一種聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料及其制備方法，制備該聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料的原材料以載體樹脂的重量為基準，包括：載體樹脂100份，分散劑15-30份，成核劑0.5-10份，填料10-30份，無鹵阻燃劑110-150份，阻燃改性劑20-40份，有機發(fā)泡劑20-40份，發(fā)泡活性劑5-10份。本發(fā)明制備的無鹵阻燃發(fā)泡母料為一種多功能母料，可以在顯著降低聚乙烯產(chǎn)品密度、改善產(chǎn)品加工性能、力學(xué)性能的同時賦予產(chǎn)品一定的阻燃性能，拓寬了聚乙烯樹脂在建筑、交通、電器、通訊等更多領(lǐng)域的應(yīng)用。
【專利說明】一種聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種母料及其制備方法，涉及一種聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料及其制備 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在塑料制品的加工行業(yè)中，人們一直在尋找一種能夠適應(yīng)現(xiàn)代加工的新方法，從 而達到節(jié)約時間、增加效益的目的。本著這種精神，各種功能塑料母料應(yīng)運而生。塑料母料 是各種塑料添加劑的濃縮物，即把塑料助劑超出常規(guī)添加量（常規(guī)約20%，母料中助劑多 為50%以上）加入到載體樹脂中，將其與加工助劑一起混煉或塑煉，通過雙螺桿擠出機擠 出造粒而成。在生產(chǎn)塑料產(chǎn)品時，直接加入母粒既解決了普通助劑分散性差、粉塵飛揚、計 量不準等難題，又簡化了生產(chǎn)工藝過程，減少對設(shè)備的磨損，節(jié)省原料，使原料混合方便、混 煉質(zhì)量均勻，從而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的性能指標。和歐美國家相比，我國塑料母料的產(chǎn) 量較低，還存在著很大的差距。目前，我國人均消費塑料量仍低于世界平均水平，塑料母料 市場潛力大，發(fā)展前景廣闊。
[0003] 發(fā)泡母料是近年來才發(fā)展起來的一種新型的發(fā)泡塑料加工助劑，在國內(nèi)的研究開 始于上世紀90年代中期，它在發(fā)泡技術(shù)中具有多種功效，如助發(fā)泡、抗收縮、潤滑、增塑、回 彈性、增加表面光亮度等功能，具有綜合提高泡沫制品性能和加工性能等優(yōu)點。
[0004] 塑料產(chǎn)品在具有各種優(yōu)異應(yīng)用性能的同時，卻具有容易燃燒的缺點，特別是聚烯 烴類塑料，塑料燃燒容易造成火災(zāi)及人員和物質(zhì)的重大損失。以聚乙烯為例，其氧指數(shù)（OI) 僅18左右，屬易燃物，阻燃性差限制了PE在建筑、交通、電器、通訊等更多領(lǐng)域的應(yīng)用。添加 含鹵族元素的鹵系阻燃劑，如氯化石蠟、十溴聯(lián)苯醚、四溴雙酚A和三氧化二銻等是目前常 用的提高材料阻燃性能的方法。但是，鹵族阻燃劑在火災(zāi)發(fā)生時會釋放出毒性極強的有毒 腐蝕性鹵化氫氣體，可能造成更大危害的二次污染，因而使其應(yīng)用受到很大限制。無鹵，消 煙已成為高分子阻燃的發(fā)展方向。和鹵系阻燃劑相比，目前開發(fā)的無鹵阻燃劑在阻燃性、力口 工性能、力學(xué)性能和價格等方面還存在著不小差距。在目前技術(shù)水平和市場情況下，鹵系、 低鹵和無鹵阻燃劑將在一定時期內(nèi)處于并存的局面。
[0005] 在高分子行業(yè)高速發(fā)展的今天，單一母料往往無法滿足材料多方面的需要，添加 多種母料進去，有時無法完全發(fā)揮各功能母料的功能，還會造成成本居高不下，因此有必要 開發(fā)多功能的母料，通過一次添加，使材料具備多種功能，降低成本，簡化工藝，拓寬材料的 應(yīng)用領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種多功能 發(fā)泡母料及其制備方法，該發(fā)泡母料含無齒阻燃劑，阻燃效果良好，并且成本較低，制備工 藝簡單。
[0007] 本發(fā)明聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料的技術(shù)方案是：
[0008] 制備該聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料的原材料以載體樹脂的重量為基準，包括：
[0009] 載體樹脂 100份， 分散劑 15-30份， 成核劑 0.5-10份， 填料 10-30份， 無鹵阻燃劑 110-150份， 阻燃改性劑 20-40份， 有機發(fā)泡劑 20-40份， 發(fā)泡活性劑 5-10份。
[0010] 按上述方案，所述載體樹脂為LDPE(低密度聚乙烯）、LLDPE(線型低密度聚乙烯）、HDPE(高密度聚乙烯）、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物）中的一種或幾種的混合物，其DSC熔 點為 105-130°C。
[0011] 按上述方案，所述分散劑為固體石蠟、硬脂酸、聚乙烯蠟中的一種或幾種的混合 物；所述成核劑為二氧化硅、滑石粉、二氧化鈦中的一種或幾種的混合物；所述填料為超細 碳酸鈣、超細滑石粉、硫酸鋇、蒙脫土中的一種或幾種的混合物。
[0012] 按上述方案，所述無鹵阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸銨中的一種或幾種混 合物；所述阻燃改性劑為丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油醚中的 一種或幾種的混合物。
[0013] 按上述方案，所述有機發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺（AC)、4, 4-氧代雙本磺酰肼 (OBSH)、二亞硝基五次甲基四胺（DPT)、偶氮二異丁腈（AIBN)中的一種或幾種的混合物；所 述發(fā)泡活性劑為氧化鋅、氧化鎂、氧化鉛、檸檬酸、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的一種或 幾種的混合物。
[0014] 本發(fā)明聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料的制備方法為：
[0015] 將制備聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料的原材料按比例稱量后，先加入高速混料機中混 合，再加入開煉機中塑煉，最后通過雙螺桿擠出機擠出造粒而成，原材料各組分的重量配比 以載體樹脂的重量為基準，為：
[0016] 載體樹脂 100汾， 分散劑 15-30份， 成核齊IJ 0.5-10份， 填料 10-30份， 無鹵阻燃劑 110-150份， 阻燃改性劑 20-40份， 有機發(fā)泡劑 20-40份， 發(fā)泡活性劑 5-10份。
[0017] 按上述方案，所述高速混料機中混合的工藝為40_45°C混合8-10分鐘。
[0018] 按上述方案，所述開煉機中塑煉時間為6-10分鐘，溫度為60-90°C。
[0019] 按上述方案，所述雙螺桿擠出機擠出工藝為：擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分，加料 速度15?20轉(zhuǎn)/分，各區(qū)溫度：第一段KKTC，第二段IKTC，第三段115°C，第四段120°C， 第五段125°C，第六段120°C，機頭溫度115°C。
[0020] 本發(fā)明的有益效果在于：1、和傳統(tǒng)鹵系阻燃劑相比，無鹵阻燃劑具有阻燃效果好， 環(huán)境友好的優(yōu)點，但是在樹脂中一般添加量很大，易出現(xiàn)團聚，噴霜的缺點，本發(fā)明通過添 加阻燃改性劑降低阻燃劑的表面能，對阻燃劑形成包覆，提高阻燃劑的分散性，另一方面阻 燃改性劑在非極性的聚烯烴分子上引入極性或功能化側(cè)基，提高樹脂和阻燃劑的相容性， 另外，阻燃改性劑含有大量活性官能團，與填料表面的親水性羥基形成氫鍵，降低填料的表 面能，促進填料的分散，提高產(chǎn)品的機械性能；2、本發(fā)明采用發(fā)泡活性劑和有機發(fā)泡劑進 行復(fù)配降低發(fā)泡劑的分解溫度，提高發(fā)氣量，改善發(fā)泡劑的分解性和泡沫穩(wěn)定性，提高發(fā)泡 劑的可加工型，以聚乙烯為例，AC發(fā)泡劑是一種放熱性發(fā)泡劑，其分解溫度是195-220°C， 采用發(fā)泡活性劑可以降低發(fā)泡劑分解溫度至150°C，節(jié)約能源，平衡發(fā)泡，將該發(fā)泡母料以 8-18%的添加量添加到聚乙烯樹脂進行生產(chǎn)，得到密度為0. 70-0. 84g/cm3的發(fā)泡材料；3、 本發(fā)明提供的制備方法工藝簡單，并且所制備的聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料為一種多功能母 料，使用方便，可直接添加到聚乙烯樹脂中，通過注塑，模壓，擠出等工藝生產(chǎn)阻燃型聚乙烯 發(fā)泡產(chǎn)品，大大簡化了生產(chǎn)工藝過程，在顯著降低聚乙烯產(chǎn)品密度，改善產(chǎn)品加工性能，力 學(xué)性能的同時賦予產(chǎn)品一定的阻燃性能，拓寬了聚乙烯樹脂在建筑、交通、電器、通訊等更 多領(lǐng)域的應(yīng)用。

【具體實施方式】
[0021] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作 進一步詳細描述。
[0022] 實施例中阻燃性能的測試方法參照塑料燃燒性能測試標準GB/T2406-1993和GB 8332-1987進行測試。
[0023] 本發(fā)明實施例所用LDPE、LLDPE、HDPE、EVA或其混合物的DSC熔點為105-130°C。 所用雙螺桿擠出機的擠出工藝為：擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分，加料速度15?20轉(zhuǎn)/ 分，各區(qū)溫度：第一段l〇〇°C，第二段110°C，第三段115°C，第四段120°C，第五段125°C，第 六段120°C，機頭溫度115°C。
[0024] 實施例I
[0025] 在高速混料機中依次添加100千克LDPE，15千克硬脂酸，4千克二氧化硅和1千 克二氧化鈦，20千克超細碳酸鈣，120千克氫氧化鎂，30千克順丁烯二酸酐，35千克發(fā)泡劑 偶氮二甲酰胺，8克氧化鋅和硬脂酸鋇的混合物（二者質(zhì)量比為3:1)，混合10分鐘，混合溫 度45°C。將初混物添加到在開煉機中塑煉6-10分鐘，出料后在雙螺桿擠出機擠出造粒，即 可得到聚乙烯阻燃發(fā)泡母料。將母料以8 %的添加量添加到聚乙烯樹脂進行生產(chǎn)，得到密度 0. 70g/cm3,氧指數(shù)為25,阻燃等級V-2級的產(chǎn)品。
[0026] 實施例2
[0027] 在高速混料機中依次添加70千克LLDPE和30千克EVA，25千克固體石蠟，6千克 二氧化鈦，15千克超細滑石粉和5千克硫酸鋇，60千克氫氧化鎂和50千克氫氧化鋁的混合 物，35千克甲基丙烯酸，15千克偶氮二甲酰胺和10千克二亞硝基五次甲基四胺，3千克氧化 鋅和3千克檸檬酸，混合10分鐘，混合溫度45°C。將初混物添加到在開煉機中塑煉6-10分 鐘，出料后在雙螺桿擠出機擠出造粒，即可得到聚乙烯阻燃發(fā)泡母料。將母料以12%的添加 量添加到聚乙烯樹脂進行生產(chǎn)，得到密度0. 75g/cm3,氧指數(shù)為27,阻燃等級V-I級的產(chǎn)品。
[0028] 實施例3
[0029] 在高速混料機中依次添加70千克HDPE和30千克EVA，15千克硬脂酸和15千克 聚乙烯蠟，0. 5千克滑石粉，30千克硫酸鋇，90千克氫氧化鎂和60千克聚磷酸銨混合物，20 千克丙烯酸，10千克4, 4-氧代雙本磺酰肼和10千克偶氮二異丁腈，3千克硬脂酸鈣和2千 克硬脂酸鋅，混合10分鐘，混合溫度45°C。將初混物添加到在開煉機中塑煉6-10分鐘，出 料后在雙螺桿擠出機擠出造粒，即可得到聚乙烯阻燃發(fā)泡母料。將母料以16%的添加量添 加到聚乙烯樹脂進行生產(chǎn)，得到密度0. 8g/cm3,氧指數(shù)為30,阻燃等級V-O級的產(chǎn)品。
[0030] 實施例4
[0031] 在高速混料機中依次添加100千克HDPE，25千克聚乙烯蠟，9千克二氧化鈦，10千 克蒙脫土，70千克氫氧化鎂和60千克聚磷酸銨混合物，25千克丙烯酸和15千克甲基丙烯 酸縮水甘油醚，20千克偶氮二甲酰胺和20千克4, 4-氧代雙本磺酰肼，8千克硬脂酸和2千 克硬脂酸鋅，混合10分鐘，混合溫度45°C。將初混物添加到在開煉機中塑煉6-10分鐘，出 料后在雙螺桿擠出機擠出造粒，即可得到聚乙烯阻燃發(fā)泡母料。將母料以18%的添加量添 加到聚乙烯樹脂進行生產(chǎn)，得到密度0. 84g/cm3,氧指數(shù)為33,阻燃等級V-O級的產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1. 一種聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料，其特征在于制備該聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料的原材 料以載體樹脂的重量為基準，包括： 載體樹脂 100份， 分散劑 15-30份， 成核劑 0.5-10份， 填料 10-30份， 無鹵阻燃劑 110-150份， 阻燃改性劑 20-40份， 有機發(fā)泡劑 20-40份， 發(fā)泡活性劑 5-10份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料，其特征在于所述載體樹脂為 LDPE、LLDPE、HDPE、EVA中的一種或幾種的混合物，其DSC熔點為105-130°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料，其特征在于所述分散劑為固體石 蠟、硬脂酸、聚乙烯蠟中的一種或幾種的混合物；所述成核劑為二氧化硅、滑石粉、二氧化鈦 中的一種或幾種的混合物；所述填料為超細碳酸鈣、超細滑石粉、硫酸鋇、蒙脫土中的一種 或幾種的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料，其特征在于所述無鹵阻燃劑為氫 氧化鎂、氫氧化鋁、聚磷酸銨中的一種或幾種混合物；所述阻燃改性劑為丙烯酸、甲基丙烯 酸、順丁烯二酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油醚中的一種或幾種的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料，其特征在于所述有機發(fā)泡劑為偶 氮二甲酰胺、4, 4-氧代雙本磺酰肼、二亞硝基五次甲基四胺、偶氮二異丁腈中的一種或幾種 的混合物；所述發(fā)泡活性劑為氧化鋅、氧化鎂、氧化鉛、檸檬酸、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣 中的一種或幾種的混合物。
6. -種聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料的制備方法，其特征在于：將制備聚乙烯無鹵阻燃發(fā) 泡母料的原材料按比例稱量后，先加入高速混料機中混合，再加入開煉機中塑煉，最后通過 雙螺桿擠出機擠出造粒而成，原材料各組分的重量配比以載體樹脂的重量為基準，為： 載體樹脂 1〇〇份， 分散劑 15-30份， 成核劑 〇? 5-10份， 填料 10-30份， 無鹵阻燃劑 110-150份， 阻燃改性劑 20-40份， 有機發(fā)泡劑 20-40份， 發(fā)泡活性劑 5-10份。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料的制備方法，其特征在于：所述高 速混料機中混合的工藝為40-45°C混合8-10分鐘。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料的制備方法，其特征在于：所述開 煉機中塑煉時間為6-10分鐘，溫度為60-90°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乙烯無鹵阻燃發(fā)泡母料的制備方法，其特征在于，所述雙 螺桿擠出機擠出工藝為：擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分，加料速度15?20轉(zhuǎn)/分，各區(qū)溫 度：第一段KKTC，第二段IKTC，第三段115°C，第四段120°C，第五段125°C，第六段120°C， 機頭溫度115 °C。
【文檔編號】C08J9/10GK104341667SQ201410652661
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】熊軍, 王菊珍, 付艷梅 申請人:武漢江南鐵依環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司