聚乙烯阻燃材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机高分子材料领域，具体涉及一种阻燃的聚乙烯材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 聚乙烯为典型的热塑性塑料，分子是长链线型结构或支结构，为典型的结晶聚合 物，是无臭、无味、无毒的可燃性白色粉末。成型加工的PE树脂均是经挤出造粒的蜡状颗粒 料，外观呈乳白色。其分子量在1万一Ioa万范围内。分子量超过10万的则为超高分子量 聚乙烯fUHMWPE3。分子量越高，其物理力学性能越好，越接近工程材料的要求水平。但分子 量越高，其加工的难度也随之增大。聚乙烯熔点为10-130C?其耐低温性能优良。在-60°C 下仍可保持良好的力学性能，但使用温度在80?IKTC。聚乙烯化学稳定性较好用途广泛 用于吹塑、挤出、制造薄膜、、纤维和日用杂品其次是管材、电线包裹层、注射成型制品及、工 程塑料等。
[0003] 不足之处PE为易燃品，遇到高温极易燃烧起火，火灾现场成为烟气毒气及热能的 发生源与传播媒介。这样不但给人民的安全生活质量及财产带来极大的火灾隐患也极大限 制了在防火等级要求较高特殊领域的应用（如公共场所、商业场所、娱乐、教育场所等人员 密集型场所家具板材）。如北京石景山家居商城大火就是由于家具材料能够自燃遇火迅速 燃烧使小范围火场很快蔓延成大范围的火灾直到最后失去控制造成人员的伤亡与国家人 民特大经济损失。综上所述目前PE材料急待解决的问题是防火等级的提高。
【发明内容】
[0004] 为满足市场上需求，本发明提出一种聚乙烯阻燃材料。
[0005] 本发明的另一目的是提出所述一种聚乙烯阻燃材料的制备方法。
[0006] 为实现本发明的目的，具体技术方案为：
[0007] -种聚乙烯阻燃材料，由如下质量份的成分制备而成：
[0008] 聚乙烯（PE) 70-100,成炭剂10-15,滑石粉8-12份，硼砂10-15,稳定剂0? 01-0. 5， 六溴环十二烷10-30,助溶剂4-10,硼酸锌15-25,色母0. 1-3,氢氧化物20-40,三氧化二锑 1-10,阻燃聚醚15-20,偶联剂0. 05-0. 5,可膨胀石墨10-20,木粉8-15,氢氧化铝10-20,钛 白粉5-10,蔗糖5-10,三氧化钼1-5。
[0009] 其中，所述成炭剂为季戊四醇、丙三醇、乙二醇中的一种或多种；所述稳定剂为硬 酯酸钡、硬脂酸铅、硬脂酸钙中的一种或多种；所述溶剂为邻苯二甲酸二（2-乙基已）酯或 邻苯二甲酸二（2-丙基庚基）酯，所述氢氧化物为氢氧化镁和/或氢氧化铝。
[0010] 优选地，所述氢氧化物为氢氧化镁和氢氧化铝，二者质量比例为1 :〇. 9-1. 1。
[0011] 优选地，所述钛白粉为金红石型钛白粉；所述可膨胀石墨颗粒大小为1000目。所 述滑石粉为1250目-2500目大小的颗粒。
[0012] 其中，所述阻燃聚醚采用以下方法制备而得：质量份数分别为1_2、0. 5-0. 8、 I. 4-2. 3、I. 5-3的氟化物、环氧丁烷、催化剂、聚四氟乙烯、在温度为500-700、压力为50? 80MPa、电压1. 2-2. 0万伏反应条件下，经过2-4小时反应得到；
[0013] 其中，所述溴化物为溴化镧、溴化钠、溴化稀土、溴化铈、溴化铕中的一种或多种； 所述催化剂为甲醇〇. 6-0. 8质量份、硅油0. 4-0. 7质量份、硅酸钠0. 3-0. 5质量份、碳酸氢 钠0. 1-0. 3质量份的混合物。
[0014] 其中，制备阻燃聚醚的反应在密闭的反应容器中进行，所述反应容器充以非氧化 性气体，所述非氧化性气体为100份氮气或氩气和1-3份二氧化碳的混合物；
[0015] 所述反应容器内设置有频率为80GHz-140GHz的微波发生器。
[0016] 阻燃聚醚的制备可以在密闭的反应容器中进行，在反应容器中设置电弧发生器， 微波发生器设置在反应器壁上。在反应开始之前，先抽真空、然后用非氧化性气体充满容 器，使容器内压力为50?80MPa。
[0017] 其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自乙烯基三乙氧基硅烷（KH550)、KH570、乙烯 基三氯硅烷（A-150)、乙烯基三（0-甲氧乙氧基）硅烷（A-172硅烷）、y-缩水甘油丙 基-三甲氧基硅烷（KH560)中的一种。
[0018] 优选地，所述木粉为经过氧化处理的木粉，所述氧化处理是将木粉浸泡在重铬酸 钾10%水溶液中，经过10-20小时后干燥即可；所述木粉的颗粒大小为1250-2000目。
[0019] 进一步地，所述的聚酰胺树脂A级防火材料由如下质量份的成分制备而成：
[0020] 聚酰胺PA70-80,成炭剂10-12,硼砂10-13,滑石粉10-12份，稳定剂0. 02-0. 08， 六溴环十二烷20-22,助溶剂5-6,硼酸锌20-22,色母0. 5-2,氢氧化物30-35,三氧化二锑 4-6,阻燃聚醚15-16,偶联剂0. 1-0. 2,可膨胀石墨16-18,木粉10-12,氢氧化铝14-16,钛白 粉6-7,蔗糖9-10,三氧化钼2-3。
[0021] 本发明所述的聚乙烯阻燃材料的制备方法，包括步骤：
[0022] 1)将六溴环十二烷、三氧化二锑、可膨胀石墨、硼酸锌、氢氧化物、偶联剂、稳定剂 一起放入高速混料机中混料搅拌3分钟，混料温度控制在60- 80度之间；
[0023] 2)将阻燃聚醚与木粉在加温混拌机中混拌，温度95-120度，时间10分钟；然后用 冷风降温至80度以下；
[0024] 3)将步骤1)和步骤2)所得混合物在混料机内搅拌2分钟，然后加入成炭剂、硼 砂、色母、钛白粉、蔗糖，搅拌5分钟；
[0025] 4)将步骤3)所得混合物与聚乙烯混匀再加注溶剂，搅拌均匀。双螺杆挤出得颗粒 料。
[0026] 其中，所述步骤4)搅拌时温度控制在60-80°C。
[0027] 本发明的有益效果为：
[0028] 本发明运用了可膨胀石墨在温度200°C以上时迅速膨胀100-200倍，在聚乙烯（此 时表面体积膨胀3-5倍）表面形成不燃、隔热、阻氧的多孔保护层，经过特殊氧化处理的木 粉也迅速碳化形成阻燃、隔热、阻氧的碳化层。同时季戊四醇310°C分解碳化带走大量的热 能减缓PE分解的速度，碳化物附着在石墨层、木炭层空洞周围加固了保护层的密度。有效 的阻隔了外部热量向聚合物内部的传导、对流和辐射。硼砂、氢氧化铝、氢氧化镁分解释放 结晶水吸收大量的热能使得热分解不易进行。同时也起到了稀释可燃气体浓度的作用。
[0029] 本发明提出的自制阻燃聚醚是由溴化物、聚醚、催化剂在微波的环境下经高温、高 气压、高电压环境反应3小时制成的。高温时半游离状态溴离子捕捉高温分解活性基H+、OIT生成稳定的基团，这种反应一直伴随PE高聚物分解完毕。有效地降低了可燃气体的浓 度，从而达到抑制明火生成的目的。
[0030] 实验表明利用膨胀法、气象法、物象法、化学法组合制备阻燃PE高聚物做到A级防 火材料，操作简单；产