一種環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料組成：載體樹(shù)脂10份、氯化聚乙烯15份、十溴二苯乙烷28份、三氧化二銻10份、TBC阻燃劑3~10份、阻燃協(xié)效劑12份、MCA阻燃劑5~15份、潤(rùn)滑劑8份和抗氧劑1份。本發(fā)明聚乙烯阻燃母粒環(huán)保無(wú)毒，清潔衛(wèi)生，阻燃效果顯著，加工性能優(yōu)良，用于聚乙烯產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，其添加量小，可大幅度降低聚乙烯材料的生產(chǎn)成本，適于企業(yè)發(fā)展。
【專利說(shuō)明】一種環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)保阻燃聚乙烯母粒，本發(fā)明還涉及該環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯(PE)由于性能的優(yōu)異性，被廣泛運(yùn)用于化工、農(nóng)業(yè)、建筑和包裝等領(lǐng)域，但其易燃性差，產(chǎn)品存在火災(zāi)隱患，因此有必要對(duì)其阻燃性進(jìn)行改性研究。為了提高聚乙烯材料的阻燃性，通常人們?cè)谏a(chǎn)原料中加入阻燃劑，然而大部分阻燃劑為粉體，加工時(shí)粉塵飛揚(yáng)，操作環(huán)境極差，嚴(yán)重影響加工人員的健康，且粉體與樹(shù)脂基材的體積相差較大，密度差別懸殊，原料難以混合均勻。加之?dāng)D出機(jī)、注塑機(jī)對(duì)物料沿軸向心的混勻性有限及設(shè)備震動(dòng)，使得粉體容易下沉而造成與樹(shù)脂基材的分離，產(chǎn)生離析現(xiàn)象。再有粉體容易團(tuán)聚，也使喂料不準(zhǔn)，造成組分波動(dòng)，材料性能不穩(wěn)定，難以達(dá)到預(yù)想阻燃效果?，F(xiàn)有技術(shù)有通過(guò)制備阻燃母粒來(lái)解決操作環(huán)境差的問(wèn)題的，但是現(xiàn)有技術(shù)中的阻燃母粒卻存在產(chǎn)品分散性差、難以加工、有毒、阻燃性能差或價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)，不能夠滿足客戶的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒，該阻燃母粒具有良好分散性、易于加工、環(huán)保無(wú)毒、良好阻燃性能和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料組成:載體樹(shù)脂10份、氯化聚乙烯15份、十溴二苯乙烷28份、三氧化二銻10份、TBC阻燃劑3~10份、阻燃協(xié)效劑12份、MCA阻燃劑5~15份、潤(rùn)滑劑8份和抗氧劑I份；
其中，所述載體樹(shù)脂為線性低密度聚乙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的任一種或兩種的組合；
所述氯化聚乙烯是氯含量為70%的氯化聚乙烯粉體；
所述阻燃協(xié)效劑為經(jīng)過(guò)改性處理的含硅、鎂元素的礦物類阻燃協(xié)效劑；
所述TBC阻燃劑是熔點(diǎn)為110°C、溴含量為65%的三(2，3- 二溴丙基)異三聚氰酸酯白色粉末；
所述MCA阻燃劑為粒度分布D50為2~4 μ m、D90為4飛μ m和白度> 98%的三聚氰胺
氰尿酸酯。
[0005]所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸、EBS、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和硅酮粉中的任一種或幾種的組合。
[0006]所述抗氧化劑為抗氧劑1010和抗氧劑168按重量比1:2的組合得到。
[0007]一種環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒的制備方法，包括以下步驟:
O按配比稱取載體樹(shù)脂、氯化聚乙烯、十溴二苯乙烷、三氧化二銻、TBC阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、MCA阻燃劑、潤(rùn)滑劑和抗氧劑，采用高速攪拌機(jī)對(duì)物料攪拌3min ；2)將混合后的物料加入到表面硬度為HRC55。~HRC58。的經(jīng)氮化處理過(guò)的錐形喂料雙螺桿中；
3)將錐形喂料雙螺桿出來(lái)的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行混煉處理，用水冷卻后進(jìn)行拉條、切粒，振動(dòng)篩分離，得到環(huán)保阻燃聚乙烯母粒；
其中，雙螺桿擠出機(jī)的直徑為30~75mm、長(zhǎng)徑比為44:1，雙螺桿擠出機(jī)溫度控制如下:第一段10(Tll5°C，第二段至第四段14(Tl50°C，第五段155~160°C，機(jī)頭150°C。
[0008]本發(fā)明采用十溴二苯乙烷、TBC阻燃劑作為主阻燃劑，燃燒過(guò)程中不產(chǎn)生有毒的多溴代二苯并二惡烷及多溴代二苯并呋湳，使用三氧化二銻作為輔助阻燃劑，提高了阻燃效率，同時(shí)采用廉價(jià)的阻燃協(xié)效劑、MCA阻燃劑部分替代較貴的三氧化二銻，每生產(chǎn)It的聚乙烯阻燃母粒，至少可以節(jié)省8000元，大大的提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，所述阻燃體系發(fā)生的協(xié)同效應(yīng)作用，可大幅度提高聚乙烯阻燃母粒的阻燃效率，還有效降低了燃燒時(shí)的煙濃度，在燃燒過(guò)程中起到隔熱、隔氧的作用。
[0009]本發(fā)明聚乙烯阻燃母粒環(huán)保無(wú)毒，清潔衛(wèi)生，阻燃效果顯著，加工性能優(yōu)良，同時(shí)價(jià)格低廉，用于聚乙烯產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，其添加量小，可大幅度降低聚乙烯材料的生產(chǎn)成本，適于企業(yè)發(fā)展。本發(fā)明聚乙烯阻燃母粒可作為仿真塑料、波紋管、礦井聚乙烯管、硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜護(hù)套料和流延膜等聚乙烯產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的阻燃劑使用，對(duì)樹(shù)脂的力學(xué)性能影響小，添加后不易發(fā)生分層、花紋和析出等不良現(xiàn)象。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明揭示了一種環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料組成:載體樹(shù)脂10份、氯化聚乙烯15份、十溴二苯乙烷28份、三氧化二銻10份、TBC阻燃劑3~10份、阻燃協(xié)效劑12份、MCA阻燃劑5~15份、潤(rùn)滑劑8份和抗氧劑1份。
[0011]本發(fā)明阻燃母粒具有良好分散性、易于加工、環(huán)保無(wú)毒、良好阻燃性能和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，該阻燃母粒與低密度聚乙烯按1:10~15的比例混合后進(jìn)行造粒，可得到阻燃性達(dá)到UV94 V-2級(jí)的聚乙烯阻燃材料，且聚乙烯阻燃材料本身性能不下降，該阻燃母粒與高密度聚乙烯按1:4~6的比例混合后進(jìn)行造粒，可得到阻燃性達(dá)到UV94 V-2級(jí)的聚乙烯阻燃材料，且聚乙烯阻燃材料本身性能不下降。
[0012]本發(fā)明中，為了能更好的包裹住阻燃劑成分，使阻燃母粒能夠順利擠出拉條和切粒，阻燃母粒以載體樹(shù)脂作為樹(shù)脂基材，所選用的載體樹(shù)脂為線性低密度聚乙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的任一種或兩種的組合。
[0013]本發(fā)明中，氯化聚乙烯是氯含量為70%的氯化聚乙烯粉體，可替代部分載體樹(shù)脂，提高阻燃母粒各物料之間的相容性，氯化聚乙烯也是一種高效阻燃劑，價(jià)格比十溴二苯乙烷便宜，提高阻燃效率的同時(shí)也降低了成本。
[0014]本發(fā)明以十溴二苯乙烷和TBC阻燃劑作為主阻燃劑，以三氧化二銻作為輔阻燃劑，并與阻燃協(xié)效劑、MCA阻燃劑配合使用，該種阻燃體系會(huì)發(fā)生協(xié)同作用，賦予阻燃母粒良好的阻燃性能，同時(shí)還具有隔熱、隔氧、降溫、阻止可燃?xì)怏w向外逸出的作用。
[0015]上述提及的TBC阻燃劑是一種新型的、高效的、添加型溴系阻燃劑，具有阻燃效果好、揮發(fā)性低、相容性好、耐久、耐光、耐水和無(wú)毒等特性，與基體樹(shù)脂和氯化聚乙烯相容性好，可提高產(chǎn)品的加工流動(dòng)性，在溴銻阻燃體系中加入TBC阻燃劑，減少了溴銻阻燃劑的添加量，降低了成本，而且有助于阻燃效率的提高，本發(fā)明TBC阻燃劑較好的是熔點(diǎn)為110°C、溴含量為65%的三(2，3- 二溴丙基)異三聚氰酸酯白色粉末。
[0016]上述提及MCA阻燃劑為粒度分布D50為2~4 μ m、D90為4~6 μ m和白度> 98%的三聚氰胺氰尿酸酯；阻燃協(xié)效劑為經(jīng)過(guò)改性處理的含有硅、鎂元素的礦物類阻燃協(xié)效劑，該礦物類阻燃協(xié)效劑可以為有機(jī)物，也可以為無(wú)機(jī)物，所述改性加工處理為現(xiàn)有技術(shù)，協(xié)效阻燃劑在燃燒過(guò)程中可捕捉燃燒反應(yīng)中的自由基，從而阻止火焰的傳播，使燃燒區(qū)的火焰密度下降，最終使燃燒反應(yīng)速度下降直至終止。阻燃協(xié)效劑和MCA阻燃劑價(jià)格低廉，在不影響阻燃母粒的阻燃性能的情況下，還可以部分代替價(jià)格昂貴的三氧化二銻，降低聚乙烯材料的生產(chǎn)成本。
[0017]為了降低擠出的聚乙烯阻燃母粒的表面粗糙度，提高母粒的分散性和加工性，本發(fā)明還添加有潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑選自硬脂酸、EBS、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和硅酮粉，作為本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所提及的潤(rùn)滑劑可一種單獨(dú)使用，也是幾種組合使用。
[0018]為了提高聚乙烯阻燃母粒的加工穩(wěn)定性、耐熱性和耐老化性，本發(fā)明還添加有抗氧劑，抗氧化劑為 抗氧劑1010和抗氧劑168的組合,具體為抗氧劑1010和抗氧劑168按重量比1:2的組合。
[0019]本發(fā)明的另一種目的在于提出一種環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒的制備方法，該制備方法包括步驟:1)按配方比稱取載體樹(shù)脂、氯化聚乙烯、十溴二苯乙烷、三氧化二銻、TBC阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、MCA阻燃劑、潤(rùn)滑劑和抗氧劑，采用高速攪拌機(jī)對(duì)物料攪拌3min ；
2)將混合后的物料通過(guò)連接管道通入到安裝有攪拌槳的倒錐形料斗中，該倒錐形料斗為不銹鋼下料斗，增加攪拌槳的目的是進(jìn)一步攪拌混合，使各原料更加均勻，可防止因?yàn)榉垠w多而產(chǎn)生架橋不下料的現(xiàn)象，然后再通入表面硬度為HRC55。~HRC58°的經(jīng)氮化處理的錐形雙喂料螺桿，用錐形雙喂料螺桿代替普通的平行雙喂料螺桿，可以更好的輸送原料，保證喂料均勻；3)將錐形雙喂料螺桿出來(lái)的物料通入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行混煉處理，用水冷卻后進(jìn)行拉條、切粒，振動(dòng)篩分離，得到環(huán)保阻燃聚乙烯母粒；其中，雙螺桿擠出機(jī)的直徑為3(T75mm、長(zhǎng)徑比為44:1，雙螺桿擠出機(jī)溫度控制如下:第一段10(Tll5°C，第二段至第四段14(Tl50°C，第五段155~160°C，機(jī)頭150°C，本發(fā)明雙螺桿擠出機(jī)在較低的溫度下即可實(shí)現(xiàn)較好的效果，較低的擠出溫度，既可以加強(qiáng)各物料之間的剪切混煉效果，又可以使擠出機(jī)料筒溫度不致過(guò)高而引起部分阻燃劑分解。
[0020]以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0021]實(shí)施例1為本發(fā)明環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒的制備方法，實(shí)施例2、3為采用實(shí)施例I所得的環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒制備的聚乙烯阻燃材料，對(duì)比例1、2為采用粉體阻燃劑制備的聚乙烯阻燃材料。
[0022]實(shí)施例1
一種環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒的制備方法，該制備方法包括步驟:1)按配方比稱取載體樹(shù)脂10份、氯化聚乙烯15份、十溴二苯乙烷28份、三氧化二銻10份、TBC阻燃劑3~10份、阻燃協(xié)效劑12份、MCA阻燃劑5~15份、潤(rùn)滑劑8份和抗氧劑1份，采用高速攪拌機(jī)對(duì)物料攪拌3min ；2)將混合后的物料通過(guò)連接管道通入到安裝有攪拌槳的倒錐形料斗中，該倒錐形料斗為不銹鋼下料斗，增加攪拌槳的目的是進(jìn)一步攪拌混合，使各原料更加均勻，防止因?yàn)榉垠w多而產(chǎn)生架橋不下料的現(xiàn)象，然后再通入表面硬度為HRC55° ~HRC58°的經(jīng)氮化處理的錐形雙喂料螺桿，用錐形雙喂料螺桿代替普通的平行雙喂料螺桿，可以更好的輸送原料，保證喂料均勻；3)將錐形雙喂料螺桿出來(lái)的物料通入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行混煉處理，用水冷卻后進(jìn)行拉條、切粒，振動(dòng)篩分離，得到環(huán)保阻燃聚乙烯母粒；其中，雙螺桿擠出機(jī)的直徑為3(T75mm、長(zhǎng)徑比為44:1，雙螺桿擠出機(jī)溫度控制如下:第一段10(Tll5°C，第二段至第四段14(Tl50°C，第五段155~160°C，機(jī)頭150。。。
[0023]實(shí)施例2
本實(shí)施例聚乙烯阻燃材料按以下重量份數(shù)配比混合得到:低密度聚乙烯2420H (LDPE2420H) 90.5份、阻燃母粒9份、潤(rùn)滑劑0.5份。
[0024]實(shí)施例3
本實(shí)施例聚乙烯阻燃材料按以下重量份數(shù)配比混合得到:高密度聚乙烯HMA035(HDPEHMA035)83.5份、阻燃母粒16份、潤(rùn)滑劑0.5份。
[0025]對(duì)比例I
本對(duì)比例聚乙烯阻燃材料按以下重量份數(shù)配比混合得到:低密度聚乙烯2420H (LDPE2420H) 90.6份、十溴二苯乙烷5.7份、三氧化二銻1.7份、阻燃協(xié)效劑1.3份、潤(rùn)滑劑0.5份、抗氧劑0.2份。
[0026]對(duì)比例2
本對(duì)比例聚乙烯阻燃材料按以下重量份數(shù)配比混合得到:高密度聚乙烯HMA035(HDPEHMA035)81.8份、十溴二苯乙烷12份、三氧化二銻3.5份、阻燃協(xié)效劑2份、潤(rùn)滑劑0.5份、抗氧劑0.2份。
[0027]對(duì)上述實(shí)施例2、3和對(duì)比例1、2所得聚乙烯阻燃材料的性能進(jìn)行檢測(cè)，采用CGllOE臥式注射機(jī)注射成型標(biāo)準(zhǔn)試樣，成型工藝條件:注射溫度(加料口 ) 150/155/165/170°C (噴嘴)，注射壓力50MPa，保壓時(shí)間12s ;冷卻時(shí)間8s。測(cè)試結(jié)果如表1所示，并采用如下方法進(jìn)行測(cè)試:
拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率:按照ASTM D-638標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
[0028]缺口沖擊性能:按照ASTM D-256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
[0029]熔融指數(shù):按ASTM D-1238標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
[0030]阻燃性:垂直燃燒性能，按UL94垂直燃燒標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，樣條厚度為1.6mm和
3.2mmο
[0031]表1阻燃聚乙烯材料的性能對(duì)比
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料組成:載體樹(shù)脂10份、氯化聚乙烯15份、十溴二苯乙烷28份、三氧化二銻10份、TBC阻燃劑3~10份、阻燃協(xié)效劑12份、MCA阻燃劑5~15份、潤(rùn)滑劑8份和抗氧劑1份； 其中，所述載體樹(shù)脂為線性低密度聚乙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的任一種或兩種的組合； 所述氯化聚乙烯是氯含量為70%的氯化聚乙烯粉體； 所述阻燃協(xié)效劑為經(jīng)過(guò)改性處理的含硅、鎂元素的礦物類阻燃協(xié)效劑； 所述TBC阻燃劑是熔點(diǎn)為110°C、溴含量為65%的三(2，3-二溴丙基)異三聚氰酸酯白色粉末； 所述MCA阻燃劑為粒度分布D50為2~4 μ m、D90為4飛μ m和白度> 98%的三聚氰胺氰尿酸酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒，其特征在于:所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸、EBS、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅和硅酮粉中的任一種或幾種的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒，其特征在于:所述抗氧化劑為抗氧劑1010和抗氧劑168按重量比1:2的組合得到。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的環(huán)保添加型聚乙烯阻燃母粒的制備方法，包括以下步驟:
I)按配比稱取載體樹(shù)脂、氯化聚乙烯、十溴二苯乙烷、三氧化二銻、TBC阻燃劑、阻燃協(xié)效劑、MCA阻燃劑、潤(rùn)滑劑和`抗氧劑，采用高速攪拌機(jī)對(duì)物料攪拌3min ； 2)將混合后的物料加入到表面硬度為HRC55。~HRC58。的經(jīng)氮化處理過(guò)的錐形喂料雙螺桿中； 3)將錐形喂料雙螺桿出來(lái)的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行混煉處理，用水冷卻后進(jìn)行拉條、切粒，振動(dòng)篩分離，得到環(huán)保阻燃聚乙烯母粒； 其中，雙螺桿擠出機(jī)的直徑為3(T75mm、長(zhǎng)徑比為44:1，雙螺桿擠出機(jī)溫度控制如下:第一段10(Tll5°C，第二段至第四段14(Tl50°C，第五段155~160°C，機(jī)頭150°C。
【文檔編號(hào)】C08J3/22GK103509263SQ201310472843
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】沈旭渠, 張翼翔, 梁發(fā)雄, 沈寒知, 姚杏梅 申請(qǐng)人:廣東聚石化學(xué)股份有限公司