本发明涉及弹性垫片技术领域，尤其涉及一种无卤阻燃热塑性弹性垫片及其制备方法。
背景技术：
目前在药包材中添加一种密封垫片来防止流体泄露，但是传统密封垫片由于其自身的缺陷，如耐高温性差、耐阻燃等特殊性能弱等，限制了其应用领域和行业发展。通过在密封弹性垫片中加入阻燃剂来提高其阻燃性能是一种有效的方法，但是市场上的阻燃材料一般有两种：一种是含氯、溴的有卤阻燃弹性体；一种是大量填充无机填料的高填充弹性体。这两种材料都有较大的弊端，有卤阻燃弹性体在燃烧时会产生大量有毒气体，在使用过程中，有较大隐患，而欧盟ROSH指令更是将有卤明确排除在外；高填充弹性体由于其大量的无机填充，往往不能很好的与材料本身完全相容，使得材料弹性性能很差，无法达到密封、减振效果。
因此，研究一种无卤环保高效阻燃剂，并对密封弹性垫片进行阻燃处理，以此增加材料的引燃难度，降低燃烧时火焰传播的速度和烟雾的释放量，且不会对垫片的机械力学性能和加工性能造成影响，是非常必要的。
技术实现要素：
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种无卤阻燃热塑性弹性垫片及其制备方法，所述热塑性弹性垫片阻燃性能优异，且物理机械性能良好，制备方法简单，成本低，不污染环境。
一种无卤阻燃热塑性弹性垫片，其原料按重量份包括：热塑性弹性体60-80份、POE 5-35份、聚丙烯1-15份、聚苯醚5-20份、无卤阻燃剂20-40份、碳酸钙4-18份、石英粉2-5份、相容剂2-8份、润滑剂1-3份、抗氧剂1-3份、脱模剂0-5份、光稳定剂1-3份、加工助剂1-5份；
其中，所述无卤阻燃剂的制备方法包括：将甘油进行聚合反应得到聚合甘油，再加入油酸进行酯化得到聚合甘油不饱和脂肪酸酯，经双氧水环氧化后得到环氧化聚甘油脂肪酸酯，再加入β-环糊精进行环氧基的开环反应，得到环糊精改性聚合甘油脂肪酸酯，接着加入聚磷酸铵和成炭发泡剂混匀，得到所述无卤阻燃剂。
优选地，所述的无卤阻燃热塑性弹性垫片，其原料按重量份包括：热塑性弹性体65-75份、POE 15-25份、聚丙烯5-10份、聚苯醚10-15份、无卤阻燃剂25-35份、碳酸钙8-14份、石英粉3-4份、相容剂4-6份、润滑剂1-2份、抗氧剂1-2份、脱模剂1-2份、光稳定剂2-3份、加工助剂1-3份。
优选地，所述热塑性弹性体为热塑性聚烯烃弹性体和/或热塑性苯乙烯类弹性体，优选为SEBS。
优选地，所述聚丙烯硬度为89-97A，熔融指数为2-6g/10min(230℃，2.16kg)，且密度为0.90-0.92g/cm3。
优选地，所述聚苯醚的特性粘数为0.1-0.80dL/g。
优选地，制备所述无卤阻燃剂的方法包括：按重量份将甘油10份加热至230-270℃，在氮气保护的条件下，加入氢氧化钠作为催化剂进行聚合反应，反应120-160min后冷却至室温，过滤，洗涤得到聚合甘油；向所述聚合甘油中加入油酸28-35份，升温至210-240℃后，加入钛酸四丁酯作为催化剂进行酯化反应，反应结束后蒸馏，碱洗，干燥，得到聚合甘油不饱和脂肪酸酯；向所述聚合甘油不饱和脂肪酸酯中加入双氧水56-72份，升温至40-50℃后，加入对甲苯磺酸作为催化剂进行环氧化反应，反应结束后分液，洗涤，干燥，得到环氧化聚甘油脂肪酸酯；向所述环氧化聚甘油脂肪酸酯中加入溶有β-环糊精20-40份的氢氧化钠溶液，升温至60-80℃后进行开环反应，超声振荡30-50min后冷却至室温，调节反应液pH至为7-8后洗涤，干燥，得到环糊精改性聚合甘油脂肪酸酯，再加入聚磷酸铵100-120份和成炭发泡剂30-40份混匀，得到所述无卤阻燃剂。
优选地，所述成炭发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、聚酰胺、尿素中的一种或者多种的组合。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝SEBS、马来酸酐接枝聚苯乙烯中的一种或者多种的组合。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、石蜡、聚乙烯蜡中的一种或者多种的组合；
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或者多种的组合；
优选地，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、三嗪类光稳定剂、有机镍络合物中的一种或者多种的组合；
优选地，所述加工助剂为硅酮粉、硅酮母粒、硅油、乙烯基双硬脂酰胺中的一种或多种的组合。
一种无卤阻燃热塑性弹性垫片的制备方法，包括如下步骤：
S1、按配比称取热塑性弹性体、POE、聚丙烯、聚苯醚、无卤阻燃剂、碳酸钙、石英粉、相容剂、润滑剂、抗氧剂、脱模剂、光稳定剂、加工助剂后加入高混机中混匀得到预混料；
S2、将S1得到的预混料送入双螺杆挤出机中造粒，再注塑成型得到所述无卤阻燃热塑性弹性垫片；
优选地，注塑成型温度为160-260℃，注塑压力为40-80kPa，速度为30-70mm/s。
本发明中所述无卤阻燃热塑性弹性垫片的原料通过包括热塑性弹性体、POE、聚丙烯、聚苯醚、无卤阻燃剂、碳酸钙、石英粉、相容剂、润滑剂、抗氧剂等，并调整各原料的配比，使得热塑性弹性垫片的物理机械性能优异，无毒，无刺激性气味，对环境、设备及人员无伤害；加入的聚苯醚和无卤阻燃剂，聚苯醚作为碳脱水剂，可迅速在材料表面形成碳层，具有优良的自熄功能；此后为了进一步提高所述无卤阻燃热塑性弹性垫片的阻燃性能，在所述热塑性弹性体的基础上加入了由甘油、油酸、环糊精等为原料合成的大分子环糊精改性聚合甘油脂肪酸酯作为无卤阻燃剂的炭源，不仅开发出了以生物柴油副产粗甘油为直接原料的高附加值产品，而且由于可以在链段引入β-环糊精，使得油脂作为增塑剂的同时，可以作为炭源，与聚磷酸铵和成炭发泡剂形成良好的协同作用，大大增强了其阻燃性能；更重要的是上述方法合成的无卤阻燃剂由于存在大量的羟基基团，增强了阻燃剂的界面相容性，使得其在聚合物受热时，表面生成一层致密均匀的炭质泡沫层，起到隔热、隔氧、抑烟并能防止产生熔滴的作用，是具有广泛应用的环保型阻燃体系。此外，本发明所述热塑性弹性垫片的制备过程亦简单，产品尺寸精度高，质量易于控制，并节约加工能耗与设备资源，降低了生产成本，提高了工效。
具体实施方式
实施例1
一种无卤阻燃热塑性弹性垫片，其原料按重量份包括：热塑性弹性体60份、POE 35份、聚丙烯1份、聚苯醚20份、无卤阻燃剂20份、碳酸钙18份、石英粉2份、马来酸酐接枝聚乙烯8份、硬脂酸1份、受阻酚类抗氧剂3份、受阻胺类光稳定剂3份、硅酮粉1份；
其中，所述无卤阻燃剂的制备方法包括：按重量份将甘油10份加热至230℃，在氮气保护的条件下，加入氢氧化钠作为催化剂进行聚合反应，反应160min后冷却至室温，过滤，洗涤得到聚合甘油；向所述聚合甘油中加入油酸28份，升温至240℃后，加入钛酸四丁酯作为催化剂进行酯化反应，反应结束后蒸馏，碱洗，干燥，得到聚合甘油不饱和脂肪酸酯；向所述聚合甘油不饱和脂肪酸酯中加入双氧水56份，升温至50℃后，加入对甲苯磺酸作为催化剂进行环氧化反应，反应结束后分液，洗涤，干燥，得到环氧化聚甘油脂肪酸酯；向所述环氧化聚甘油脂肪酸酯中加入溶有β-环糊精20份的氢氧化钠溶液，升温至80℃后进行开环反应，超声振荡30min后冷却至室温，调节反应液pH至为8后洗涤，干燥，得到环糊精改性聚合甘油脂肪酸酯，再加入聚磷酸铵100份和三聚氰胺40份混匀，得到所述无卤阻燃剂。
实施例2
一种无卤阻燃热塑性弹性垫片，其原料按重量份包括：SEBS 80份、POE 5份、聚丙烯15份、聚苯醚5份、无卤阻燃剂40份、碳酸钙4份、石英粉5份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、硬脂酸金属盐3份、硫酯类抗氧剂1份、脱模剂5份、三嗪类光稳定剂1份、硅酮母粒5份；
其中，所述聚丙烯硬度为89A，熔融指数为6g/10min(230℃，2.16kg)，且密度为0.90g/cm3；所述聚苯醚的特性粘数为0.80dL/g；
所述无卤阻燃剂的制备方法包括：按重量份将甘油10份加热至270℃，在氮气保护的条件下，加入氢氧化钠作为催化剂进行聚合反应，反应120min后冷却至室温，过滤，洗涤得到聚合甘油；向所述聚合甘油中加入油酸35份，升温至210℃后，加入钛酸四丁酯作为催化剂进行酯化反应，反应结束后蒸馏，碱洗，干燥，得到聚合甘油不饱和脂肪酸酯；向所述聚合甘油不饱和脂肪酸酯中加入双氧水72份，升温至40℃后，加入对甲苯磺酸作为催化剂进行环氧化反应，反应结束后分液，洗涤，干燥，得到环氧化聚甘油脂肪酸酯；向所述环氧化聚甘油脂肪酸酯中加入溶有β-环糊精40份的氢氧化钠溶液，升温至60℃后进行开环反应，超声振荡50min后冷却至室温，调节反应液pH至为7后洗涤，干燥，得到环糊精改性聚合甘油脂肪酸酯，再加入聚磷酸铵120份和双氰胺30份混匀，得到所述无卤阻燃剂。
实施例3
一种无卤阻燃热塑性弹性垫片，其原料按重量份包括：SEBS 65份、POE 25份、聚丙烯5份、聚苯醚15份、无卤阻燃剂25份、碳酸钙14份、石英粉3份、马来酸酐接枝SEBS 6份、石蜡1份、亚磷酸酯类抗氧剂2份、脱模剂1份、有机镍络合物3份、硅油1份；
其中，所述聚丙烯硬度为97A，熔融指数为2g/10min(230℃，2.16kg)，且密度为0.92g/cm3；所述聚苯醚的特性粘数为0.1dL/g；
所述无卤阻燃剂的制备方法包括：按重量份将甘油10份加热至250℃，在氮气保护的条件下，加入氢氧化钠作为催化剂进行聚合反应，反应140min后冷却至室温，过滤，洗涤得到聚合甘油；向所述聚合甘油中加入油酸32份，升温至225℃后，加入钛酸四丁酯作为催化剂进行酯化反应，反应结束后蒸馏，碱洗，干燥，得到聚合甘油不饱和脂肪酸酯；向所述聚合甘油不饱和脂肪酸酯中加入双氧水64份，升温至45℃后，加入对甲苯磺酸作为催化剂进行环氧化反应，反应结束后分液，洗涤，干燥，得到环氧化聚甘油脂肪酸酯；向所述环氧化聚甘油脂肪酸酯中加入溶有β-环糊精30份的氢氧化钠溶液，升温至70℃后进行开环反应，超声振荡40min后冷却至室温，调节反应液pH至为8后洗涤，干燥，得到环糊精改性聚合甘油脂肪酸酯，再加入聚磷酸铵110份和聚酰胺35份混匀，得到所述无卤阻燃剂。
实施例4
一种无卤阻燃热塑性弹性垫片，其原料按重量份包括：SEBS 75份、POE 15份、聚丙烯10份、聚苯醚10份、无卤阻燃剂35份、碳酸钙8份、石英粉4份、马来酸酐接枝聚苯乙烯4份、聚乙烯蜡2份、亚磷酸酯类抗氧剂1份、脱模剂2份、受阻胺类光稳定剂2份、乙烯基双硬脂酰胺3份；
其中，所述聚丙烯硬度为93A，熔融指数为4g/10min(230℃，2.16kg)，且密度为0.91g/cm3；所述聚苯醚的特性粘数为0.5dL/g；
所述无卤阻燃剂的制备方法包括：按重量份将甘油10份加热至260℃，在氮气保护的条件下，加入氢氧化钠作为催化剂进行聚合反应，反应150min后冷却至室温，过滤，洗涤得到聚合甘油；向所述聚合甘油中加入油酸33份，升温至230℃后，加入钛酸四丁酯作为催化剂进行酯化反应，反应结束后蒸馏，碱洗，干燥，得到聚合甘油不饱和脂肪酸酯；向所述聚合甘油不饱和脂肪酸酯中加入双氧水65份，升温至48℃后，加入对甲苯磺酸作为催化剂进行环氧化反应，反应结束后分液，洗涤，干燥，得到环氧化聚甘油脂肪酸酯；向所述环氧化聚甘油脂肪酸酯中加入溶有β-环糊精25份的氢氧化钠溶液，升温至65℃后进行开环反应，超声振荡45min后冷却至室温，调节反应液pH至为7后洗涤，干燥，得到环糊精改性聚合甘油脂肪酸酯，再加入聚磷酸铵115份和尿素36份混匀，得到所述无卤阻燃剂。
实施例1-4中所述的无卤阻燃热塑性弹性垫片的制备方法，包括如下步骤：
S1、按配比称取热塑性弹性体、POE、聚丙烯、聚苯醚、无卤阻燃剂、碳酸钙、石英粉、相容剂、润滑剂、抗氧剂、脱模剂、光稳定剂、加工助剂后加入高混机中混匀得到预混料；
S2、将S1得到的预混料送入双螺杆挤出机中造粒，再注塑成型得到所述无卤阻燃热塑性弹性垫片，其中注塑成型温度为160-260℃，注塑压力为40-80kPa，速度为30-70mm/s。
将上述实施例1-4中所述无卤阻燃热塑性弹性垫片进行性能测试，结果如下表所示：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。