一種阻燃聚乙烯材料及其製備方法與流程
2023-05-10 05:24:36
本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種阻燃聚乙烯材料及其製備方法。
背景技術：
阻燃材料是能夠抑制或者延滯燃燒而自己並不容易燃燒的材料，廣泛應用於服裝、石油、化工、冶金、造船、消防、國防等領域。目前阻燃材料主要有有機阻燃材料和無機阻燃材料。有機阻燃材料是以溴系、氮系和紅磷及化合物為代表的一類阻燃劑，無機阻燃材料主要是三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁、矽系等阻燃體系。一般來講有機阻燃具有很好的親和力，在塑料中添加使用，溴系阻燃劑在有機阻燃體系中佔據絕對優勢。
聚乙烯是五大工程塑料之一，其作為一種通用塑料，具有質量輕、易於加工成型、耐熱、耐腐蝕、機械性能好等優點，應用十分廣泛，然而聚乙烯遇火極易燃燒，而且發熱量高、燃燒速度快，並有發煙等現象，因而應用領域到了限制。在電氣領域，很多設備都需要阻燃材料作為塗層和表層材料。因此，可以對聚乙烯進行適當的改性，提高其阻燃抗氧性能，擴大應用領域。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種阻燃聚乙烯材料及其製備方法，該聚乙烯材料阻燃性能優良，氧指數高，光澤度好，適合作為電力設備的表面塗層。
本發明解決技術問題採用如下技術方案：
本發明提供了一種阻燃聚乙烯材料，包括如下重量份的原料：聚乙烯50-80份、甲殼素15-26份、凹凸棒石粘土5-10份、二氧化鈦3-6份、矽酸鋁1-3份、抗氧劑0.6-1.5份、阻燃劑2-6份、成炭劑0.8-1.6份。
優選地，所述聚乙烯材料包括如下重量份的原料：聚乙烯60份、甲殼素20份、凹凸棒石粘土8份、二氧化鈦5份、矽酸鋁1份、抗氧劑0.8份、阻燃劑3份、成炭劑1.2份。
優選地，所述抗氧劑選自2,6-三季丁基-4-甲基苯酚、雙（3,5-三季丁基-4-羥基苯基）硫醚、抗氧劑tnp、抗氧劑1076、抗氧劑164中的一種或兩種以上的組合。
優選地，所述阻燃劑選自多聚磷酸胺、密胺聚磷酸鹽、季戊四醇二磷酸酯、三聚氰胺氰尿酸鹽、四溴苯酚中的一種或兩種以上的組合。
優選地，所述成炭劑選自季戊四醇、山梨醇、澱粉、木質素、聚碳酸酯中的一種或兩種以上的組合。
本發明還提供了上述阻燃聚乙烯材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）凹凸棒石粘土的純化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍質量的純化水，攪拌10-20分鐘後，離心分離3-5分鐘，過濾，將濾餅烘乾得到純化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：將純化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲殼素、二氧化鈦、矽酸鋁加入到高速混合機中，升溫至90-100℃熔融共混，再加入抗氧劑、阻燃劑、成炭劑，升溫至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：將熔融共混的混合物加熱成紡絲液，脫氣處理，再進行熔融紡絲、
冷卻、熱拉伸和熱定型得到該聚乙烯材料。
優選地，所述步驟（2）高速混合機的轉速為600-800rpm/min。
優選地，所述步驟（3）紡絲液溫度為120-130℃，熱拉伸溫度為130-135℃，熱定型溫度為155-165℃，牽伸比例為200％-250％。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
（1）本發明的阻燃聚乙烯材料，各成分安全無毒，復配合成後的材料阻燃性能優良，氧指數高，低密度，光澤度好，適合作為電力設備的表面塗層。
（2）本發明的阻燃聚乙烯材料以聚乙烯為主要成分，加入了強吸附性能的黏合劑甲殼素和凹凸棒石粘土，低導熱、抗氧的二氧化鈦、矽酸鋁，復配以常用的抗氧劑、阻燃劑、成炭劑，加工成型後的材料具有高流動性、高抗衝擊度的優異力學性能。
（3）本發明的阻燃聚乙烯材料的製備方法簡單，適合大規模生產。
具體實施方式
以下結合具體實施例對發明作進一步詳細的描述。
實施例1.
本實施例的聚乙烯材料包括如下重量份的原料：
聚乙烯60份；
甲殼素20份；
凹凸棒石粘土8份；
二氧化鈦5份；
矽酸鋁1份；
抗氧劑tnp0.8份；
四溴苯酚3份；
山梨醇1.2份。
本實施例阻燃聚乙烯材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）凹凸棒石粘土的純化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍質量的純化水，攪拌10-20分鐘後，離心分離3-5分鐘，過濾，將濾餅烘乾得到純化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：將純化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲殼素、二氧化鈦、矽酸鋁加入到高速混合機中，攪拌速度600rpm/min，升溫至90-100℃熔融共混，再加入抗氧劑tnp、四溴苯酚、山梨醇，升溫至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：將熔融共混的混合物加熱成紡絲液，脫氣處理，再進行熔融紡絲、
冷卻、熱拉伸和熱定型得到該聚乙烯材料。其中，紡絲液溫度為120℃，熱拉伸溫度為130℃，熱定型溫度為155℃，牽伸比例為200％。
實施例2.
本實施例的聚乙烯材料包括如下重量份的原料：
聚乙烯50份；
甲殼素16份；
凹凸棒石粘土6份；
二氧化鈦3份；
矽酸鋁1份；
2,6-三季丁基-4-甲基苯酚0.8份；
季戊四醇二磷酸酯2份；
季戊四醇1份。
本實施例阻燃聚乙烯材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）凹凸棒石粘土的純化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍質量的純化水，攪拌10-20分鐘後，離心分離3-5分鐘，過濾，將濾餅烘乾得到純化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：將純化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲殼素、二氧化鈦、矽酸鋁加入到高速混合機中，攪拌速度700rpm/min，升溫至90-100℃熔融共混，再加入2,6-三季丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇二磷酸酯、季戊四醇，升溫至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：將熔融共混的混合物加熱成紡絲液，脫氣處理，再進行熔融紡絲、
冷卻、熱拉伸和熱定型得到該聚乙烯材料。其中，紡絲液溫度為122℃，熱拉伸溫度為130℃，熱定型溫度為158℃，牽伸比例為210％。
實施例3.
本實施例的聚乙烯材料包括如下重量份的原料：
聚乙烯56份；
甲殼素18份；
凹凸棒石粘土8份；
二氧化鈦3份；
矽酸鋁2份；
雙（3,5-三季丁基-4-羥基苯基）硫醚1.2份；
多聚磷酸胺4份；
木質素1.2份。
本實施例阻燃聚乙烯材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）凹凸棒石粘土的純化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍質量的純化水，攪拌10-20分鐘後，離心分離3-5分鐘，過濾，將濾餅烘乾得到純化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：將純化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲殼素、二氧化鈦、矽酸鋁加入到高速混合機中，攪拌速度600-800rpm/min，升溫至90-100℃熔融共混，再加入雙（3,5-三季丁基-4-羥基苯基）硫醚、多聚磷酸胺、木質素，升溫至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：將熔融共混的混合物加熱成紡絲液，脫氣處理，再進行熔融紡絲、
冷卻、熱拉伸和熱定型得到該聚乙烯材料。其中，紡絲液溫度為126℃，熱拉伸溫度為132℃，熱定型溫度為162℃，牽伸比例為240％。
實施例4.
本實施例的聚乙烯材料包括如下重量份的原料：
聚乙烯65份；
甲殼素20份；
凹凸棒石粘土8份；
二氧化鈦5份；
矽酸鋁1份；
抗氧劑10760.8份；
密胺聚磷酸鹽5份；
澱粉1.4份。
本實施例阻燃聚乙烯材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）凹凸棒石粘土的純化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍質量的純化水，攪拌10-20分鐘後，離心分離3-5分鐘，過濾，將濾餅烘乾得到純化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：將純化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲殼素、二氧化鈦、矽酸鋁加入到高速混合機中，攪拌速度600-800rpm/min，升溫至90-100℃熔融共混，再加入抗氧劑1076、密胺聚磷酸鹽、澱粉，升溫至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：將熔融共混的混合物加熱成紡絲液，脫氣處理，再進行熔融紡絲、
冷卻、熱拉伸和熱定型得到該聚乙烯材料。其中，紡絲液溫度為130℃，熱拉伸溫度為135℃，熱定型溫度為165℃，牽伸比例為250％。
實施例5.
本實施例的聚乙烯材料包括如下重量份的原料：
聚乙烯78份；
甲殼素22份；
凹凸棒石粘土8份；
二氧化鈦3份；
矽酸鋁3份；
抗氧劑1641.3份；
三聚氰胺氰尿酸鹽6份；
聚碳酸酯1.6份。
本實施例阻燃聚乙烯材料的製備方法，包括如下步驟：
（1）凹凸棒石粘土的純化：取凹凸棒石粘土，加入15-20倍質量的純化水，攪拌10-20分鐘後，離心分離3-5分鐘，過濾，將濾餅烘乾得到純化的凹凸棒石粘土；
（2）熔融共混：將純化的凹凸棒石粘土、聚乙烯、甲殼素、二氧化鈦、矽酸鋁加入到高速混合機中，攪拌速度600-800rpm/min，升溫至90-100℃熔融共混，再加入抗氧劑164、三聚氰胺氰尿酸鹽、聚碳酸酯，升溫至110-120℃熔融共混；
（3）加工成型：將熔融共混的混合物加熱成紡絲液，脫氣處理，再進行熔融紡絲、
冷卻、熱拉伸和熱定型得到該聚乙烯材料。其中，紡絲液溫度為130℃，熱拉伸溫度為135℃，熱定型溫度為165℃，牽伸比例為250％。
實施例6.
性能測試：對上述實施例1-5製備的聚乙烯材料進行了氧指數、導熱係數、阻燃等級的測量，其中，阻燃測試標準為gb/t5464-1999，導熱係數測定標準為gb/t10294-2008
由上表可以看出，本發明實施例的聚乙烯材料氧指數較高，阻燃等級均達到了高標準的a1等級，導熱係數較小，說明該材料阻燃、隔熱性能優良，適合作為電力設備的表面塗層。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。