一種凹土增效的氫氧化物阻燃劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種阻燃材料及制備方法。這種阻燃材料包括質(zhì)量比為23～43：2～8：0.2～0.8：55～75的聚烯烴、相容劑、抗氧劑、阻燃劑。所述阻燃劑包括通過改性劑復(fù)合的氫氧化鎂或氫氧化鋁任一種和凹土；所述凹土、所述氫氧化鎂或氫氧化鋁任一種、所述改性劑的質(zhì)量比為0.5～20：80～99.5：1～5。本發(fā)明獲得的阻燃材料明顯改善低煙無鹵阻燃高分子材料的阻燃性能，且生產(chǎn)方法簡單、耗能低，能廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。
【專利說明】
一種凹土増效的氫氧化物阻燃劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及阻燃材料領(lǐng)域，特別涉及凹土增效的氫氧化物無鹵環(huán)保阻燃劑及其在 低煙無鹵阻燃高分子材料中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對電線電纜產(chǎn)品的安全性、環(huán) 保性提出了更高的要求。往電纜料中加入無鹵阻燃劑可以研制出低煙無鹵阻燃電纜料，用 于制造低煙無鹵阻燃電纜，這種優(yōu)良性能的電纜已廣泛應(yīng)用于機(jī)電、地鐵和高層建筑等人 員比較集中的公共場所。
[0003] 通常，我們將無鹵阻燃劑加入到電纜料中，會使得電纜材料的物理性能和力學(xué)性 能降低。多數(shù)情況下單純使用氫氧化鋁或氫氧化鎂阻燃劑，材料并不能通過垂直燃燒性能 測試。需要加入阻燃增效劑，使得材料在同等添加量的情況下來改善電纜材料的阻燃性能。 阻燃增效劑能促進(jìn)材料的成炭性能，并和無鹵阻燃劑有良好的協(xié)同作用，因此可以提高材 料的阻燃性能。
[0004] 凹凸棒石粘土又名凹土，凹土是一種晶粒十分細(xì)小、含水富鎂(鋁）的硅酸鹽黏土 礦物，其理想結(jié)構(gòu)式為Mg(Al)5Si 802Q(0H)2(0H2)4 · 4H20。作為阻燃增效劑，可提高氫氧化物 阻燃高分子材料的阻燃性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種凹土增效的氫氧化物無鹵環(huán)保阻燃劑，將凹土與氫氧 化鎂、氫氧化鋁進(jìn)行化學(xué)復(fù)合使用，可提高低煙無鹵高分子材料的垂直燃燒性能?？捎糜谔?高線纜的單根垂直燃燒和成束燃燒性能。
[0006] 這種阻燃劑的改性方法，將氫氧化鎂和/或氫氧化鋁與凹土加入到流化床改性設(shè) 備中形成混合粉體，獲得改性阻燃劑;其中，進(jìn)口氣流溫度為65~90°C，所述氫氧化鎂和/或 氫氧化鋁與凹土的質(zhì)量比為80~99.5:0.5~20。
[0007] 其中，還包括改性劑的加入步驟，具體操作為:將所述改性劑霧化后，噴到所述混 合粉體表面;其中，所述氫氧化鎂和/或氫氧化鋁與凹土、改性劑的質(zhì)量比為:80~99.5:0.5 ~20:1~5〇
[0008] 其中，所述凹土的平均粒徑范圍為1~ΙΟμπι;所述氫氧化鎂或氫氧化鋁的平均粒徑 范圍為1~ΙΟμπι。
[0009] 其中，所述改性劑選自乙烯基硅烷，氨基硅烷，酰胺基硅烷，烷烴基硅烷，環(huán)氧基硅 烷，芳烴基硅烷任一種。
[0010]本發(fā)明還提供一種阻燃劑，包括質(zhì)量比為80~99.5:0.5~20的氫氧化鎂和/或氫 氧化鋁以及凹土。
[0011]本發(fā)明還提供這種阻燃材料的制備方法，包括如下步驟：
[0012] 將聚稀烴、相容劑、抗氧劑、阻燃劑、按照質(zhì)量比為23~43:2~8:0.2~0.8:55~75 在150~160°C溫度下混合;其中，所述阻燃劑是改性方法獲得的。
[0013]其中，所述聚稀經(jīng)恪融指數(shù)為1~10g/min。
[0014]其中，所述聚烯烴選自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、聚烯烴彈性體 (POE)中的一種或幾種。
[0015]其中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中，醋酸乙烯酯的質(zhì)量占乙烯-醋酸乙烯酯總 質(zhì)量的10~50%。
[0016] 其中，所述相容劑的熔融指數(shù)為1~5g/min。
[0017] 其中，所述相容劑選自馬來酸酐接枝(EVA)或馬來酸酐接枝(PE)。
[0018] 其中，所述抗氧劑選自四[β-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯（簡 稱：1010)、亞磷酸三（2，4_二叔丁基苯基）酯（簡稱：168)、硫代二丙酸雙十二醇酯（簡稱： DLTDP)、季戊四醇類十二硫代(簡稱:412)中的一種或幾種。
[0019] 所述的阻燃材料，包括質(zhì)量比為23~43: 2~8:0.2~0.8:55~75的聚烯烴、相容 劑、抗氧劑、阻燃劑;所述阻燃劑為上述經(jīng)過改性方法獲得的改性阻燃劑。
[0020] 有益效果：
[0021] 本發(fā)明提供了一種凹土增效的氫氧化物無鹵環(huán)保阻燃劑。本發(fā)明提供了凹土與氫 氧化鎂、氫氧化鋁化學(xué)復(fù)合使用的方法。
[0022] 本發(fā)明所述的凹土增效的氫氧化物無鹵環(huán)保阻燃劑應(yīng)用于低煙無鹵阻燃高分子 材料，可以將材料的UL 94( 1.6_)垂直燃燒由無級提高至V-1甚至V-0級別。
【具體實施方式】
[0023] 下面，對本發(fā)明實施例做詳細(xì)介紹。
[0024] 本發(fā)明提供一種阻燃劑的改性方法，包括如下步驟:將氫氧化鎂和/或氫氧化鋁與 凹土加入到流化床改性設(shè)備中形成混合粉體，進(jìn)口氣流溫度為65~90°C。其中，所述氫氧化 鎂和/或氫氧化鋁與凹土的質(zhì)量比為:80~99.5:0.5~20。
[0025]由上述方法獲得的阻燃劑，即為氫氧化鎂和/或氫氧化鋁與凹土的混合產(chǎn)物。
[0026]進(jìn)一步地，上述阻燃劑的改性還可以有進(jìn)一步的操作步驟，即加入改性劑使得所 述氫氧化鎂和/或氫氧化鋁與凹土形成化學(xué)復(fù)合的新材料。具體操作為:將改性劑霧化后， 噴到所述氫氧化鎂和/或氫氧化鋁與凹土混合粉體表面而獲得化學(xué)復(fù)合的改性阻燃劑;其 中，所述氫氧化鎂和/或氫氧化鋁與凹土、改性劑的質(zhì)量比為:80~99.5:0.5~20:1~5。 [0027] 其中，凹土(理想結(jié)構(gòu)式為1%以1)說 802〇(0!1)2(0!12)4.4!120)與氫氧化物的改性通 過改性劑來進(jìn)行，改性劑可例如為乙烯基硅烷，氨基硅烷，酰胺基硅烷，烷烴基硅烷，環(huán)氧基 硅烷，芳烴基硅烷任一種。
[0028] 而所述凹土的平均粒徑范圍為1~ΙΟμπι;所述氫氧化鎂或氫氧化鋁的平均粒徑范 圍為1~ΙΟμπι。
[0029] 下面，介紹采用上述獲得的改性阻燃劑來制備阻燃材料的制備步驟。
[0030] 具體地，本發(fā)明的阻燃材料制備方法包括如下步驟：
[0031] 將聚烯烴、相容劑、抗氧劑、阻燃劑、按照上述質(zhì)量比準(zhǔn)備好，先將聚烯烴加入轉(zhuǎn)矩 流變儀中，待聚烯烴熔融后再加入剩余的三種組分，在150~160°C溫度下混合15min。
[0032] 其中，聚烯烴、相容劑、抗氧劑、阻燃劑質(zhì)量比為23~43:2~8:0.2~0.8:55~75。
[0033] 所述聚烯烴熔融指數(shù)為1~10g/min，所述聚烯烴選自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚 乙烯、聚烯烴彈性體中的一種或幾種。所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中，醋酸乙烯酯的質(zhì)量 占乙烯-醋酸乙烯酯總質(zhì)量的10~50 %。
[0034] 所述相容劑的熔融指數(shù)為1~5g/min;所述相容劑選自馬來酸酐接枝或馬來酸酐 接枝。
[0035]所述抗氧劑選自四[β-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、亞磷酸三 (2,4_二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸雙十二醇酯、季戊四醇類十二硫代中的一種或幾種
[0036]其中，聚烯烴、相容劑、抗氧劑、阻燃劑在本發(fā)明中的參照表1和表2所示：
[0037]表1原料及其來源
[0039]表2阻燃劑的組分
[0041]本發(fā)明實施例所涉及的設(shè)備如表3所示。
[0042]表3相關(guān)設(shè)備參數(shù)
[0045]最后，將得到的產(chǎn)品進(jìn)行性能測試實驗，實驗方法如下：
[0046] 材料壓片:預(yù)熱5min，熱壓5min，冷卻8min。（壓片溫度165°C，壓力lOMPa);
[0047] 材料的垂直燃燒性測試(UL 94):標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2408-2008;
[0048] 體積電阻率:標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1410-2006;
[0049] 維形量熱儀測試:功率35kw，樣品大小100mm*100mm*3mm。
[0050] 下面，將通過幾個實施例和對照例對本發(fā)明的產(chǎn)品性能作展示。
[0051 ]表4實施例1~6的反應(yīng)參數(shù)及產(chǎn)品性能對比
[0053]表5實施例7~12的反應(yīng)參數(shù)及產(chǎn)品性能對比
[0056]表6實施例13~16的反應(yīng)參數(shù)及產(chǎn)品性能對比
[0058]表7對照例1~4的反應(yīng)參數(shù)及產(chǎn)品性能對比

[0060]如表4所示：實施例1、實施例2的阻燃劑通過改性后，材料垂直燃燒性能測試結(jié)果 提高至V-1，雖未達(dá)到V-0級別，但相對表6中未加入凹土改性的阻燃劑獲得的阻燃材料性能 仍有所提高。未達(dá)到V-0級別的原因可能是凹土的含量較少，使得阻燃材料的阻燃性能未能 獲得明顯提尚。
[0061]結(jié)合表4、表5所示，實施例3~12添加了改性劑對阻燃劑進(jìn)行改性，分別獲得的阻 燃材料其材料的垂直燃燒性能均能提高到v-o。
[0062]結(jié)合表6所示，實施例13~16并沒有添加改性劑的情況下，將氫氧化物與凹土混合 獲得阻燃劑，所形成的阻燃材料仍然能使垂直燃燒性能均能提高到V-0,推測凹土的引入對 垂直燃燒性能有比較明顯的證明影響。
[0063]另外，本發(fā)明對對照例1和實施例5獲得的阻燃材料分別做了最大熱釋放速率、總 熱釋放的測試，結(jié)果如下：
[0064]對照例1:最大熱釋放速率為202.3kW/m2;總釋放熱為88.3MJ/m2
[0065] 實施例5:最大熱釋放速率為146.4kW/m2;總釋放熱為81.4MJ/m 2
[0066] 上述對比可知，阻燃劑改為復(fù)合材料后獲得的阻燃材料最大熱釋放速率、總熱釋 放明顯降低，說明阻燃材料的燃燒放熱量降低，阻燃性能提高。
[0067] 以上所述僅是本申請的【具體實施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本申請的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種阻燃劑的改性方法，其特征在于，包括如下步驟:將氫氧化鎂和/或氫氧化鋁與 凹土加入到流化床改性設(shè)備中形成混合粉體，獲得改性阻燃劑;其中，進(jìn)口氣流溫度為65~ 90°C，所述氫氧化鎂和/或氫氧化錯與凹土的質(zhì)量比為80~99.5:0.5~20。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述阻燃劑的改性方法，其特征在于，還包括改性劑的加入步驟，具 體操作為:將所述改性劑霧化后，噴到所述混合粉體表面;其中，所述氫氧化鎂和/或氫氧化 鋁與凹土、改性劑的質(zhì)量比為:80~99.5:0.5~20:1~5。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述阻燃劑的改性方法，其特征在于，所述凹土的平均粒徑范圍為1 ~1 Ομπι;所述氫氧化鎂或氫氧化鋁的平均粒徑范圍為1~1 Ομπι。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述阻燃劑的改性方法，其特征在于，所述改性劑選自乙烯基硅烷， 氣基硅烷，醜胺基硅烷，烷烴基硅烷，環(huán)氧基硅烷，芳經(jīng)基硅烷任一種。5. -種阻燃劑，其特征在于，包括質(zhì)量比為80~99.5:0.5~20的氫氧化鎂和/或氫氧化 鋁以及凹土。6. -種阻燃材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 將聚烯烴、相容劑、抗氧劑、阻燃劑、按照質(zhì)量比為23~43:2~8:0.2~0.8: 55~75在 150~160°C溫度下混合;其中，所述阻燃劑是根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的阻燃劑的改性方 法獲得的。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述阻燃材料的制備方法，其特征在于，所述聚烯烴熔融指數(shù)為1~ 10g/min〇8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述阻燃材料的制備方法，其特征在于，所述聚烯烴選自乙烯-醋酸 乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚烯烴彈性體中的一種或幾種。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述阻燃材料的制備方法，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物中，醋酸乙烯酯的質(zhì)量占乙烯-醋酸乙烯酯總質(zhì)量的10~50%。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述阻燃材料的制備方法，其特征在于，所述相容劑的熔融指數(shù)為1 ~5g/min;所述相容劑選自馬來酸酐接枝或馬來酸酐接枝。11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述阻燃材料的制備方法，其特征在于，所述抗氧劑選自四[β_(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亞磷酸三(2,4_二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸 雙十二醇酯、季戊四醇類十二硫代中的一種或幾種。12. -種阻燃材料，其特征在于:包括質(zhì)量比為23~43: 2~8:0.2~0.8:55~75的聚烯 烴、相容劑、抗氧劑、阻燃劑;所述阻燃劑為根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項所述的阻燃劑的改性 方法獲得的改性阻燃劑。
【文檔編號】C08L23/08GK105968414SQ201610323015
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】唐小強(qiáng), 陳同
【申請人】江蘇艾特克阻燃材料有限公司