納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分數(shù)配比為：聚乙烯30％～60％、增強劑15％～30％、復(fù)配型納米阻燃劑10％～20％、增韌劑5％～10％、相容劑3％～5％、表面處理劑0.1％～0.5％、潤滑劑0.1％～1％、抗氧劑0.1％～1％。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明將納米技術(shù)與高分子材料結(jié)合，所制得的聚乙烯復(fù)合材料具有無鹵抑煙的優(yōu)良阻燃性能，達到UL94V-0阻燃級，并在燃燒過程中無融滴現(xiàn)象，同時所制得的聚乙烯制品具有良好的光澤、尺寸穩(wěn)定、低翹曲、高模量、高耐熱、高抗沖擊等性能，而且成本低，可廣泛應(yīng)用于化工、機械、電器、汽車等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說明】納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯由于質(zhì)輕、無毒，具有優(yōu)異的介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性和抗腐蝕等優(yōu)點，且價格低廉，成型加工容易，可廣泛應(yīng)用于電器、化工、食品、機械等行業(yè)。但是，由于聚乙烯的氧指數(shù)低，容易燃燒，并且燃燒時產(chǎn)生大量的熱極易傳播火焰，引發(fā)大的火災(zāi)，因此對聚乙烯阻燃問題的處理就顯得尤為重要。在聚乙烯中添加有效的阻燃劑是目前提高阻燃性的最有效、最經(jīng)濟的手段之一。最常用的阻燃劑主要有鹵素類、磷氮類、有機硅系類和無機納米類等幾種。對于鹵素類阻燃劑在燃燒過程中會生成大量的煙和有毒、有腐蝕性氣體，對環(huán)境造成嚴重的污染，因此，磷氮類、有機硅系類和無機納米類的阻燃劑成為環(huán)保健康型阻燃劑逐漸受到人們的親睞，特別是21世紀以來，納米技術(shù)的普遍推廣，納米材料被認為是21世紀最有前途的材料，并已經(jīng)成為世界性的研究熱潮，因此制備添加納米阻燃劑是獲得具有高阻燃聚乙烯的重要方法之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種高阻燃、高強度和高耐熱性能的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分數(shù)配比為:聚乙烯30%~60%、增強劑15%~30%、復(fù)配型納米阻燃劑10%~20%、增韌劑5%~10%、相容劑3%~5%、表面處理劑0.1%~0.5%、潤滑劑
0.1 %~I %、抗氧劑0.1 %~I %。
[0005]所述的增強劑為無堿玻璃纖維、納米碳酸鈣、納米高嶺土、硅灰石、晶須中的一種。
[0006]所述的復(fù)配型納米阻燃劑為納米氫氧化鎂30wt%、納米蒙脫土 20wt%和聚硅烷阻燃劑50wt%三者混合的復(fù)配物，其中納米氫氧化鎂和納米蒙脫土均經(jīng)硅烷改性處理過。
[0007]所述的增韌劑為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)中的一種。
[0008]所述的相容劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物(E-MA-GMA)、馬來酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)、馬來酸酐接桿乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)中的一種。
[0009]所述的表面處理劑 為硬脂酸鎂、鈦酸酯、鋁酸酯、硅烷偶聯(lián)劑和磷酸酯中的一種。
[0010]所述的潤滑劑為硬脂酸鈣或乙撐雙硬酯酰胺。
[0011]所述的抗氧劑為受阻酚抗氧劑1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物。
[0012]上述的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(I)將增強劑在80°c~110°C下干燥3~6小時，再按重量配比稱取干燥后的增強劑及表面處理劑，一起加入3000~8000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機中，在維持80°C~110°C的溫度下攪拌10~60分鐘，使表面處理劑均勻包覆增強劑，然后冷卻至低于40°C制得表面處理的增強劑，待用；
(2)按重量配比稱取經(jīng)硅烷改性處理過的納米氫氧化鎂30wt%、經(jīng)硅烷改性處理過的納米蒙脫土 20wt%和聚硅烷阻燃劑50wt%，使混合均勻，制得復(fù)配型納米阻燃劑，然后在80°C~85°C下干燥30~45分鐘，待用；
(3)按重量配比稱取步驟(1)和步驟(2)的物料，加入高速混合機中混合均勻，然后再加入按重量配比稱取的增韌劑、相容劑、潤滑劑和抗氧劑，繼續(xù)混合10~30分鐘；(4)將上述混合好的物料加入雙螺桿擠出機中進行充分熔融塑化和捏合混煉，熔融溫度控制在180°C~250°C，通過雙螺桿擠出機擠出后，經(jīng)過冷卻、切粒、干燥后即得本發(fā)明的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料。
[0013]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明將納米技術(shù)與高分子材料結(jié)合，所制得的聚乙烯復(fù)合材料具有無鹵抑煙的優(yōu)良阻燃性能，達到UL94V-0阻燃級，并在燃燒過程中無融滴現(xiàn)象，同時所制得的聚乙烯制品具有良好的光澤、尺寸穩(wěn)定、低翹曲、高模量、高耐熱、高抗沖擊等性能，而且成本低，可廣泛應(yīng)用于化工、機械、電器、汽車等領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。
【具體實施方式】[0014]下面結(jié)合具體實施例來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0015]實施例1:
一種納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分數(shù)配比為:聚乙烯50%、無堿玻璃纖維20 %、復(fù)配型納米阻燃劑16%、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)8 %、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物(E-MA-GMA)4%、硅烷偶聯(lián)劑0.2%、硬脂酸鈣0.8%、受阻酚抗氧劑1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物I %。所述的復(fù)配型納米阻燃劑為納米氫氧化鎂30Wt%、納米蒙脫土 20Wt%和聚硅烷阻燃劑50Wt%三者混合的復(fù)配物，其中納米氫氧化鎂和納米蒙脫土均經(jīng)硅烷改性處理過。
[0016]制備方法:(I)將無堿玻璃纖維在80°C~110°C下干燥3~6小時，再按重量配比稱取干燥后的無堿玻璃纖維及硅烷偶聯(lián)劑，一起加入3000~8000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機中，在維持80°C~110°C的溫度下攪拌10~60分鐘，使硅烷偶聯(lián)劑均勻包覆無堿玻璃纖維，然后冷卻至低于40°C制得表面處理的無堿玻璃纖維，待用；(2)按重量配比稱取經(jīng)硅烷改性處理過的納米氫氧化鎂30被％、經(jīng)硅烷改性處理過的納米蒙脫土 20Wt%和聚硅烷阻燃劑50wt%，使混合均勻，制得復(fù)配型納米阻燃劑，然后在80°C~85°C下干燥30~45分鐘，待用；(3)按重量配比稱取步驟(1)和步驟(2)的物料，加入高速混合機中混合均勻，然后再加入按重量配比稱取的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物(E-MA-GMA)、硬脂酸鈣和受阻酚抗氧劑1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物，繼續(xù)混合10~30分鐘；(4)將上述混合好的物料加入雙螺桿擠出機中進行充分熔融塑化和捏合混煉，熔融溫度控制在180°C~250°C，通過雙螺桿擠出機擠出后，經(jīng)過冷卻、切粒、干燥后即得本發(fā)明的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料。
[0017]實施例2:
一種納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分數(shù)配比為:聚乙烯40%、納米碳酸鈣30 %、復(fù)配型納米阻燃劑20 %、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA) 5 %、馬來酸酐接桿聚乙烯(PE-g-MAH)4%、硬脂酸鎂0.2%、乙撐雙硬酯酰胺0.3%、受阻酚抗氧劑1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物0.5%。所述的復(fù)配型納米阻燃劑為納米氫氧化鎂30wt%、納米蒙脫土 20wt%和聚硅烷阻燃劑50wt%三者混合的復(fù)配物，其中納米氫氧化鎂和納米蒙脫土均經(jīng)硅烷改性處理過。
[0018]制備方法:⑴將納米碳酸鈣在80°C~110°C下干燥3~6小時，再按重量配比稱取干燥后的納米碳酸鈣及硬脂酸鎂，一起加入3000~8000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機中，在維持80°C~110°C的溫度下攪拌10~60分鐘，使硬脂酸鎂均勻包覆納米碳酸鈣，然后冷卻至低于40°C制得表面處理的納米碳酸鈣，待用；(2)按重量配比稱取經(jīng)硅烷改性處理過的納米氫氧化鎂30wt%、經(jīng)硅烷改性處理過的納米蒙脫土 20Wt%和聚硅烷阻燃劑50被％，使混合均勻，制得復(fù)配型納米阻燃劑，然后在80°C~85°C下干燥30~45分鐘，待用；(3)按重量配比稱取步驟(1)和步驟(2)的物料，加入高速混合機中混合均勻，然后再加入按重量配比稱取的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、馬來酸酐接桿聚乙烯(PE-g-MAH)、乙撐雙硬酯酰胺和受阻酚抗氧劑1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物，繼續(xù)混合10~30分鐘；(4)將上述混合好的物料加入雙螺桿擠出機中進行充分熔融塑化和捏合混煉，熔融溫度控制在180°C~250°C，通過雙螺桿擠出機擠出后，經(jīng)過冷卻、切粒、干燥后即得本發(fā)明的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料。
[0019]實施例3:
一種納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其組分按質(zhì)量百分數(shù)配比為:聚乙烯60%、納米高嶺土 20 %、復(fù)配型納米阻燃劑10 %、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS) 6 %、馬來酸酐接桿乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH) 3%、磷酸酯0.2%、乙撐雙硬酯酰胺0.3%、受阻酚抗氧劑1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物0.5 %。所述的復(fù)配型納米阻燃劑為納米氫氧化鎂30wt%、納米蒙脫土 20wt%和聚硅烷阻燃劑50wt%三者混合的復(fù)配物，其中納米氫氧化鎂和納米蒙脫土均經(jīng)硅·烷改性處理過。
[0020]制備方法:(I)將納米高嶺土在80°C~110°C下干燥3~6小時，再按重量配比稱取干燥后的納米高嶺土及磷酸酯，一起加入3000~8000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機中，在維持80°C~110°C的溫度下攪拌10~60分鐘，使磷酸酯均勻包覆納米高嶺土，然后冷卻至低于40°C制得表面處理的納米高嶺土，待用；(2)按重量配比稱取經(jīng)硅烷改性處理過的納米氫氧化鎂30wt%、經(jīng)硅烷改性處理過的納米蒙脫土 20Wt%和聚硅烷阻燃劑50被％，使混合均勻，制得復(fù)配型納米阻燃劑，然后在80°C~85°C下干燥30~45分鐘，待用；(3)按重量配比稱取步驟(1)和步驟(2)的物料，加入高速混合機中混合均勻，然后再加入按重量配比稱取的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、來酸酐接桿乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)、乙撐雙硬酯酰胺和受阻酚抗氧劑1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物，繼續(xù)混合10~30分鐘；(4)將上述混合好的物料加入雙螺桿擠出機中進行充分熔融塑化和捏合混煉，熔融溫度控制在180°C~250°C，通過雙螺桿擠出機擠出后，經(jīng)過冷卻、切粒、干燥后即得本發(fā)明的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料。
【權(quán)利要求】
1.一種納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，其組分按質(zhì)量百分數(shù)配比為--聚乙烯30%~60%、增強劑15%~30%、復(fù)配型納米阻燃劑10%~20%、增韌劑5%~10%、相容劑3%~5%、表面處理劑0.1%~0.5%、潤滑劑0.1%~I %、抗氧劑0.1%~1%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的增強劑為無堿玻璃纖維、納米碳酸鈣、納米高嶺土、硅灰石、晶須中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的復(fù)配型納米阻燃劑為納米氫氧化鎂30Wt%、納米蒙脫土 20Wt%和聚硅烷阻燃劑50Wt%三者混合的復(fù)配物，其中納米氫氧化鎂和納米蒙脫土均經(jīng)硅烷改性處理過。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的增韌劑為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的相容劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物(E-MA-GMA)、馬來酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)、馬來酸酐接桿乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的表面處理劑為硬脂酸鎂、鈦酸酯、鋁酸酯、硅烷偶聯(lián)劑和磷酸酯中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的潤滑劑為硬脂酸鈣或乙撐雙硬酯酰胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于，所述的抗氧劑為受阻酚抗氧劑1076與亞磷酸酯類抗氧劑168的復(fù)配物?！?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將增強劑在80°C~110°C下干燥3~6小時，再按重量配比稱取干燥后的增強劑及表面處理劑，一起加入3000~8000轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機中，在維持80°C~110°C的溫度下攪拌10~60分鐘，使表面處理劑均勻包覆增強劑，然后冷卻至低于40°C制得表面處理的增強劑，待用； (2)按重量配比稱取經(jīng)硅烷改性處理過的納米氫氧化鎂30wt%、經(jīng)硅烷改性處理過的納米蒙脫土 20wt%和聚硅烷阻燃劑50wt%，使混合均勻，制得復(fù)配型納米阻燃劑，然后在80°C~85°C下干燥30~45分鐘，待用； (3)按重量配比稱取步驟(1)和步驟(2)的物料，加入高速混合機中混合均勻，然后再加入按重量配比稱取的增韌劑、相容劑、潤滑劑和抗氧劑，繼續(xù)混合10~30分鐘； (4)將上述混合好的物料加入雙螺桿擠出機中進行充分熔融塑化和捏合混煉，熔融溫度控制在180°C~250°C，通過雙螺桿擠出機擠出后，經(jīng)過冷卻、切粒、干燥后即得本發(fā)明的納米阻燃改性聚乙烯復(fù)合材料。
【文檔編號】C08K3/22GK103849039SQ201210594167
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】夏偉光, 楊濤 申請人:青島三利中德美水設(shè)備有限公司