專(zhuān)利名稱(chēng)：低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種防火材料技術(shù)領(lǐng)域的材質(zhì)及其制備方法，具體是一種低煙無(wú) 鹵聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，聚烯烴復(fù)合材料應(yīng)用廣泛，但聚烯烴材料普遍具有易燃的缺點(diǎn)。以聚乙烯 (PE)為例，作為世界五大通用塑料之一，聚乙烯具有質(zhì)輕、無(wú)毒，價(jià)格低廉，耐化學(xué)腐蝕，同 時(shí)加工成型方便等特點(diǎn)，但其極限氧指數(shù)僅為18，在遇熱和放電過(guò)程中極易燃燒且產(chǎn)生大
量煙霧。聚烯烴類(lèi)材料阻燃性能上的缺陷限制了它的應(yīng)用，因此需要對(duì)其進(jìn)行阻燃改性。近年來(lái)，鑒于環(huán)保和人類(lèi)健康方面的考慮，低發(fā)煙量和無(wú)毒性的無(wú)鹵阻燃劑逐漸 代替了含鹵阻燃劑，其中常用的有無(wú)機(jī)氫氧化物，如氫氧化鎂和氫氧化鋁，應(yīng)用廣泛。但是 聚烯烴材料要達(dá)到滿(mǎn)意的阻燃性能，氫氧化物的添加量大，由于界面相容性差，影響材料的 力學(xué)性能和加工性能。要提高材料的綜合性能，可從兩方面入手，一是提高界面相容性，二是采用與其他 阻燃協(xié)效劑復(fù)配提高氫氧化物的阻燃效率，降低其用量。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，何繼輝在《塑料工業(yè)》2009年6月第37卷增刊Sl上 報(bào)導(dǎo)了用線(xiàn)性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯作為樹(shù)脂基 體，氫氧化鎂和氫氧化鋁比例為2 1為主阻燃劑，加入自制的含硅阻燃劑SFR-H制備無(wú)鹵 阻燃材料。其中阻燃劑總添加量為50%不變，當(dāng)SFR-H質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0增加到10%時(shí)，共混 物的極限氧指數(shù)從32%上升到40%。周素蓉在《塑料工業(yè)》2000年第28卷第一期上報(bào)導(dǎo)了有機(jī)硅在無(wú)鹵阻燃乙烯-醋 酸乙烯酯樹(shù)脂中的應(yīng)用。有機(jī)硅添加量從0增加到5%，極限氧指數(shù)從33%增加到45%。中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN 101033314A公開(kāi)了一種無(wú)鹵阻燃聚丙烯復(fù)合材料，以聚丙烯 作為基體材料，加入納米氫氧化鎂作為阻燃劑，同時(shí)加入有機(jī)硅樹(shù)脂作為協(xié)效阻燃劑，當(dāng)重 量份數(shù)比為64 30 6時(shí)，共混物氧指數(shù)為34.2%，UL94垂直燃燒試驗(yàn)達(dá)VO級(jí)，拉伸強(qiáng) 度比純聚丙烯下降觀％。已有技術(shù)中無(wú)鹵阻燃劑在氫氧化物高填充下，加入有機(jī)硅樹(shù)脂均能一定程度的提 高阻燃性能，但難于制備兼有強(qiáng)度高而阻燃性能又優(yōu)異的無(wú)鹵阻燃材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料及其制 備方法，制備得到的復(fù)合材料在保持聚烯烴樹(shù)脂原有性能的基礎(chǔ)上具有良好的阻燃性能， 使得力學(xué)性能和阻燃性能達(dá)到一個(gè)最優(yōu)比。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料，其組分及含量為聚烯烴20 60重量
3份、馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴20 60重量份、乙烯共聚物10 30重量份、氫氧化鎂100 180 重量份以及阻燃協(xié)效劑0 20重量份。所述的聚烯烴為線(xiàn)性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一種 或其組合，其中線(xiàn)性低密度聚乙烯的密度為0.91-0. 92g/cm3;高密度聚乙烯的密度為 0. 954-0. 962g/cm3 ；低密度聚乙烯的密度為 0. 90-0. 925g/cm3。所述的馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴為馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，馬來(lái)酸酐接枝率 為 0. 8-1. 5% ；所述的乙烯共聚物為丙烯酸含量為8. 5-10. 5wt%的乙烯-丙烯酸共聚物。所述的氫氧化鎂的粒徑< 2 μ m且質(zhì)量百分比純度> 90%。所述的阻燃協(xié)效劑為有機(jī)硅樹(shù)脂，在空氣中熱重至700°C殘?zhí)繛?0 88%，該阻 燃協(xié)效劑中進(jìn)一步含有氮、磷以及硼等元素。本發(fā)明涉及上述低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料的制備方法，通過(guò)將聚烯烴、馬來(lái)酸酐 接枝聚烯烴以及乙烯共聚物共混后作為基體樹(shù)脂并加入作為主阻燃劑氫氧化鎂以及阻燃 協(xié)效劑進(jìn)行混煉，最后經(jīng)熱壓處理制備得到低煙無(wú)商聚烯烴復(fù)合材料。所述的氫氧化鎂的用量為100 180重量份，有機(jī)硅樹(shù)脂的用量為0 20重量份， 基體樹(shù)脂的用量為100重量份。所述的基體樹(shù)脂中聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物以及乙烯-丙烯酸共 聚物的比例為20 50 20 50 10 30。所述的混煉是指采用密煉機(jī)在130 200°C的共混溫度下混煉5 25分鐘，密 煉機(jī)轉(zhuǎn)速為20 100轉(zhuǎn)/分鐘。所述的熱壓處理是指將混煉后復(fù)合材料置入模具中，依次在200 250°C下預(yù)熱 5 20分鐘、在15MPa下熱壓3 10分鐘，再冷壓3 10分鐘成型。本發(fā)明制備得到的聚烯烴復(fù)合材料的氧指數(shù)從36%提高到了 46% ；拉伸強(qiáng)度從 14. 6MPa提高到17. 7MPa ；斷裂伸長(zhǎng)率從45. 2%提高到79. 2%。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。實(shí)施例1以下實(shí)施例所用材料如下線(xiàn)性低密度聚乙烯(LLDPE) :FB_18D022，中國(guó)石油化工公司吉林石化分公司產(chǎn) 品，密度 0. 91-0. 92g/cm3。馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-MAH)，上海日之升公司產(chǎn)品，馬來(lái)酸酐接枝
率為1%。乙烯-丙烯酸共聚物(EAA) 1430，美國(guó)陶氏化學(xué)產(chǎn)品，丙烯酸含量8. 5-10. 5%。氫氧化鎂(Mg(OHD2) :YZ-GX105,大連亞泰公司產(chǎn)品，粒徑< 2um，Mg(OH)2含量> 94%。有機(jī)娃(organosilicon) :FR_l,Dow Corning 產(chǎn)品。
測(cè)試方法力學(xué)性能測(cè)試按照GB/T 1040-92進(jìn)行拉伸力學(xué)性能測(cè)試。燃燒性能測(cè)試按照GB/T 2406-1993的氧指數(shù)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)定。比較例1 2，實(shí)施例3 7一種高阻燃性能的低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料，其原材料配方(重量份)如表1表 權(quán)利要求
1.一種低煙無(wú)商聚烯烴復(fù)合材料，其特征在于，其組分及含量為聚烯烴20 60重量 份、馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴20 60重量份、乙烯共聚物10 30重量份、氫氧化鎂100 180 重量份以及阻燃協(xié)效劑0 20重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料，其特征是，所述的聚烯烴為線(xiàn)性 低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或低密度聚乙烯中的一種或其組合，其中線(xiàn)性低密度聚乙烯 的密度為0. 91-0. 92g/cm3 ；高密度聚乙烯的密度為0. 954-0. 962g/cm3 ；低密度聚乙烯的密 度為 0. 90-0. 925g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料，其特征是，所述的馬來(lái)酸酐接枝 聚烯烴為馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，馬來(lái)酸酐接枝率為0. 8-1. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料，其特征是，所述的乙烯共聚物為 丙烯酸含量為8. 5-10. 5wt%的乙烯-丙烯酸共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料，其特征是，所述的氫氧化鎂的粒 徑< 2μπι且質(zhì)量百分比純度> 90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料，其特征是，所述的阻燃協(xié)效劑為 有機(jī)硅樹(shù)脂，在空氣中熱重至700°C殘?zhí)繛?0 88%。
7.一種根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述低煙無(wú)商聚烯烴復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于，通過(guò)將聚烯烴、馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴以及乙烯共聚物共混后作為基體樹(shù)脂并加入作為 主阻燃劑氫氧化鎂以及阻燃協(xié)效劑進(jìn)行混煉，最后經(jīng)熱壓處理制備得到低煙無(wú)商聚烯烴復(fù) 合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高阻燃性能低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料的制備方法，其特征 是，所述的基體樹(shù)脂中聚乙烯、馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物以及乙烯-丙烯酸共聚物的 重量比例為20 50 20 50 10 30。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是，所述的混煉是指采用密煉機(jī)在130 200°C的共混溫度下混煉5 25分鐘，密煉機(jī)轉(zhuǎn)速為20 100轉(zhuǎn)/分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征是，所述的熱壓處理是指將混煉后復(fù)合 材料置入模具中，依次在200 250°C下預(yù)熱5 20分鐘、在15MPa下熱壓3 10分鐘，再 冷壓3 10分鐘成型。
全文摘要
一種防火材料技術(shù)領(lǐng)域的低煙無(wú)鹵聚烯烴復(fù)合材料及其制備方法，其組分及含量為聚烯烴20～60重量份、馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴20～60重量份、乙烯共聚物10～30重量份、氫氧化鎂100～180重量份以及阻燃協(xié)效劑0～20重量份。本發(fā)明制備得到的復(fù)合材料在保持聚烯烴樹(shù)脂原有性能的基礎(chǔ)上具有良好的阻燃性能，使得力學(xué)性能和阻燃性能達(dá)到一個(gè)最優(yōu)比。
文檔編號(hào)C08L23/08GK102140192SQ20111008628
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者劉俊俊, 張勇 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)