本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种抗冲击耐磨土工格栅用阻燃聚乙烯材料及其制作方法。
背景技术：
塑料土工格栅是由聚丙烯（PP）或高密度聚乙烯（HDPE）添加助剂后加入挤出机中受热熔融后在螺杆的推挤作用下，经特殊旋转机头挤出成型的一种网状新型塑料工程材料。其中高密度聚乙烯土工格栅具有质量轻、强度高、耐腐蚀抗冲击、使用寿命长等特点，常用于高速公路、铁路、码头、煤矿假顶、建筑安全等各个方面。但高密度聚乙烯是一种易燃烧的材料，且着火后不易熄灭，影响高密度聚乙烯土工格栅的应用。因此，对其进行阻燃、抗老化和耐屈挠性等性能进行改性具有特别重要的意义。
有卤阻燃剂是目前主要应用于HDPE的阻燃剂，有较好的阻燃和力学性能，但因其对环境的危害性正逐渐被淘汰。氢氧化镁是近年开发的一种新型无卤阻燃剂，具有分解温度高、热稳定性好等优点，已被广泛应用于塑料材料中。但其阻燃效率较低，常需大量添加，且与聚合物相容性较差，分散不均，很难独立使用。虽然纳米氢氧化镁表面积大，在一定程度上提高了它在高分子材料中的分散均匀程度，但仍未能达到理想要求。对氢氧化镁表面改性可在一定程度上改善氢氧化镁的憎水性，从而提高其在材料中的相容性，并达到提高材料力学和阻燃性的效果。《表面改性对纳米氢氧化镁/高密度聚乙烯复合材料的影响》一文通过硅烷偶联剂、硬脂酸镁和钛酸酯分别表面改性氢氧化镁并共混填充 HDPE，结果显示：硅烷偶联剂、硬脂酸镁和钛酸酯改性氢氧化镁对高密度聚乙烯阻燃性改善较小，但有利于提高体系力学性能。考虑综合性能，硅烷偶联剂为最佳表面改性剂，用量为氢氧化镁质量的3.5%时，体系氧指数、拉伸强度、 断裂伸长率及冲击强度分别提高约8%、30%、6%和18%。
然而，文中仅对HDPE的阻燃性进行了改性，且阻燃效果一般，高密度聚乙烯改性方法还有很多，较为常用的是对其进行填充增强改性，填充改性按填料改性种类可以分为无机填料和有机填料。从环保考虑常用的是向高密度聚乙烯中加入无机填料，例如碳酸钙、滑石粉、玻璃微珠、云母等，虽然可以起到提高材料的强度、刚性、尺寸稳定性等性能的效果，但是这些无机填料相对密度较大，加入聚合物中使得制备的复合材料相对密度大，造成HDPE的部分力学性能参数下降，而且无机填料与有机聚乙烯间相容性不好，需要对无机材料进行表面修饰，才可以更好的与基体进行复合，制备工艺较为复杂，成本较高。
技术实现要素：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种抗冲击耐磨土工格栅用阻燃聚乙烯材料及其制作方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗冲击耐磨土工格栅用阻燃聚乙烯材料，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯100、氨基树脂15-16、纳米氢氧化镁14-17、红磷10-12、海泡石粉13-15、碳黑6-8、花生油5-7、氧化镁2-4、丙二醇7-8、二亚乙基三胺4-6、二乙烯基苯2-4、乙烯基三甲氧基硅烷0.4-0.6。
所述的一种抗冲击耐磨土工格栅用阻燃聚乙烯材料的制作方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氢氧化镁、乙烯基三甲氧基硅烷投入高速混合机中，加入碳黑在100℃条件下处理30分钟，放入真空干燥箱内在80℃下放置3-4小时；
（2）将红磷、丙二醇搅拌混匀，投入高速混合机中，加入氨基树脂搅拌均匀，冷却至室温加入二乙烯基苯超声研磨2-3小时，烘干得胶囊化改性红磷；
（3）将海泡石粉经高温处理后喷洒质量浓度为98%的浓硫酸溶液在氮气环境下磺化处理15-20分钟，过滤用热水洗涤至无SO42–，加入花生油、二亚乙基三胺磁力搅拌2-3小时，烘干；
（4）将高密度聚乙烯放入烘箱中于105-110℃烘干，投入高速混合机中加入步骤（1）、（2）、（3）物料及其它剩余成分混合均匀，用双螺杆挤出机挤出造粒，出料。
本发明的优点是：本发明将纳米氢氧化镁表面进行硅烷改性后作为阻燃剂，在一定程度上改善氢氧化镁的憎水性，提高其在聚合物中的相容性，并达到提高材料力学和阻燃性的效果，将红磷胶囊化改性改善了红磷易吸湿、安全性差的问题，胶囊化改性红磷受热形成磷酸、偏磷酸，进而形成强脱水剂聚偏磷酸，加速了氢氧化镁的分解，起到了协同阻燃作用；本发明还将无机填料海泡石粉表面进行化学改性，提高了其在聚合物中的相容性，改善了产品的机械强度和耐磨性，并配伍其他有效助剂制得的聚乙烯材料具有阻燃性好、可加工性能好、成本低、处理工艺简单特性，应用于土工格栅材料具有抗冲击韧性、耐高温等优点，因此具有良好的实用价值和经济效果。
具体实施方式
一种抗冲击耐磨土工格栅用阻燃聚乙烯材料，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯100、氨基树脂15、纳米氢氧化镁14、红磷10、海泡石粉13、碳黑6、花生油5、氧化镁2、丙二醇7、二亚乙基三胺4、二乙烯基苯2、乙烯基三甲氧基硅烷0.4。
所述的一种抗冲击耐磨土工格栅用阻燃聚乙烯材料的制作方法，包括以下步骤：
（1）将纳米氢氧化镁、乙烯基三甲氧基硅烷投入高速混合机中，加入碳黑在100℃条件下处理30分钟，放入真空干燥箱内在80℃下放置3-4小时；
（2）将红磷、丙二醇搅拌混匀，投入高速混合机中，加入氨基树脂搅拌均匀，冷却至室温加入二乙烯基苯超声研磨2-3小时，烘干得胶囊化改性红磷；
（3）将海泡石粉经高温处理后喷洒质量浓度为98%的浓硫酸溶液在氮气环境下磺化处理15-20分钟，过滤用热水洗涤至无SO42–，加入花生油、二亚乙基三胺磁力搅拌2-3小时，烘干；
（4）将高密度聚乙烯放入烘箱中于105-110℃烘干，投入高速混合机中加入步骤（1）、（2）、（3）物料及其它剩余成分混合均匀，用双螺杆挤出机挤出造粒，出料。
利用本发明制得的土工格栅用阻燃聚乙烯材料的氧指数、拉伸强度、 断裂伸长率及冲击强度分别提高约12.8%、32.9%、11.8%和22.8%。