阻燃聚乙烯塑料組合物及其製備方法
2023-05-01 13:10:11
專利名稱：阻燃聚乙烯塑料組合物及其製備方法
技術領域：
本發明涉及聚乙烯塑料組合物的製備領域，特別是涉及一種阻燃聚乙烯塑料組合物及其製備方法。
背景技術：
聚乙烯(PE)是目前產量及用量最大的通用型塑料，在國民經濟各領域均得到了廣泛的應用。但由於聚乙烯是易燃物質，許多應用場合需要其具有阻燃性。傳統的阻燃聚乙烯是採用含溴阻燃劑和含銻化合物，然而，溴化物在燃燒期間會產生有毒氣體，並且三氧化二銻粉末有毒性，給人體健康和環境造成了負面影響。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，開發綠色無滷阻燃是當務之急。因此隨著環境汙染影響人類健康的問題成為全球關注的焦點，聚乙烯的阻燃也面臨著向「綠色」轉變的挑戰。
為了實現聚乙烯的無滷環保化阻燃，許多研究者已進行了研究，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性下降和力學性能惡化而無法使用。如何以較低成本實現一種既保證工藝流動性和力學性能，又保證無滷的環保化的阻燃聚乙烯材料是個急需解決的問題。發明內容
本發明實施方式提供一種阻燃聚乙烯塑料組合物及其製備方法，可以解決傳統的阻燃聚乙烯材料採用含溴阻燃劑和含銻化合物，燃燒時產生毒氣，環保性不好，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；該組合物環保性好，有利於保護環^Mi ο
解決上述技術問題的技術方案如下
本發明實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，所述聚乙烯採用注塑級聚乙烯，聚乙烯的熔體流動指數為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，其粉體細度為100 1000目。4
上述組合物中，所述偶聯劑採用矽烷偶聯劑。
上述組合物中，所述矽烷偶聯劑採用Y-氨丙基三乙氧基矽烷、Y-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基矽烷或Y-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷中的任一種。
上述組合物中，所述矽油採用二甲基矽油，其20°C下的粘度為1000 5000mPa. s ；
所述抗氧劑採用抗氧劑1010和抗氧劑168的混合物，抗氧劑1010與抗氧劑168 的質量比為1 1 1 5。
上述組合物中，所述增韌劑採用數均分子量40000以上的聚磷腈；
所述潤滑劑採用乙撐雙硬脂醯胺。
本發明實施方式還提供一種阻燃聚乙烯塑料組合物的製備方法，其特徵在於，該方法包括
按權利要求1 7任一項所述配方取製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中，加入偶聯劑乙醇溶液，在750 1500 轉/分鐘的攪拌轉速下混合至少1分鐘後放置5 10分鐘，再在750 1500轉/分鐘的攪拌轉速下混合1分鐘後放置5 10分鐘；
然後向高速混合機中加入其它組分，在750 1500轉/分鐘的攪拌轉速下混合 1 2分鐘後出料，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
出料後，將混合物加入到螺杆擠出機中熔融混煉，水槽冷卻，經切粒機切粒對阻燃型聚丙烯塑料組合物的造粒步驟；其中，所用的螺杆擠出機採用雙螺杆擠出機，雙螺杆擠出造粒的溫度為140 190°C。
上述方法中，所採用的雙螺杆擠出機的螺杆長徑比為28 36，螺杆組合中設置 1 3段捏合塊元件，每個捏合塊元件的長度不大於50釐米，形成中低剪切速率組合。
本發明的有益效果為通過在聚乙烯中加入廢舊密胺塑料粉、偶聯劑、矽油、抗氧劑形成一種阻燃聚乙烯塑料組合物，利用廢舊密胺粉對聚丙烯進行改性，使得到的組合物的彎曲強度、彎曲模量、熱變形溫度大大增加，成型收縮率明顯下降，並且其阻燃性明顯提高，不但以較低成本製備了一種環保型阻燃聚乙烯塑料組合物，並且有利於廢舊密胺塑料的資源化再利用，從而有利於環境保護。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。
下面對本發明實施例作進一步地詳細描述。
本發明實施例提供一種阻燃聚乙烯塑料組合物及其製備方法，該組合物包含如下組分，各組分的用量按質量份
聚乙烯90 60;
廢舊密胺塑料粉10 40;
偶聯劑
矽油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採用注塑級聚乙烯(即高密度聚乙烯)，聚乙烯的熔體流動指數(MI)為5 40g/10分鐘；優選採用熔體流動指數(MI)為5 20g/10分鐘的注塑級聚乙烯。
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採用通用粉碎機粉碎而成，其粉體細度為100 1000目，優選採用粉碎成 200 500目的廢舊密胺塑料粉，更優選粉碎成250 300目的廢舊密胺塑料粉。
上述組合物中，所述偶聯劑採用矽烷偶聯劑；矽烷偶聯劑採用Y-氨丙基三乙氧基矽烷(ΚΗ-550)、γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基矽烷(KH-560)或Y -甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(KH-570)中的任一種。
上述組合物中的矽油採用二甲基矽油，其20°C下的粘度為1000 5000mPa. s，優選採用粘度為1500 3000mPa. s的二甲基矽油。由於該組合物中添加了大量的廢舊密胺塑料粉，複合材料的流動性會收到影響，因此通過添加矽油可提高複合材料的工藝流動性。
上述組合物中的抗氧劑採用抗氧劑1010和抗氧劑168的混合物，抗氧劑1010與抗氧劑168的質量比為1 1 1 5;由於聚乙烯在加工過程中易產生氧化降解，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採用數均分子量在40000以上的聚磷腈；由於該組合物中添加了大量的廢舊密胺塑料粉，複合材料的衝擊韌性下降，因此無法滿足有些應用場合的增韌。通過添加對聚乙烯具有優異的增韌作用的聚磷腈彈性體，不僅增韌效果好，而且具有優異的阻燃性。
上述組合物中的潤滑劑採用乙撐雙硬脂醯胺(EBS)，其中配方中的復配使用，可進一步提高該阻燃聚乙烯塑料組合物的流動性。
上述阻燃聚乙烯塑料組合物的製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中，加入偶聯劑乙醇溶液，在750 1500 轉/分鐘的攪拌轉速下混合至少1分鐘後放置5 10分鐘，再在750 1500轉/分鐘的攪拌轉速下混合1分鐘後放置5 10分鐘；可使偶聯劑與廢舊密胺塑料粉末成分浸潤，從而產生偶聯作用；
然後向高速混合機中加入其它組分，在750 1500轉/分鐘的攪拌轉速下混合 1 2分鐘後出料，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後，將得到的混合物加入到螺杆擠出機中熔融混煉，水槽冷卻，經切粒機切粒對阻燃型聚丙烯塑料組合物的造粒步驟；其中，所用的螺杆擠出機採用銷釘式單螺杆擠出機、雙螺杆擠出機、往復式單螺杆擠出機中的任一種，優選平行同向旋轉雙螺杆擠出機，其螺杆長徑比為觀 36，螺杆長徑比優選為觀 32，螺杆組合為中低剪切速率組合方式(即在螺杆擠出機的螺杆組合中設置1 3段捏合塊元件，每個捏合塊元件的6長度不大於50釐米，從而形成中低剪切速率組合)。雙螺杆擠出造粒的溫度控制在140 190°C，優選150 180°C。這樣可以解決由於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，不會因雙螺杆造粒溫度太高，以及造粒時的剪切力太強，造成纖維素的分解和焦燒，使最終製成的複合材料發黃、力學性能低劣而沒有使用價值的問題。一般雙螺杆造粒溫度不宜高於190°C。
本發明實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，蜜胺塑料是當今世界產量逐年增加的熱固性塑料，亞洲已經成為蜜胺塑料的主要生產基地，產能主要集中在中國。相應的每年蜜胺塑料餐具數量也與日俱增，廢舊蜜胺塑料餐具已成為廢舊塑料的重要來源，不但造成環境破壞，而且浪費了寶貴的石油資源。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企業急需解決的課題，也是保護環境、節省石油的重要途徑之一。而目前並沒有對廢舊密胺塑料進行有效回收利用的途徑，而本發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，製備環保化的阻燃聚乙烯材料，不但性能優異且阻燃性能大大提高，該組合物製備的複合材料可用於家電、汽車、電子信息產品等領域，在保證性能與環保性的前提下，既降低了阻燃聚乙烯材料的成本，又開闢了對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環境造成嚴重汙染的問題。
本發明實施例的阻燃聚乙烯塑料組合物，作為複合材料具有較高的力學性能和良好的加工工藝性能，同時具有優異的阻燃性能，可在汽車、家電、電子信息等領域中使用。
為便於理解，下面結合具體實施例對上述組合物及其製備方法作進一步說明。
採用SZ-900/NB注射機注射成型標準試樣，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,保壓時間8s ；冷卻時間20s ；
性能測試方法如下
拉伸強度及斷裂伸長率按照GB/T 1040-2006標準進行。
彎曲強度和彎曲模量按照GB/T 9341-2008標準進行。
缺口衝擊性能按照GB/T1043-2008標準進行。
熱變形溫度按照GB/T1634-2004標準進行；最大彎曲正應力0. 46MPa,升溫速度 2 V /min0
阻燃性垂直燃燒性能，按UL-94垂直燃燒標準進行測試，3. 2mm厚樣條。
氧指數測試按GB/TM06-2008標準進行。
成型收縮率按GB/T 15585-1995標準進行。
實施例1
本實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
權利要求
1. 一種阻燃聚乙烯塑料組合物，其特徵在於，該組合物包含如下組分，各原料用量按質量份聚乙烯90 --60 ；廢舊密胺塑料粉10 --40 ；偶聯劑0. 1 0.矽油1 5 ；抗氧劑0. 3 0.增韌劑1 5 ；潤滑劑0. 5 2。
2.根據權利要求1所述的阻燃聚乙烯塑料組合物，其特徵在於，所述聚乙烯採用注塑級聚乙烯，聚乙烯的熔體流動指數為5 40g/每10分鐘。
3.根據權利要求1所述的阻燃聚乙烯塑料組合物，其特徵在於，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，其粉體細度為100 1000 目。
4.根據權利要求1所述的阻燃聚乙烯塑料組合物，其特徵在於，所述偶聯劑採用矽烷偶聯劑。
5.根據權利要求4所述的阻燃聚乙烯塑料組合物，其特徵在於，所述矽烷偶聯劑採用 Y-氨丙基三乙氧基矽烷、Y-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基矽烷或Y-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷中的任一種。
6.根據權利要求1所述的阻燃聚乙烯塑料組合物，其特徵在於，所述矽油採用二甲基矽油，其20°C下的粘度為1000 5000mPa. s ；所述抗氧劑採用抗氧劑1010和抗氧劑168的混合物，抗氧劑1010與抗氧劑168的質量比為1 1 1 5。
7.根據權利要求1所述的組合物，其特徵在於，所述增韌劑採用數均分子量40000以上的聚磷腈；所述潤滑劑採用乙撐雙硬脂醯胺。
8.一種阻燃聚乙烯塑料組合物的製備方法，其特徵在於，該方法包括 按權利要求1 7任一項所述配方取製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中，加入偶聯劑乙醇溶液，在750 1500轉/分鐘的攪拌轉速下混合至少1分鐘後放置5 10分鐘，再在750 1500轉/分鐘的攪拌轉速下混合1分鐘後放置5 10分鐘；然後向高速混合機中加入其它組分，在750 1500轉/分鐘的攪拌轉速下混合1 2 分鐘後出料，得到的混合物即為阻燃型聚丙烯塑料組合物。
9.根據權利要求8所述的阻燃聚乙烯塑料組合物的製備方法，其特徵在於，所述方法還包括出料後，將混合物加入到螺杆擠出機中熔融混煉，水槽冷卻，經切粒機切粒對阻燃型聚丙烯塑料組合物的造粒步驟；其中，所用的螺杆擠出機採用雙螺杆擠出機，雙螺杆擠出造粒的溫度為140 190°C。
10.根據權利要求9所述的阻燃聚乙烯塑料組合物的製備方法，其特徵在於，所採用的雙螺杆擠出機的螺杆長徑比為28 36，螺杆組合中設置1 3段捏合塊元件，每個捏合塊元件的長度不大於50釐米，形成中低剪切速率組合。
全文摘要
本發明公開了一種阻燃聚乙烯塑料組合物及其製備方法，屬於聚乙烯塑料製備領域。該組合物以聚乙烯、廢舊密胺塑料粉、偶聯劑、矽油、抗氧劑、增韌劑和潤滑劑為原料製成。採用矽烷偶聯劑對廢舊密胺塑料粉進行處理，然後利用高速混合機，將聚乙烯、抗氧劑、潤滑劑、增韌劑等混合均勻後即得到該組合物。為使用方式可採用低剪切型雙螺杆擠出機進行混合造粒。該組合物是一種聚乙烯與廢舊密胺塑料的阻燃複合材料，具有較高的彎曲模量、熱變形溫度、熔體流動速率和較低的模塑收縮率，提高了聚乙烯的剛性、耐熱性、工藝流動性和尺寸穩定性。特別重要的是，廢舊密胺塑料對聚乙烯具有顯著的阻燃作用，所製備的複合材料可達到UL-94 V0級阻燃性能。
文檔編號C08K5/20GK102504381SQ20111028877
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者李林楷, 楊明山, 秦忠, 羅海平, 羽信全 申請人:北京石油化工學院, 廣東榕泰實業股份有限公司