本发明属于高分子材料
技术领域：
，涉及一种无卤阻燃聚乙烯材料及其制备方法。
背景技术：
聚乙烯(pe)具有优越的电绝缘性、耐化学腐蚀性以及耐寒性，而且无毒、质轻、价格低廉，广泛的应用于日用包装、建筑、交通运输、电线电缆等行业，其中大量应用于电缆电气行业，该行业对阻燃要求高，但是pe的氧指数为17.5，属于易燃高分子材料，所以应用于电气行业的聚乙烯材料都需要经过阻燃改性。pe阻燃早期是采用卤系物与三氧化二锑复配添加的方法，该方法阻燃效率高，但是卤系物阻燃的pe材料燃烧时会释放出大量的烟雾和有毒、有腐蚀性的气体，对环境造成污染，对人身造成伤害。目前，国内外大力发展无卤阻燃技术，即添加无机氢氧化物，这类阻燃剂分解吸热和分解产生的水稀释可燃物达到阻燃目的，缺点是添加量大，一般在50％以上，这样会导致材料的力学性能和加工性能明显下降；或者添加膨胀型阻燃剂，该阻燃剂通过受热分解在材料表面形成均匀的膨胀碳层，通过隔热、隔氧等方式达到阻燃效果，阻燃效率较氢氧化物高，现在应用比较广泛。膨胀型阻燃剂一般由酸源(聚磷酸铵、聚磷酸密胺盐)、气源(三聚氰胺)、碳源(季戊四醇)按比例混合得到，这种阻燃剂的阻燃效率高，但是与pe的相容性差，阻燃剂容易析出且做成彩色制品的时候表面容易出现发白的情况，严重影响了阻燃pe材料的使用范围。技术实现要素：本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无卤阻燃聚乙烯材料，该一种无卤阻燃聚乙烯材料在具有良好阻燃性的同时，避免了由于阻燃剂与pe相容性差而导致的制成彩色制品时，表面容易发白的情况。本发明的另一个目的是提供一种无卤阻燃聚乙烯材料的制备方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种无卤阻燃聚乙烯复合材料，其生产原料包括以下重量份的组分：所述聚乙烯树脂为高密度聚乙烯(hdpe)，其融指0.5-5g/10min(熔指的测试条件为190℃，2.16kg)。所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯。所述无卤阻燃剂为氮磷系膨胀阻燃剂；优选地，所述无卤阻燃剂由聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇的混合物，其重量比为3-5:1-5:1-3。所述抗氧剂由四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)组成；优选地，所述四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)组成比例为1:1-1:2。所述润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺(ebs)以及硅酮中的一种以上。所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(pp‐g)和乙烯‐醋酸乙烯酯共聚物(eva)中的一种以上；优选地，所述eva中醋酸乙烯酯的含量为15‐25％。所述增韧剂为聚烯烃弹性体(poe)。所述该聚乙烯复合材料的生产原料还包括色粉；优选地，所述色粉的编号为颜料红226。本发明还公开了一种无卤阻燃聚乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将重量份为35-45份的聚乙烯树脂、10-20份的聚丙烯树脂、35-40份的无卤阻燃剂、0.4-0.6份的抗氧剂、0.5-1.0份的润滑剂、2-5份的相容剂、3-5份的增韧剂、0-4份的色粉在高速混合机中混合均匀，得到混合物；(2)步骤(1)所得混合物进入双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出，冷却、切粒、干燥步骤后，即可获得无卤阻燃聚乙烯复合材料。所述步骤(1)中高混机转速为500-800rpm，混合时间为3-10min。所述步骤(2)中双螺杆挤出机各区的温度为180℃～220℃。与现有技术相比，本发明具有如下优点：(1)本发明中所得产品通过加入聚丙烯、阻燃剂和润滑剂硅酮，使其各种功能相辅相成、协同配合，以达到避免由于阻燃剂与pe相容性差而导致的制成彩色制品时，表面容易发白的情况，是产品具有良好的表面性能，且具有优异的韧性，拓宽了该产品的应用范围。(2)本发明中所得产品通过加入聚丙烯，在降低阻燃剂含量的情况下而达到了相同的燃烧等级，也避免了由于阻燃剂添加量的增大而导致的产品力学性能和加工性能的下降。具体实施方式以下通过实施例对本发明做进一步说明，本发明对下述对比例及实施例各性能的测试方法为：拉伸强度测试方法：astmd638-039；缺口冲击强度测试方法：astmd256；阻燃性能标准采用：ul-94。实施例1(1)将重量份为35份的高密度聚乙烯树脂、20份的共聚聚丙烯树脂、35份的无卤阻燃剂(聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇重量比4:2:2)、0.4份的抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯重量比1:1)、0.2份的聚乙烯蜡、0.3份的硅酮、5份的pp-g、5份的poe在高速混合机中混合均匀，得到混合物，高混机转速为500rpm，混合时间为10min；(2)步骤(1)所得混合物进入双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出，冷却、切粒、干燥，双螺杆挤出机各区的温度为180℃～220℃，即可获得无卤阻燃聚乙烯复合材料。所得复合材料进行测试，各项性能见表2。实施例2(1)将重量份为40份的高密度聚乙烯树脂、15份的共聚聚丙烯树脂、37份的无卤阻燃剂(聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇重量比5:3:2)、0.5份的抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯重量比1:1)、0.3份的硬脂酸钙、0.5份的硅酮、5份的eva(醋酸乙烯酯的含量为20％)、3份的poe、4份的颜料红226在高速混合机中混合均匀，得到混合物，高混机转速为500rpm，混合时间为10min；(2)步骤(1)所得混合物进入双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出，冷却、切粒、干燥，双螺杆挤出机各区的温度为180℃～220℃，即可获得无卤阻燃聚乙烯复合材料。所得复合材料进行测试，各项性能见表2。实施例3(1)将重量份为42份的高密度聚乙烯树脂、10份的共聚聚丙烯树脂、38份的无卤阻燃剂(聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇重量比3:1:3)、0.5份的抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯重量比1:1)、0.5份的聚乙烯蜡、0.5份的硅酮、5份的pp-g、5份的poe、1份的颜料红226在高速混合机中混合均匀，得到混合物，高混机转速为700rpm，混合时间为5min；(2)步骤(1)所得混合物进入双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出，冷却、切粒、干燥，双螺杆挤出机各区的温度为180℃～220℃，即可获得无卤阻燃聚乙烯复合材料。所得复合材料进行测试，各项性能见表2。实施例4(1)将重量份为45份的高密度聚乙烯树脂、10份的共聚聚丙烯树脂、40份的无卤阻燃剂(聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇重量比4:2:2)、0.6份的抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯重量比1:2)、0.5份的聚乙烯蜡、0.5份的硅酮、2份的pp-g、3份的poe在高速混合机中混合均匀，得到混合物，高混机转速为800rpm，混合时间为3min；(2)步骤(1)所得混合物进入双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出，冷却、切粒、干燥，双螺杆挤出机各区的温度为180℃～220℃，即可获得无卤阻燃聚乙烯复合材料。所得复合材料进行测试，各项性能见表2。对比例1(1)将重量份为55份的聚乙烯树脂、40份的无卤阻燃剂(聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇重量比4:2:2)、0.6份的抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯重量比1:2)、0.5份的聚乙烯蜡、0.5份的硅酮、5份的poe在高速混合机中混合均匀，得到混合物，高混机转速为800rpm，混合时间为3min；(2)步骤(1)所得混合物进入双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出，冷却、切粒、干燥，双螺杆挤出机各区的温度为180℃～220℃，即可获得无卤阻燃聚乙烯复合材料。所得复合材料进行测试，各项性能见表2。对比例21)将重量份为40份的聚乙烯树脂、15份的聚丙烯树脂、37份的无卤阻燃剂(聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇重量比5:3:2)、0.5份的抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯重量比1:1)、0.3份的硬脂酸钙、5份的eva(醋酸乙烯酯的含量为20％)、3份的poe在高速混合机中混合均匀，得到混合物，高混机转速为500rpm，混合时间为10min；(2)步骤(1)所得混合物进入双螺杆挤出机中进行熔融混炼，挤出，冷却、切粒、干燥，双螺杆挤出机各区的温度为180℃～220℃，即可获得无卤阻燃聚乙烯复合材料。所得复合材料进行测试，各项性能见表2。上述实施例1至4及对比例1和2各组分的重量份列表1。表1原材料实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2hdpe354042455540共聚聚丙烯20151010/15阻燃剂353738404037抗氧剂0.40.50.50.60.60.5聚乙烯蜡0.2/0.50.50.50.5硬脂酸钙/0.3///0.3硅酮0.30.50.50.50.5/pp-g5/52//eva/5///5poe535353颜料红226/41///实施例1-4及对比例1和2所得复合材料的力学性能测试结果如表2。表2性能单位实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2拉伸强度mpa16.616.115.415.217.015.8缺口冲击kj/m2131215121012阻燃性能/v-0v-0v-0v-0v-0v-0表面性能/优良良良发白严重良从表2的测试结果中可以得出：1)聚丙烯的加入，使得材料表面性能变好，可见聚丙烯与膨胀型阻燃剂的相容性较好；2)聚丙烯的加入在降低阻燃剂含量的情况下也可以达到相同的燃烧等级；3)聚丙烯的加入对材料的韧性影响不大；4)对比例2与实施例2的区别在于润滑剂分别使用的是聚乙烯蜡和硅酮，将两个样品放置在100℃的烘箱中加热，放置一段时间后没加硅酮的样品表面出现白色发粘物质，加了硅酮的制品表面还是光洁的，说明润滑剂硅酮对防止阻燃剂的析出有积极作用。该材料可以用于对表面要求高彩色制品，扩大了膨胀型阻燃pe的应用范围。上述对实施例的描述是为便于该
技术领域：
的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。当前第1页12