專利名稱：阻燃聚乙烯塑料組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚乙烯塑料組合物的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種阻燃聚乙烯塑料組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯(PE)是目前產(chǎn)量及用量最大的通用型塑料，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。但由于聚乙烯是易燃物質(zhì)，許多應(yīng)用場(chǎng)合需要其具有阻燃性。傳統(tǒng)的阻燃聚乙烯是采用含溴阻燃劑和含銻化合物，然而，溴化物在燃燒期間會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，并且三氧化二銻粉末有毒性，給人體健康和環(huán)境造成了負(fù)面影響。因此歐盟RoHS指令及TOEE指令均要求在家電、電子信息等產(chǎn)品中不能含有溴化物及銻化物。所以為滿足歐盟RoHS指令及 WEEE指令的要求，開發(fā)綠色無鹵阻燃是當(dāng)務(wù)之急。因此隨著環(huán)境污染影響人類健康的問題成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)，聚乙烯的阻燃也面臨著向“綠色”轉(zhuǎn)變的挑戰(zhàn)。
為了實(shí)現(xiàn)聚乙烯的無鹵環(huán)?；枞?，許多研究者已進(jìn)行了研究，主要是通過氫氧化物(如氫氧化鋁、氫氧化鎂)或含磷阻燃劑(如紅磷和磷酸鹽等)代替溴化物和三氧化二銻。但氫氧化物的阻燃效果差，需要添加量大，隨之帶來聚乙烯的工藝流動(dòng)性下降和力學(xué)性能惡化而無法使用。如何以較低成本實(shí)現(xiàn)一種既保證工藝流動(dòng)性和力學(xué)性能，又保證無鹵的環(huán)?；淖枞季垡蚁┎牧鲜莻€(gè)急需解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種阻燃聚乙烯塑料組合物及其制備方法，可以解決傳統(tǒng)的阻燃聚乙烯材料采用含溴阻燃劑和含銻化合物，燃燒時(shí)產(chǎn)生毒氣，環(huán)保性不好，而氫氧化物的阻燃聚丙烯的阻燃效果差，性能差，且成本高等問題；該組合物環(huán)保性好，有利于保護(hù)環(huán)^Mi ο
解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下
本發(fā)明實(shí)施方式提供一種阻燃聚乙烯塑料組合物，該組合物包含如下組分
聚乙烯90 60;
廢舊密胺塑料粉10 40 ；
偶聯(lián)劑0. 1 0. 5 ；
娃油1 5;
抗氧劑0.3 0.6;
增韌劑1 5;
潤滑劑0.5 2。
上述組合物中，所述聚乙烯采用注塑級(jí)聚乙烯，聚乙烯的熔體流動(dòng)指數(shù)為5 40g/每10分鐘。
上述組合物中，所述廢舊密胺塑料粉是由廢舊密胺塑料餐具和/或廢舊密胺塑料電器部件粉碎而成，其粉體細(xì)度為100 1000目。4
上述組合物中，所述偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑。
上述組合物中，所述硅烷偶聯(lián)劑采用Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任一種。
上述組合物中，所述硅油采用二甲基硅油，其20°C下的粘度為1000 5000mPa. s ；
所述抗氧劑采用抗氧劑1010和抗氧劑168的混合物，抗氧劑1010與抗氧劑168 的質(zhì)量比為1 1 1 5。
上述組合物中，所述增韌劑采用數(shù)均分子量40000以上的聚磷腈；
所述潤滑劑采用乙撐雙硬脂酰胺。
本發(fā)明實(shí)施方式還提供一種阻燃聚乙烯塑料組合物的制備方法，其特征在于，該方法包括
按權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述配方取制備阻燃聚乙烯塑料組合物的各原料；
將廢舊密胺塑料粉末加入到高速混合機(jī)中，加入偶聯(lián)劑乙醇溶液，在750 1500 轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速下混合至少1分鐘后放置5 10分鐘，再在750 1500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速下混合1分鐘后放置5 10分鐘；
然后向高速混合機(jī)中加入其它組分，在750 1500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速下混合 1 2分鐘后出料，得到的混合物即為阻燃型聚丙烯塑料組合物。
上述方法還包括
出料后，將混合物加入到螺桿擠出機(jī)中熔融混煉，水槽冷卻，經(jīng)切粒機(jī)切粒對(duì)阻燃型聚丙烯塑料組合物的造粒步驟；其中，所用的螺桿擠出機(jī)采用雙螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出造粒的溫度為140 190°C。
上述方法中，所采用的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比為28 36，螺桿組合中設(shè)置 1 3段捏合塊元件，每個(gè)捏合塊元件的長度不大于50厘米，形成中低剪切速率組合。
本發(fā)明的有益效果為通過在聚乙烯中加入廢舊密胺塑料粉、偶聯(lián)劑、硅油、抗氧劑形成一種阻燃聚乙烯塑料組合物，利用廢舊密胺粉對(duì)聚丙烯進(jìn)行改性，使得到的組合物的彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、熱變形溫度大大增加，成型收縮率明顯下降，并且其阻燃性明顯提高，不但以較低成本制備了一種環(huán)保型阻燃聚乙烯塑料組合物，并且有利于廢舊密胺塑料的資源化再利用，從而有利于環(huán)境保護(hù)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本發(fā)明實(shí)施例提供一種阻燃聚乙烯塑料組合物及其制備方法，該組合物包含如下組分，各組分的用量按質(zhì)量份
聚乙烯90 60;
廢舊密胺塑料粉10 40;
偶聯(lián)劑
硅油0. 1 0. 5 ； 1 5 ； 0. 3 0. 6 ；
抗氧劑
增韌劑
潤滑劑1 5 ； 0. 5 2。
上述組合物中的聚乙烯采用注塑級(jí)聚乙烯(即高密度聚乙烯)，聚乙烯的熔體流動(dòng)指數(shù)(MI)為5 40g/10分鐘；優(yōu)選采用熔體流動(dòng)指數(shù)(MI)為5 20g/10分鐘的注塑級(jí)聚乙烯。
上述組合物中的廢舊密胺塑料粉，可以是由廢舊密胺塑料餐具和/或廢舊密胺塑料電器部件采用通用粉碎機(jī)粉碎而成，其粉體細(xì)度為100 1000目，優(yōu)選采用粉碎成 200 500目的廢舊密胺塑料粉，更優(yōu)選粉碎成250 300目的廢舊密胺塑料粉。
上述組合物中，所述偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑；硅烷偶聯(lián)劑采用Y-氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ-550)、γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)或Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)中的任一種。
上述組合物中的硅油采用二甲基硅油，其20°C下的粘度為1000 5000mPa. s，優(yōu)選采用粘度為1500 3000mPa. s的二甲基硅油。由于該組合物中添加了大量的廢舊密胺塑料粉，復(fù)合材料的流動(dòng)性會(huì)收到影響，因此通過添加硅油可提高復(fù)合材料的工藝流動(dòng)性。
上述組合物中的抗氧劑采用抗氧劑1010和抗氧劑168的混合物，抗氧劑1010與抗氧劑168的質(zhì)量比為1 1 1 5;由于聚乙烯在加工過程中易產(chǎn)生氧化降解，因此通過添加抗氧劑可阻止或減少聚乙烯的氧化降解。
上述組合物中的增韌劑采用數(shù)均分子量在40000以上的聚磷腈；由于該組合物中添加了大量的廢舊密胺塑料粉，復(fù)合材料的沖擊韌性下降，因此無法滿足有些應(yīng)用場(chǎng)合的增韌。通過添加對(duì)聚乙烯具有優(yōu)異的增韌作用的聚磷腈彈性體，不僅增韌效果好，而且具有優(yōu)異的阻燃性。
上述組合物中的潤滑劑采用乙撐雙硬脂酰胺(EBS)，其中配方中的復(fù)配使用，可進(jìn)一步提高該阻燃聚乙烯塑料組合物的流動(dòng)性。
上述阻燃聚乙烯塑料組合物的制備方法包括以下步驟
按上述配方及用量取各組分；
將廢舊密胺塑料粉末加入到高速混合機(jī)中，加入偶聯(lián)劑乙醇溶液，在750 1500 轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速下混合至少1分鐘后放置5 10分鐘，再在750 1500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速下混合1分鐘后放置5 10分鐘；可使偶聯(lián)劑與廢舊密胺塑料粉末成分浸潤，從而產(chǎn)生偶聯(lián)作用；
然后向高速混合機(jī)中加入其它組分，在750 1500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速下混合 1 2分鐘后出料，得到的混合物即為阻燃型聚丙烯塑料組合物。
上述方法還包括出料后，將得到的混合物加入到螺桿擠出機(jī)中熔融混煉，水槽冷卻，經(jīng)切粒機(jī)切粒對(duì)阻燃型聚丙烯塑料組合物的造粒步驟；其中，所用的螺桿擠出機(jī)采用銷釘式單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)中的任一種，優(yōu)選平行同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)，其螺桿長徑比為觀 36，螺桿長徑比優(yōu)選為觀 32，螺桿組合為中低剪切速率組合方式(即在螺桿擠出機(jī)的螺桿組合中設(shè)置1 3段捏合塊元件，每個(gè)捏合塊元件的6長度不大于50厘米，從而形成中低剪切速率組合)。雙螺桿擠出造粒的溫度控制在140 190°C，優(yōu)選150 180°C。這樣可以解決由于廢舊密胺塑料中含有大量的纖維素成分，使得廢舊密胺塑料粉中也含有大量的纖維素，不會(huì)因雙螺桿造粒溫度太高，以及造粒時(shí)的剪切力太強(qiáng)，造成纖維素的分解和焦燒，使最終制成的復(fù)合材料發(fā)黃、力學(xué)性能低劣而沒有使用價(jià)值的問題。一般雙螺桿造粒溫度不宜高于190°C。
本發(fā)明實(shí)施例中使用的廢舊蜜胺塑料粉，可以是廢舊密胺塑料餐具和/或廢舊密胺塑料電器部件粉碎而成，蜜胺塑料是當(dāng)今世界產(chǎn)量逐年增加的熱固性塑料，亞洲已經(jīng)成為蜜胺塑料的主要生產(chǎn)基地，產(chǎn)能主要集中在中國。相應(yīng)的每年蜜胺塑料餐具數(shù)量也與日俱增，廢舊蜜胺塑料餐具已成為廢舊塑料的重要來源，不但造成環(huán)境破壞，而且浪費(fèi)了寶貴的石油資源。如何利用廢舊蜜胺塑料餐具是蜜胺塑料以及蜜胺塑料餐具生產(chǎn)企業(yè)急需解決的課題，也是保護(hù)環(huán)境、節(jié)省石油的重要途徑之一。而目前并沒有對(duì)廢舊密胺塑料進(jìn)行有效回收利用的途徑，而本發(fā)明將含有大量氮元素的廢舊密胺塑料粉作為聚乙烯的添加劑，制備環(huán)?；淖枞季垡蚁┎牧?，不但性能優(yōu)異且阻燃性能大大提高，該組合物制備的復(fù)合材料可用于家電、汽車、電子信息產(chǎn)品等領(lǐng)域，在保證性能與環(huán)保性的前提下，既降低了阻燃聚乙烯材料的成本，又開辟了對(duì)廢舊蜜胺塑料有效回收利用的新方法、新用途和新途徑，很好的解決了廢舊塑料對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染的問題。
本發(fā)明實(shí)施例的阻燃聚乙烯塑料組合物，作為復(fù)合材料具有較高的力學(xué)性能和良好的加工工藝性能，同時(shí)具有優(yōu)異的阻燃性能，可在汽車、家電、電子信息等領(lǐng)域中使用。
為便于理解，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述組合物及其制備方法作進(jìn)一步說明。
采用SZ-900/NB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 ) 170/180/185/180°C (噴嘴)；注射壓力3OMPa,保壓時(shí)間8s ；冷卻時(shí)間20s ；
性能測(cè)試方法如下
拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長率按照GB/T 1040-2006標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按照GB/T 9341-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
缺口沖擊性能按照GB/T1043-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
熱變形溫度按照GB/T1634-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；最大彎曲正應(yīng)力0. 46MPa,升溫速度 2 V /min0
阻燃性垂直燃燒性能，按UL-94垂直燃燒標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，3. 2mm厚樣條。
氧指數(shù)測(cè)試按GB/TM06-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
成型收縮率按GB/T 15585-1995標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種阻燃聚乙烯塑料組合物，按下表配方取各原料
權(quán)利要求
1. 一種阻燃聚乙烯塑料組合物，其特征在于，該組合物包含如下組分，各原料用量按質(zhì)量份聚乙烯90 --60 ；廢舊密胺塑料粉10 --40 ；偶聯(lián)劑0. 1 0.硅油1 5 ；抗氧劑0. 3 0.增韌劑1 5 ；潤滑劑0. 5 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚乙烯塑料組合物，其特征在于，所述聚乙烯采用注塑級(jí)聚乙烯，聚乙烯的熔體流動(dòng)指數(shù)為5 40g/每10分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚乙烯塑料組合物，其特征在于，所述廢舊密胺塑料粉是由廢舊密胺塑料餐具和/或廢舊密胺塑料電器部件粉碎而成，其粉體細(xì)度為100 1000 目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚乙烯塑料組合物，其特征在于，所述偶聯(lián)劑采用硅烷偶聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的阻燃聚乙烯塑料組合物，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑采用 Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃聚乙烯塑料組合物，其特征在于，所述硅油采用二甲基硅油，其20°C下的粘度為1000 5000mPa. s ；所述抗氧劑采用抗氧劑1010和抗氧劑168的混合物，抗氧劑1010與抗氧劑168的質(zhì)量比為1 1 1 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述增韌劑采用數(shù)均分子量40000以上的聚磷腈；所述潤滑劑采用乙撐雙硬脂酰胺。
8.一種阻燃聚乙烯塑料組合物的制備方法，其特征在于，該方法包括 按權(quán)利要求1 7任一項(xiàng)所述配方取制備阻燃聚乙烯塑料組合物的各原料； 將廢舊密胺塑料粉末加入到高速混合機(jī)中，加入偶聯(lián)劑乙醇溶液，在750 1500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速下混合至少1分鐘后放置5 10分鐘，再在750 1500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速下混合1分鐘后放置5 10分鐘；然后向高速混合機(jī)中加入其它組分，在750 1500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌轉(zhuǎn)速下混合1 2 分鐘后出料，得到的混合物即為阻燃型聚丙烯塑料組合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的阻燃聚乙烯塑料組合物的制備方法，其特征在于，所述方法還包括出料后，將混合物加入到螺桿擠出機(jī)中熔融混煉，水槽冷卻，經(jīng)切粒機(jī)切粒對(duì)阻燃型聚丙烯塑料組合物的造粒步驟；其中，所用的螺桿擠出機(jī)采用雙螺桿擠出機(jī)，雙螺桿擠出造粒的溫度為140 190°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻燃聚乙烯塑料組合物的制備方法，其特征在于，所采用的雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比為28 36，螺桿組合中設(shè)置1 3段捏合塊元件，每個(gè)捏合塊元件的長度不大于50厘米，形成中低剪切速率組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻燃聚乙烯塑料組合物及其制備方法，屬于聚乙烯塑料制備領(lǐng)域。該組合物以聚乙烯、廢舊密胺塑料粉、偶聯(lián)劑、硅油、抗氧劑、增韌劑和潤滑劑為原料制成。采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)廢舊密胺塑料粉進(jìn)行處理，然后利用高速混合機(jī)，將聚乙烯、抗氧劑、潤滑劑、增韌劑等混合均勻后即得到該組合物。為使用方式可采用低剪切型雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行混合造粒。該組合物是一種聚乙烯與廢舊密胺塑料的阻燃復(fù)合材料，具有較高的彎曲模量、熱變形溫度、熔體流動(dòng)速率和較低的模塑收縮率，提高了聚乙烯的剛性、耐熱性、工藝流動(dòng)性和尺寸穩(wěn)定性。特別重要的是，廢舊密胺塑料對(duì)聚乙烯具有顯著的阻燃作用，所制備的復(fù)合材料可達(dá)到UL-94 V0級(jí)阻燃性能。
文檔編號(hào)C08K5/20GK102504381SQ20111028877
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者李林楷, 楊明山, 秦忠, 羅海平, 羽信全 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院, 廣東榕泰實(shí)業(yè)股份有限公司