本发明属于材料领域，特别涉及一种用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒及其制备方法和应用。
背景技术：
聚乙烯具有高透明、光泽度和涂层附着力，因此广泛的用于制备pe薄膜。虽然pe有很多优点，但是，由于其本身的高分子结构特性，pe薄膜的耐候性较差，更容易在光、热、氧等外部环境的作用下发生老化，这就影响了其使用范围。
乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺是一种具有优良光、热稳定性和电气性能的优秀溴系阻燃剂，具有不挥发、不起霜、不析出、无气味等优点，能与许多树脂相容，因而应用广泛。特别由于其具有杰出的热稳定性和uv稳定性，使它轻松处理其它溴类阻燃剂产品无法防止的紫外线辐射，因而它是那些要求具有较高级别uv稳定性的pe薄膜的阻燃剂选择。
但乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和其协效剂三氧化二锑都是白色粉末状阻燃剂，它们的颗粒都非常细小，可以达到1.0μm以下，所以在生产中的粉尘危害十分普遍。我国卫生标准的粉尘曝露程度为2.5mg/m3，现阶段基本很少有塑料改性厂家可以达到这个水平。在发达国家(美国工业卫生署aiha，1981)，推荐生产车间的粉尘曝露程度是5mg/m3(8小时工作制，每周40小时)，这是基于微粒的危害作用而考虑的。
而如果生产过程中采用母粒作为添加剂，则可以根本上解决此问题。
对于耐候性pe来说，可以将本发明的阻燃母粒直接添加至树脂中供挤出或注塑。可以简化生产工艺过程，减少粉尘飞扬及对设备的磨损，节省原料，使原料混合方便、混炼质量均匀，从而提高生产效率及制品的性能指标。现有技术中还没有将乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺和其协效剂三氧化二锑用于耐候性聚乙烯中的报道。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒。
本发明另一目的在于提供上述用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒，其是以溴锑为阻燃剂，选取不同的pe载体及不同的助剂而得到的，主要包括以下质量分数的组分：
所述的pe载体可为ldpe、lldpe、hdpe中的一种或一种以上混合物。
所述的分散剂可为硬脂酸、硬脂酸钠、pe蜡、ebs中的一种或一种以上混合物。
所述的硅烷偶联剂为本领域常规使用的硅烷偶联剂，优选为甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、y-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
一种上述的用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒的制备方法，主要包括以下步骤：按配比称取乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺、三氧化二锑、pe载体、分散剂、抗氧剂和硅烷偶联剂，在高速搅拌机中以1000r/min-2000r/min的速度加热搅拌，当料温上升到80-100℃时，各种原料在高速混合及加热作用下熔融，使混合料混合均匀，即可出料；然后在双螺杆挤出机中，以120-170℃挤出造粒，经过水环造粒设备造粒成型，成型后经振动筛自动区分母粒规格，经过干燥机除湿后，所得白色颗粒即为用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒。
上述的用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒在耐候性聚乙烯复合材料中的应用。
一种由上述的用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒制备得到的耐候性阻燃聚乙烯，具体包括以下质量分数的组分：
所述的光稳定剂为zx-70(光稳定剂770)；所述润滑剂为聚乙烯蜡；所述抗氧剂为1010、168按质量比为1:1的混合物。
一种上述的耐候性阻燃聚乙烯的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在室温下，按配比将用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒、光稳定剂、润滑剂和抗氧剂在高速混合机中在1000r/min-2000r/min混合1-10min，然后再加入聚乙烯，在1000r/min-2000r/min混合5-15min，出料制得混合物料；
(2)将步骤(1)中的混合物料加入到双辊开练机，在130-170℃开练压膜，即得到耐候性阻燃聚乙烯。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明将乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺作为主阻燃剂添加到耐候性聚乙烯中，由于其具有杰出的热稳定性和uv稳定性，使它轻松处理其它溴类阻燃剂产品无法防止的紫外线辐射的问题，提高阻燃聚乙烯的耐候性，在经过热老化后，保持阻燃等级不变，力学性能保持率从传统的60％提高到80％以上因而它将使耐候性阻燃聚乙烯具有更高级别的uv稳定性，耐候性；
(2)对于耐候性阻燃pe的生产来说，可以将本发明的耐候性阻燃母粒直接添加至pe树脂中供注塑、挤出压延和吹膜。可以简化pe生产工艺过程，提高车间洁净度使符合pe生产要求，节省原料，使原料混合方便、混炼均匀，从而提高生产效率及制品的性能指标。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。实施例中所用的聚乙烯为大庆石化dfda-7042；pe蜡为巴斯夫蜡粉af30；聚乙烯蜡为scg化工lp0020p。
实施例中各性能参数按照以下方法进行测定：
阻燃等级：按照ul-94进行垂直燃烧测试；
拉伸强度、断裂伸长率：按照gb/t1040-2006；
人工加速老化性能：荧光紫外灯，ⅱ型，暴露方式1，总暴露时间1000hrs。
实施例1
将重量分数为60％的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺粉体，20％的三氧化二锑，18.4％的聚乙烯dfda-7042，1％的pe蜡(巴斯夫蜡粉af30)，0.3％的1010，以及0.3％的甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷。在高速搅拌机中以1000r/min加热搅拌，当料温上升到80℃时，各种助剂在高速混合及加热作用下熔融，使混合料混合均匀，即可出料。然后在双螺杆挤出机中，以150℃挤出造粒，经过水环造粒设备造粒成型，成型后经振动筛自动区分母粒规格，经过干燥机除湿后，所得白色颗粒即为用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒。
在室温下，将300g用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒、8g光稳定剂zx-70、10g聚乙烯蜡(scg化工lp0020p)和2.5g1010,2.5g168在高速混合机中在1000r/min混合10min，然后再加入677g所述的聚乙烯在1000r/min混合10min，然后出料制得混合物料；
将以上的混合物料加入到双辊开练机，在150℃开练压膜，即得到耐候性阻燃聚乙烯a。
实施例2
将重量分数为66％的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺粉体，22％的三氧化二锑，10.4％的聚乙烯dfda-7042，1％的pe蜡(巴斯夫蜡粉af30)，0.3％的1010，以及0.3％的甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷。在高速搅拌机中以1000r/min加热搅拌，当料温上升到90℃时，各种助剂在高速混合及加热作用下熔融，使混合料混合均匀，即可出料。然后在双螺杆挤出机中，以140℃挤出造粒，经过水环造粒设备造粒成型，成型后经振动筛自动区分母粒规格，经过干燥机除湿后，所得白色颗粒即为用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒。
在室温下，将300g用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒、8g光稳定剂zx-70、10g聚乙烯蜡(scg化工lp0020p)和2.5g1010,2.5g168在高速混合机中在1000r/min混合10min，然后再加入677g所述的聚乙烯在1000r/min混合10min，然后出料制得混合物料；
将以上的混合物料加入到双辊开练机，在160℃开练压膜，即得到耐候性阻燃聚乙烯b。
实施例3
将重量分数为63％的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺粉体，21％的三氧化二锑，14.4％的聚乙烯dfda-7042，1％的pe蜡(巴斯夫蜡粉af30)，0.3％的1010，以及0.3％的甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷。在高速搅拌机中以1000r/min加热搅拌，当料温上升到100℃时，各种助剂在高速混合及加热作用下熔融，使混合料混合均匀，即可出料。然后在双螺杆挤出机中，以150℃挤出造粒，经过水环造粒设备造粒成型，成型后经振动筛自动区分母粒规格，经过干燥机除湿后，所得白色颗粒即为用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒。
在室温下，将300g用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒、8g光稳定剂zx-70、10g聚乙烯蜡(scg化工lp0020p)和2.5g1010,2.5g168在高速混合机中在1000r/min混合10min，然后再加入677g所述的聚乙烯在1000r/min混合10min，然后出料制得混合物料；
将以上的混合物料加入到双辊开练机，在150℃开练压膜，即得到耐候性阻燃聚乙烯c。
实施例4
将重量分数为66％的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺粉体，22％的三氧化二锑，10.4％的聚乙烯dfda-7042，1％的pe蜡(巴斯夫蜡粉af30)，0.3％的1010，以及0.3％的甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷。在高速搅拌机中以1000r/min加热搅拌，当料温上升到100℃时，各种助剂在高速混合及加热作用下熔融，使混合料混合均匀，即可出料。然后在双螺杆挤出机中，以150℃挤出造粒，经过水环造粒设备造粒成型，成型后经振动筛自动区分母粒规格，经过干燥机除湿后，所得白色颗粒即为用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒。
在室温下，将250g用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒、8g光稳定剂zx-70、10g聚乙烯蜡(scg化工lp0020p)和2.5g1010,2.5g168在高速混合机中在1000r/min混合10min，然后再加入727g所述的聚乙烯在1000r/min混合10min，然后出料制得混合物料；
将以上的混合物料加入到双辊开练机，在150℃开练压膜，即得到耐候性阻燃聚乙烯d。
实施例5
将重量分数为66％的乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺粉体，22％的三氧化二锑，10.4％的聚乙烯dfda-7042，1％的pe蜡(巴斯夫蜡粉af30)，0.3％的1010，以及0.3％的甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷。在高速搅拌机中以1000r/min加热搅拌，当料温上升到100℃时，各种助剂在高速混合及加热作用下熔融，使混合料混合均匀，即可出料。然后在双螺杆挤出机中，以150℃挤出造粒，经过水环造粒设备造粒成型，成型后经振动筛自动区分母粒规格，经过干燥机除湿后，所得白色颗粒即为用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒。
在室温下，将200g用于耐候性聚乙烯的阻燃母粒、8g光稳定剂zx-70、10g聚乙烯蜡(scg化工lp0020p)和2.5g1010,2.5g168在高速混合机中在1000r/min混合10min，然后再加入777g所述的聚乙烯在1000r/min混合10min，然后出料制得混合物料；
将以上的混合物料加入到双辊开练机，在150℃开练压膜，即得到耐候性阻燃聚乙烯e。
对比实施例1
在室温下，将225g乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺粉体，75g的三氧化二锑、8g光稳定剂zx-70、10g聚乙烯蜡(scg化工lp0020p)和2.5g1010,2.5g168在高速混合机中在1000r/min混合10min，然后再加入677g所述的聚乙烯在1000r/min混合10min，然后出料制得混合物料；
将以上的混合物料加入到双辊开练机，在150℃开练压膜，即得到耐候性阻燃聚乙烯f。
对比实施例2
在室温下，将225g十溴二苯乙烷粉体，75g的三氧化二锑、8g光稳定剂zx-70、10g聚乙烯蜡(scg化工lp0020p)和2.5g1010,2.5g168在高速混合机中在1000r/min混合10min，然后再加入677g所述的聚乙烯在1000r/min混合10min，然后出料制得混合物料；
将以上的混合物料加入到双辊开练机，在150℃开练压膜，即得到耐候性阻燃聚乙烯g。
对实施例1～5和对比实施例1～2中得到的耐候性阻燃聚乙烯进行阻燃、拉伸强度和人工加速老化测试，所得结果如表1所示：
表1实施例1-5和对比实施例1-2中的耐候性阻燃聚乙烯(a～g)的性能测试数据
从表1中可以看出，实施例1(阻燃剂实际质量分数为24％)和对比实施例1～2(阻燃剂实际质量分数为30％)得到的阻燃聚乙烯的阻燃性能均能达到v-0级别。达到同样阻燃级别，以母粒形式添加的量明显少于以粉体形式直接添加的。这是由于以母粒形式添加的阻燃剂拥有更佳的分散性，使阻燃剂阻燃效率较大提高。且实施例1的拉伸强度、断裂伸长率优于对比实施例1。
在经过人工加速老化后,以乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺为主阻燃剂的a-f均仍能保持原来的阻燃等级，拉伸强度保持率在80％左右；以十溴二苯乙烷为主阻燃剂的g，阻燃等级由v-0降低到v-2，拉伸强度只能保持60％左右。这说明以本发明的耐候性阻燃母粒制得的耐候性聚乙烯拥有更优异的耐老化性能。
对比实施例2虽然在配方中有加入光稳定剂，但由于其使用的阻燃剂耐候性较差，导致最终产品在经过热老化之后整体性能相较对比实施例1，降低较严重。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。