优选的，EVA共聚物10～20份、POE弹性体5～15份、TPU弹性体5～15份、增容剂1～8份、阻燃剂40～65份、抑烟剂5～12份、润滑剂0.5～1.5份、协效剂0.1～1份、偶联剂0.1～1份以及抗氧剂0.5～2份；
进一步优选的，EVA共聚物15～20份、POE弹性体6～12份、TPU弹性体8～15份、增容剂1～5份、阻燃剂50～65份、抑烟剂5～10份、润滑剂0.8～1.2份、协效剂0.3～0.8份、偶联剂0.3～0.8份以及抗氧剂0.5～1份；
进一步的，所述EVA共聚物为乙烯-醋酸乙烯酯；其中醋酸乙烯含量为20％～50％，熔体流动速率为(190℃，负载2.16kg)5～25g/10min；
进一步的，所述POE弹性体为乙烯和α-烯烃共聚物；其中α-烯烃为1-丁烯、1-己烯或1-辛烯中的一种或几种，含量为20％～30％，密度为0.862g/cm3～0.902g/cm3，熔体流动速率为(190℃，负载2.16kg)0.5～5g/10min；
进一步的，所述TPU弹性体为聚酯型弹性体和/或聚醚型弹性体，密度为1.10g/cm3～1.25g/cm3，邵氏硬度为60～80D；
进一步的，所述阻燃剂为氢氧化镁、白云石、磷氮阻燃剂或焦磷酸哌嗪中的一种或几种，所述磷氮阻燃剂优选CJ1003或二乙基次膦酸铝；所述抑烟剂为水滑石、钼氨酸、氢氧化铝中的一种或几种；
进一步的，所述增容剂为SEBS、SEBS-g-MAH或PE-g-MAH中的一种或几种；
进一步的，所述润滑剂为硅酮母料、G70S、硬脂酸、EBS或聚乙烯蜡中的一种或几种；
进一步的，所述协效剂为纳米蒙脱土、纳米凹凸棒土或协效剂FR-18中的一种或几种；
进一步的，所述偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570中的一种或几种；
进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076抗氧剂168或UV328中的一种或几种；
本发明还提供了一种上述低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将阻燃剂、抑烟剂、偶联剂在高速混合机中混合，其中混合温度为85℃～100℃，混合时间为8～15分钟；(2)加入主料、增容剂和上述混合物混合均匀；(3)将步骤(2)所得物料加入布氏混炼机主加料口，在螺杆作用下剪切、熔融及混合；(4)将润滑剂、协效剂、抗氧剂混合均匀后加入布氏混炼机第二加料口；(5)布氏混炼机排气口真空度不低于-0.08MPa；(6)口模拉条；(7)切成颗粒料；(8)将颗粒送入鼓风干燥料仓，干燥温度为120～140℃，干燥时间为3～4小时，即制成低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料。
本发明的有益效果在于：该复合材料使用不同性能的EVA共聚物、POE弹性体及TPU弹性体作为主料保证了产品具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，选用阻燃剂、抑烟剂和协效剂等多种辅料相配合，很好地协调和提高了产品的无卤阻燃效果，并大大降低了产品的烟密度；针对产品使用过程中析出有机挥发物的问题，该复合材料通过无机吸附剂水滑石对材料中的挥发性小分子进行物理吸附，其次通过高温以及负压让材料中的小分子物质挥发脱除。同时，该复合材料的制备工艺步骤简单、生产成本低、可操作性强，适合工业化生产。
附图说明
图1：低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料的制备工艺流程图
具体实施方式
以下结合实例说明本发明，但不限制本发明。在本领域内，技术人员对本发明所做的简单替换或改进均属于本发明所保护的技术方案内。
实施例1：
将阻燃剂氢氧化镁、白云石、磷氮阻燃剂、抑烟剂按表1的重量份计量后，分别加入高速混合机中混合，在物料温度到达85℃～100℃时，慢慢滴加偶联剂，然后混合10分钟，接着将主料、增容剂按表1的重量份计量后加入高速混合机混合，混合均匀后所得物料加入布氏混炼机主加料口，然后将润滑剂、协效剂、抗氧剂按表1的重量份计量后混合均匀后加入布氏混炼机第二加料口，在螺杆作用下剪切、熔融及混合，布氏混炼机加工温度为130℃～180℃，布氏混炼机排气口真空度不低于-0.08MPa，颗粒送入鼓风干燥料仓，干燥温度为120～140℃，干燥时间为3～4小时，即得到低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，性能如表2所示。
表1：各实施例中低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材的原料配比(按重量份计)
Figure BDA0003249690800000041
表2：各实施例中低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料性能参数
Figure BDA0003249690800000042
Figure BDA0003249690800000051
实施例2-5：
实施例2-5中低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料的制备工艺与实施例1相同，仅原料配比不同，如表1所示。
实施例2-5中低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料的性能参数如表2所示。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。以下结合实例说明本发明，但不限制本发明。在本领域内，技术人员对本发明所做的简单替换或改进均属于本发明所保护的技术方案内。

Claims (10)

1.一种低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：EVA共聚物5～20份、POE弹性体5～20份、TPU弹性体5～20份、增容剂1～10份、阻燃剂20～70份、抑烟剂5～15份、润滑剂0.5～2份、协效剂0.1～2份、偶联剂0.1～1份以及抗氧剂0.5～3份。
2.根据权利要求1所述的低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：EVA共聚物10～20份、POE弹性体5～15份、TPU弹性体5～15份、增容剂1～8份、阻燃剂40～65份、抑烟剂5～12份、润滑剂0.5～1.5份、协效剂0.1～1份、偶联剂0.1～1份以及抗氧剂0.5～2份。
3.根据权利要求1～2任一项所述的低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，其特征在于，所述EVA共聚物为乙烯-醋酸乙烯酯；其中醋酸乙烯含量为20％～50％，熔体流动速率为5～25g/10min。
4.根据权利要求1～2任一项所述的低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，其特征在于，所述POE弹性体为乙烯和α-烯烃共聚物；其中α-烯烃为1-丁烯、1-己烯或1-辛烯中的一种或几种，含量为20％～30％，密度为0.862g/cm3～0.902g/cm3，熔体流动速率为0.5～5g/10min。
5.根据权利要求1～2任一项所述的低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，其特征在于，所述TPU弹性体为聚酯型弹性体和/或聚醚型弹性体，密度为1.10g/cm3～1.25g/cm3，邵氏硬度为60～80D。
6.根据权利要求1～2任一项所述的低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化镁、白云石、磷氮阻燃剂或焦磷酸哌嗪中的一种或几种；所述抑烟剂为水滑石、钼氨酸或氢氧化铝中的一种或几种。
7.根据权利要求1～2任一项所述的低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，其特征在于，所述增容剂为SEBS、SEBS-g-MAH或PE-g-MAH中的一种或几种。
8.根据权利要求1～2任一项所述的低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硅酮母料、G70S、硬脂酸、EBS或聚乙烯蜡中的一种或几种；所述协效剂为纳米蒙脱土、纳米凹凸棒土或协效剂FR-18中的一种或几种。
9.根据权利要求1～2任一项所述的低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料，其特征在于，所述偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570中的一种或几种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168或UV328中的一种或几种。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述的低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将阻燃剂、抑烟剂、偶联剂在高速混合机中混合，其中混合温度为85℃～100℃，混合时间为8～15分钟；(2)加入主料、增容剂和上述混合物混合均匀；(3)将步骤(2)所得物料加入布氏混炼机主加料口，在螺杆作用下剪切、熔融及混合；(4)将润滑剂、协效剂、抗氧剂混合均匀后加入布氏混炼机第二加料口；(5)布氏混炼机排气口真空度不低于-0.08MPa；(6)口模拉条；(7)切成颗粒料；(8)将颗粒送入鼓风干燥料仓，干燥温度为120～140℃，干燥时间为3～4小时，即制成低VOC、低烟密度的无卤阻燃耐磨型弹性卷材复合材料。
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