一種用于高密度聚乙烯的阻燃劑的制作方法
【專利摘要】一種用于高密度聚乙烯的阻燃劑，由下列質(zhì)量份的原料制成：十溴二苯乙烷6-24份、三氧化二銻2-8份、改性鈣基膨潤土2-8份(針對100質(zhì)量份高密度聚乙烯基料時(shí)的配比)；本發(fā)明使用的改性膨潤土資源豐富、價(jià)格低廉，采用堿性鈣基膨潤土與鹵銻阻燃劑協(xié)效阻燃，可降低鹵銻阻燃劑用量，降低高密度聚乙烯阻燃成本，且高密度聚乙烯阻燃材料較純的高密度聚乙烯，氧指數(shù)可以提升10％以上，熱失重率可降低4.94％以上。本發(fā)明融合了鹵系阻燃劑、無機(jī)阻燃劑的優(yōu)點(diǎn)，在燃燒過程中不會產(chǎn)生熔融滴落，成炭率高，炭層穩(wěn)定，不會產(chǎn)生有毒氣體。加入堿性鈣基膨潤土，可以改善材料的加工性能，提高材料的彈性模量。
【專利說明】-種用于高密度聚乙烯的阻燃劑

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合阻燃劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于高密度聚乙烯的阻燃劑。

【背景技術(shù)】
[0002] 高密度聚乙烯（HDPE)因原料來源豐富、化學(xué)穩(wěn)定性高、機(jī)械強(qiáng)度好，尤其是具有 良好的絕緣性、耐熱耐寒等優(yōu)異性能，而得到廣泛應(yīng)用。但是HDPE樹脂為易燃材料，其氧 指數(shù)很低，僅為17左右，使用過程中存在潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，需要對其進(jìn)行阻燃改性。專利 申請?zhí)?012104110913. 1，專利名稱：HDPE用復(fù)合環(huán)保阻燃劑及HDPE阻燃塑料的中國發(fā)明 專利中公開了 HDPE用復(fù)合環(huán)保阻燃劑，由下述重量份的組分組成：三甲硅基甲基膦酸二甲 酯10-20份、氰尿酸三聚氰胺30-50份、紅磷10-20份、氫氧化鋁40-60份。還公開了一種 HDPE阻燃塑料，由下述組分按重量份組分：HDPE樹脂100份、HDPE用復(fù)合環(huán)保阻燃劑20-40 份。該發(fā)明的HDPE阻燃塑料阻燃性能優(yōu)異，且制備工藝簡單，產(chǎn)品成本低，產(chǎn)品的綜合性能 較優(yōu)異。但紅磷本身有毒，對生態(tài)化環(huán)境和人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活會產(chǎn)生不良影響。
[0003] 美國雅寶公司在20世紀(jì)90年代率先開發(fā)了與十溴二苯乙醚（DBDPO)的分子量、 熱穩(wěn)定性及溴含量均相當(dāng)?shù)氖宥揭彝椋―BDPE)，它不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，可替代DBDPO在 阻燃材料中的廣泛使用。Sb 2O3與DBDPE并用，形成鹵銻阻燃體系大大提高阻燃效果，但是 存在發(fā)煙量大，烙融滴落嚴(yán)重的缺點(diǎn)。
[0004] 高聚物/層狀硅酸鹽阻燃體系，因其在力學(xué)性能、熱性能、阻隔性能等應(yīng)用方面優(yōu) 于普通高聚物材料而被認(rèn)為是一種新型由具有革命性的阻燃材料，目前已成為高聚物應(yīng)用 的研究熱點(diǎn)之一。有機(jī)改性蒙脫土是目前使用最多的層狀硅酸鹽阻燃添加劑，多用于與氫 氧化鎂、膨脹型阻燃劑協(xié)效阻燃，與鹵銻協(xié)同阻燃少見報(bào)道。在論文【題名】有機(jī)蒙脫土協(xié) 同鹵銻阻燃劑阻燃HDPE的研究【作者】羅才貴童張法尹作棟等【機(jī)構(gòu)】廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué) 院等【刊名】精細(xì)石油化工.2013, 30 (1). -51-55.中報(bào)導(dǎo)了有機(jī)蒙脫土協(xié)同Sb2O3與DBDPE 阻燃HDPE，并測試了復(fù)合阻燃材料的阻燃性能、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明加入有機(jī)蒙 脫土有利于提高材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，但是復(fù)合材料的氧指數(shù)較單獨(dú)添加鹵銻阻燃 劑下降，鹵銻與有機(jī)蒙脫土的協(xié)同阻燃效果還有待改進(jìn)。堿性鈣基膨潤土（Ca-MMT)是一種 類似水滑石具有陰離子交換功能的層狀硅酸鹽，主要通過在膨潤土層間插入了帶有氫氧根 的鈣離子制備而成，因而堿性鈣基膨潤土既具有氫氧化鎂、氫氧化鋁等無機(jī)阻燃劑的堿性 特征，又具有阻燃協(xié)效劑水滑石陰離子交換功能，加之其具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，極具成為新 一代阻燃協(xié)效劑的潛質(zhì)。中國專利申請?zhí)?00510101332. X，專利名稱：堿性鈣基膨潤土及 其制備方法的中國發(fā)明專利公開了堿性鈣基膨潤土及其制備方法。堿性鈣基膨潤土材料是 采用活性白土與氫氧化鈣做原料，在水的存在下活性白土與氧化鈣混合，氧化鈣首先與水 生成氫氧化鈣，氫氧化鈣擴(kuò)散進(jìn)入活性白土層間，其二個(gè)氫氧根中的一個(gè)氫氧根與活性白 土的氫發(fā)生反應(yīng)，得到具有陰離子交換功能的堿性鈣基膨潤土。制備得到的堿性鈣基膨潤 土，可以直接用于果汁、植物油等食用液體的脫酸、脫色及助濾，空氣及水質(zhì)的凈化，或催化 劑的制備等，也可以與有機(jī)酸反應(yīng)制備新型復(fù)合層狀納米材料，用于涂料、塑料及新型吸附 材料等領(lǐng)域，但沒有報(bào)導(dǎo)用于阻燃劑的復(fù)配。本發(fā)明采用的堿性鈣基膨潤土參照此專利公 開的方法制備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服鹵銻阻燃劑存在氧指數(shù)提高不大、熱穩(wěn)定性不高、發(fā)煙 量大的、燃燒產(chǎn)生熔融滴落等問題。一種用于高密度聚乙烯的阻燃劑，以DBDPE與Sb 2O3為 鹵銻阻燃體系，加入堿性鈣基膨潤土協(xié)同阻燃高密度聚乙烯，提高了材料的成炭量，提升了 炭層的穩(wěn)定性，有效提高了材料的氧指數(shù)和熱穩(wěn)定性，且材料在燃燒時(shí)不會產(chǎn)生熔融滴落 現(xiàn)象。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0007] 1、一種用于高密度聚乙烯的阻燃劑，其特征在于：高密度聚乙烯為100質(zhì)量份時(shí)， 阻燃劑組分及質(zhì)量份數(shù)為：
[0008] 十溴二苯乙烷6-24份
[0009] 三氧化二銻2-8份
[0010] 堿性鈣基膨潤土 2-8份
[0011] 2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高密度聚乙烯的阻燃劑，其特征在于：十溴二苯乙 烷與三氧化二銻的質(zhì)量比為3 : 1。
[0012] 3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高密度聚乙烯的阻燃劑，其特征在于：所述的堿性 鈣基膨潤土粒徑范圍為200-400目，含水量為4-8%，陰離子交換容量為I. 0-3. Ommol/g。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0014] 1.本發(fā)明使用的改性膨潤土資源豐富、價(jià)格低廉，采用堿性鈣基膨潤土與鹵銻阻 燃劑協(xié)效阻燃，可降低鹵銻阻燃劑用量，降低高密度聚乙烯阻燃成本，且高密度聚乙烯阻燃 材料較純的高密度聚乙烯，氧指數(shù)可以提升10%以上，熱失重率也可降低4. 94%以上。
[0015] 2.本發(fā)明融合了鹵系阻燃劑、無機(jī)阻燃劑的優(yōu)點(diǎn)，在燃燒過程中不會產(chǎn)生熔融滴 落，成炭率高，炭層穩(wěn)定，不會產(chǎn)生有毒氣體。
[0016] 3.加入堿性鈣基膨潤土，可以改善材料的加工性能，提高材料的彈性模量。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 在實(shí)施例中，復(fù)合阻燃材料制備方法：先將高密度聚乙烯和復(fù)合阻燃劑混合攪 拌均勻。采用熔融共混法在微型錐形雙螺桿擠出機(jī)中加工擠出，擠出溫度為150°c，機(jī)頭 155°C，螺桿轉(zhuǎn)速控制在40rpm/min，壓強(qiáng)I. 3MPa下熔融擠出。將擠出的樣品在微型注塑機(jī) 中注塑成型，注塑壓力為〇.3MPa，注塑筒溫度為160°C，膜溫50°C。測試了復(fù)合阻燃材料的 極限氧指數(shù)、熱失重率、彈性模量和垂直燃燒等級，并觀察其燃燒時(shí)的發(fā)煙情況和熔融滴落 情況。其中極限氧指數(shù)（LOI)采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2406. 2-2009《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒 行為第2部分；室溫試驗(yàn)》測試；垂直燃燒等級參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2408-2008《塑料燃燒性 能的測定水平法和垂直法》測試；國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16421-1996《塑料拉伸性能小試樣試驗(yàn)方 法》測試；測試熱失重率的升溫速率為l〇°C /min，采用氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)，其流速為10mL/min， 測試溫度范圍為室溫?600°C。
[0018] 在實(shí)施例中，基材高密度聚乙烯用量均為100質(zhì)量份。
[0019] 實(shí)施例I
[0020] 實(shí)施例中復(fù)合阻燃劑配方為十溴二苯乙烷6份，三氧化二銻2份，堿性鈣基膨潤土 分別為2份、4份、6份和8份，其中堿性鈣基膨潤土的粒徑為200目，含水量為4%，陰離子 交換容量為lmm〇l/L，阻燃效果見表1。
[0021] 實(shí)施例2
[0022] 實(shí)施例中復(fù)合阻燃劑配方為十溴二苯乙烷18份，三氧化二銻6份，堿性鈣基膨潤 土分別為2份、4份、6份和8份，其中堿性鈣基膨潤土的粒徑為300目，含水量為6%，陰離 子交換容量為I. 5mmol/L，阻燃效果見表1。
[0023] 實(shí)施例3
[0024] 實(shí)施例中復(fù)合阻燃劑配方為十溴二苯乙烷24份，三氧化二銻8份，堿性鈣基膨潤 土分別為2份、4份、6份和8份，其中堿性鈣基膨潤土的粒徑為400目，含水量為8%，陰離 子交換容量為3. Ommol/L，阻燃效果見表1。
[0025] 表 1
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于高密度聚乙烯的阻燃劑，其特征在于：高密度聚乙烯為100質(zhì)量份時(shí)，阻燃 劑組分及質(zhì)量份數(shù)為： 十溴二苯乙烷6-24份 三氧化二銻2-8份 堿性鈣基膨潤土 2-8份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高密度聚乙烯的阻燃劑，其特征在于：十溴二苯乙烷與 三氧化二銻的質(zhì)量比為3 : 1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高密度聚乙烯的阻燃劑，其特征在于：所述的堿性鈣基 膨潤土粒徑范圍為200-400目，含水量為4-8%，陰離子交換容量為1. 0-3. Ommol/g。
【文檔編號】C08K3/22GK104311967SQ201410610030
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】童張法, 覃善麗, 韋華, 韋藤幼, 戴新, 吳煉 申請人:廣西大學(xué)