一種無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料的制作方法
【專利說明】
[00011 本申請是申請?zhí)枮?01310454118.7,申請日為2013年9月29日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為 "無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料及其制備方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領域
[0002] 本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領域，具體涉及一種無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材 料。
【背景技術(shù)】
[0003] 線性低密度聚乙烯(簡稱LLDPE)是一種通用塑料，具有來源廣、價格低廉、比重輕、 無毒、耐腐蝕、成型加工容易等優(yōu)點，被廣泛用于管材、建筑裝飾、電線電纜、泡沫材料等制 品的生產(chǎn)。LLDPE本身屬于易燃、可燃材料，氧指數(shù)為17%，在燃燒時熱釋放速率高，熱值大， 火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤灰紫?，這對LLDPE材料的安全使用帶來極大隱患。
[0004] 中國專利文獻CN103232631A公開了一種無鹵低煙阻燃電纜護套料及其制備方法， 它是由線性低密度聚乙烯100份，無機阻燃劑60~80份，協(xié)效阻燃劑6~10份，抑煙添加劑5 ~12份，硅烷偶聯(lián)劑2份制成;其中無機阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂或其混合物;協(xié)效阻燃 劑為微膠囊紅磷、硅烷偶聯(lián)劑改性聚磷酸銨、聚硅氧烷改性聚磷酸銨或三聚氰胺多磷酸鹽； 抑煙添加劑為硼酸鋅、錫酸鋅或者雙羥基鎂鋁復合金屬氧化物。該文獻的不足在于：（1)雖 然有效控制了煙密度，但是阻燃性能不佳，極限氧指數(shù)低于40%; (2)協(xié)效阻燃劑采用微膠囊 紅磷時的力學性能不佳，拉伸強度只有12MPa左右，斷裂伸長率不到60%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種阻燃性能和力學性能均較佳的無鹵阻 燃線性低密度聚乙烯材料。
[0006] 實現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案是:一種無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料，由下 述重量份的組分制成:LLDPE樹脂100份，增韌相容劑10~30份，潤滑分散劑10~20份，無鹵 復合阻燃劑350~450份;所述的無鹵復合阻燃劑由氫氧化鎂/氫氧化鋁、硼酸鋅以及微膠囊 紅磷按照（10.5~11.5) : 1: (1.05~1.15)的重量比組成。
[0007] 為了提高無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料的成型加工性能，所述的LLDPE樹脂的 恪體流動速率為2g/10min~8g/10min。
[0008] 所述的增韌相容劑為馬來酸酐接枝EVA，其接枝率為2%~5%。
[0009] 所述的潤滑分散劑為聚乙烯蠟，其相對分子量為2000~4000。
[0010] 上述無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料的制備方法，具有以下步驟:①將按照配方 稱取的LLDPE樹脂、增韌相容劑、潤滑分散劑以及無鹵復合阻燃劑倒入高速混合機中混合， 直至混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得物料溫度升高至90°C~105°C(這樣可以進一步提高無鹵阻 燃線性低密度聚乙烯材料的成型加工性能），出料冷卻;②將步驟①冷卻后的混合物料送入 到雙螺桿擠出機中熔融擠出，所擠出的條料經(jīng)水槽冷卻、牽引進入切粒機造粒，即得無鹵阻 燃線性低密度聚乙烯材料。
[0011]所述的高速混合機的工作轉(zhuǎn)速為450轉(zhuǎn)/分鐘~900轉(zhuǎn)/分鐘。
[0012]所述的雙螺桿擠出機各區(qū)的溫度為:Ti=l 10°C; T2=150°C; T3=158°C; T4=177°C; T5= 185°C;T6=190°C;T7=190°C;T8=195°C ;T9=195°C;T，185°C。
[0013] 本發(fā)明具有的積極效果：（1)本發(fā)明的無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料采用氫氧 化鎂/氫氧化鋁、硼酸鋅以及微膠囊紅磷組成無鹵復合阻燃體系，并控制無鹵復合阻燃體系 的用量在線性低密度聚乙烯用量的3.5~4.5倍之間，同時控制氫氧化鎂/氫氧化鋁、硼酸鋅 以及微膠囊紅磷的重量比在（10.5~11.5): 1:(1.05~1.15)，這樣一方面使得該無鹵復合 阻燃體系具有最佳的阻燃協(xié)同效應，從而大大提高阻燃性能，另一方面采用增韌相容劑有 效提高無鹵復合阻燃體系與LLDPE樹脂的相容性，從而改善無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材 料的力學性能。最終可以得到極限氧指數(shù)在40%以上、拉伸強度在18MPa以上、斷裂伸長率在 75%以上的無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料。（2)本發(fā)明采用熔體流動速率為2g/10min~ 8g/10min的LLDPE樹脂粉作為原料，這樣有利于無鹵復合阻燃體系與其均勻混合，從而使的 無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料具有更好的成型加工性能。同時，在制備過程中將物料混 合溫度升高至90°C~105°C，這樣有利于潤滑分散劑聚乙烯蠟熔化均勻覆蓋在LLDPE樹脂粉 和無鹵復合阻燃體系表面，進一步提高無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料的成型加工性能。
【具體實施方式】
[0014] (實施例1) 本實施例的無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料由下述重量份的組分制成： 100kg的LLDPE樹脂粉，其熔體流動速率為5g/10min。
[0015] 15kg的作為增韌相容劑的馬來酸酐接枝EVA，其接枝率為3%。
[0016] 15kg的作為潤滑分散劑的聚乙烯蠟，其相對分子量為3000。
[0017] 393kg的無鹵復合阻燃劑，由330kg的氫氧化鎂（1250目）、30kg的硼酸鋅以及33kg 的微膠囊紅磷組成。
[0018] 上述無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料的制備方法如下： ①將按照上述配方稱取的LLDPE樹脂粉、馬來酸酐接枝EVA、聚乙烯蠟、氫氧化鎂、硼酸 鋅以及微膠囊紅磷依次倒入高速混合機中，在900轉(zhuǎn)/分鐘的工作轉(zhuǎn)速下混合，直至混合所 產(chǎn)生的摩擦熱使得物料溫度升高至l〇〇°C(此時聚乙烯蠟全部融化均勻覆蓋在LLDPE樹脂粉 和無鹵復合阻燃劑表面），即可出料冷卻。
[0019] ②將步驟①冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，所擠出的條料經(jīng) 水槽冷卻、牽引進入切粒機造粒(粒徑約為2mm~3mm)，即得到顆粒狀的無鹵阻燃線性低密 度聚乙烯材料。
[0020] 雙螺桿擠出機各區(qū)的溫度依次為:Ti=l 10°C; T2=150°C; T3=158°C; T4=177°C; T5=185 °C; T6=190°C; T7=190°C; Ts=195°c; T9=195°C; T，185°C。
[0021] (實施例2~實施例7) 各實施例與實施例1基本相同，不同之處在于表1。

[0023](應用例） 將實施例1~實施例7制得的無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料分別加入到注射成型機 注射塑料標準試樣，并按國家標準對該標準試樣進行試驗，測試其力學性能和阻燃性能，測 試結(jié)果見表2。
[0025] 表2中，缺口抗沖擊強度的測試標準為GB/T1043-2008,拉伸強度的測試標準為GB/ T1040-2006,斷裂伸長率的測試標準為GB/T1040-2006,最大煙密度的測試標準為GB/ T8627-2007,極限氧指數(shù)的測試標準為GB/T2406-1993。
[0026] (對比例） 其中，對比例1為中國專利文獻CN103232631A實施例1制得的阻燃材料。
[0027] 對比例2~對比例8與實施例1基本相同，不同之處在于表3。
[0029](對比應用例） 將對比例1~對比例8的阻燃材料分別加入到注射成型機注射塑料標準試樣，并按國家 標準對該標準試樣進行試驗，測試其力學性能和阻燃性能，測試結(jié)果見表4。
[0031] 由表2和表4可以看出： (1)本發(fā)明的無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料相比于中國專利文獻CN103232631A的阻 燃材料，阻燃性能和力學性能均更佳，而最大煙密度也相差不大。
[0032] (2)當無鹵復合阻燃體系的用量超過線性低密度聚乙烯的4.5倍時（對比例2、4)， 不但力學性能大大降低，阻燃性能也不及本發(fā)明的無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料。
[0033] (3)當無鹵復合阻燃體系的用量低于線性低密度聚乙烯的3.5倍時（對比例3、7、 8)，不但阻燃性能大大降低，力學性能也不及本發(fā)明的無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料。 [0034] (4)當無鹵復合阻燃體系的用量為線性低密度聚乙烯的4倍左右，但是氫氧化鎂/ 氫氧化鋁、硼酸鋅以及微膠囊紅磷的重量比不在（10.5~11.5) : 1: (1.05~1.15)的范圍時 (對比例5、6)，阻燃性能和力學性能均有一定的降低。
【主權(quán)項】
1. 一種無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料，其特征在于由下述重量份的組分制成:LLDPE 樹脂100份，增韌相容劑10~30份，潤滑分散劑10~20份，無鹵復合阻燃劑350~450份； 所述的LLDPE樹脂的熔體流動速率為2g/10min~8g/10min; 所述的增韌相容劑為馬來酸酐接枝EVA，其接枝率為2%~5%; 所述的潤滑分散劑為聚乙烯蠟，其相對分子量為2000~4000; 所述的無鹵復合阻燃劑由氫氧化鎂/氫氧化鋁、硼酸鋅以及微膠囊紅磷按照（10.5~ 11.5) : 1: (1.05~1.15)的重量比組成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料，該材料由下述重量份的組分制成：LLDPE樹脂100份，增韌相容劑10～30份，潤滑分散劑10～20份，無鹵復合阻燃劑350～450份；無鹵復合阻燃劑由氫氧化鎂/氫氧化鋁、硼酸鋅以及微膠囊紅磷按照（10.5～11.5）∶1∶（1.05～1.15）的重量比組成。該材料的制備方法如下：將各組分倒入高速混合機中混合，直至溫度升高至90℃～105℃，出料冷卻，然后熔融擠出，接著水槽冷卻，最后牽引造粒即得。本發(fā)明的無鹵阻燃線性低密度聚乙烯材料阻燃性能好，極限氧指數(shù)在40%以上；同時力學性能優(yōu)異，拉伸強度在18MPa以上，斷裂伸長率在75%以上。
【IPC分類】C08K3/22, C08K13/06, C08K9/10, C08K3/38, C08L23/06, C08L23/08, C08K3/02, C08L51/06
【公開號】CN105504482
【申請?zhí)枴緾N201610072128
【發(fā)明人】周健, 楊菁菁
【申請人】江蘇理工學院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2013年9月29日
【公告號】CN103483676A, CN103483676B, CN105482240A