一种阻燃耐候型体育场座椅的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种阻燃耐候型体育场座椅的制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，国家对公共场所制品及组件的燃烧性能有明确的要求和标定，人们也对 公共场所的消防安全的关注度日益增加。随着近年来世界体育事业的蓬勃发展，体育场馆 作为一个特别重要的公共场所，因此体育场馆使用的各种材料都必须满足要求。早在2003 年，国家标准QB/T2601-2003《体育场馆公共座椅》已经发布，该标准对座椅的阻燃性作了 明确规定，同时还规定了塑料件的耐气候老化的要求。这是因为塑料常用的阻燃剂为卤素 类阻燃剂，其在燃烧时生成腐蚀性的卤化氢，发烟量大，很多国家现在已经禁止使用。并且 当塑料放置在室外接受阳光照射后，不仅阻燃性会下降，而且相对的老化性能变差，机械性 能下降，容易褪色。体育场主要由运动场区和座椅区组成，由于体育场处于室外，需要开发 一种兼具有良好的阻燃性能、力学性能、抗老化性能并且成本较低的复合材料。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有体育场馆座椅区抗老化性能和耐候性差 的问题，提供一种阻燃耐候型体育场座椅的制备方法。
[0004] 本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：一种阻燃耐候型体育场座椅的制 备方法，将用于制备座椅的原料置于挤出机中造粒，将造粒得到的粒料加入注塑机中形成 熔料，熔料再经注塑机注射到座椅模具中，脱模，制得座椅，所述的原料由聚丙烯基体5-10 份、改性聚丙烯40-50份、改性负离子粉5-10份、疏水填料9-28份、氮磷阻燃剂5-10份、硼 酸镁晶须5-10份和复配抗氧化剂0. 5-1. 5份组成，座椅的制备方法包括以下步骤： 步骤一、改性聚丙烯的制备 将Re(Mt末置于预热至80~100°C的混合机中，在混合搅拌的过程中，加入重量为ReO3 粉末重量5~10%的硅烷偶联剂，反应30min，将混合机内温度降至60~70°C，加入重量为Re03 粉末重量1〇〇倍的聚丙烯，搅拌30~50min，制得改性聚丙烯，备用； 步骤二、改性负离子粉的制备 按照1 :20~30的重量比，分别称取带有不饱和双键的偶联剂和非离子粉，将负离子粉 置于烘干机中烘干后，加入偶联剂和无水乙醇，在100~120°C下混合搅拌0. 5~5h，自然冷却 后，制得改性负离子粉，备用； 步骤三、疏水填料的制备 按照1 :10~30的重量比，称取脲醛树脂和纳米改性剂，搅拌均匀后，加入重量为脲醛 树脂和纳米改性剂总重量1. 5倍的无机填料，搅拌得混合物，然后加入重量为混合物总重 0. 1~0. 3%的防水剂，并加入相当于混合物1. 5~3倍重量的去离子水，搅拌均匀后，置于磨机 中进行超细球磨，球磨后过滤、干燥得超细粉末，将超细粉末置于反应釜中，并加入乙醇、丙 三醇和表面活性剂，在1. 2~1. 5个大气压下，将反应釜加热至80~90°C，反应2~3h后，停止 加热，静置lh后取出物料，利用去离子水洗涤后，干燥，制得疏水填料，备用； 步骤四、座椅的制备 (1) 、按照所述原料的重量份数，称取聚丙烯基体、氮磷阻燃剂、硼酸镁晶须、复配抗氧 化剂、步骤一制得的的改性聚丙烯、步骤二制得的改性负离子粉以及步骤三制得的疏水填 料，将聚丙烯基体、氮磷阻燃剂、硼酸镁晶须、复配抗氧化剂和改性聚丙烯混合后，置于转速 为1000r/min的混合机中，在100-200°C温度下混合5~8min，将混合机内温度降至75~90°C， 加入改性负离子粉和疏水填料，混合8~15min，制得混合物，备用； (2) 、将制备的混合物置于挤出机中造粒，其中，挤出机机筒内温度为：一区165°C、二 区170°C、三区175°C和四区180°C，口模的温度为185°C，制得粒料，备用； (3) 、将制备的粒料加入注塑机中，形成熔料，其中，注塑机机筒内温度为：一区170°C、 二区180°C和三区190°C，取预设的模具，将模具型腔的内壁喷涂上釉料，然后使熔料经注 塑机中温度为185°C的喷嘴注射到模具的型腔中，将模具温度加热为60~80°C，型腔中的熔 料在35MPa的压力下保压30s，冷却后脱模，制得座椅。
[0005] 其中，步骤三（3)中，模具型腔内壁喷涂的釉料由以下重量份的原料组成：生釉料 30-50份、悬浮剂2-10份、水玻璃0. 5-0. 8份、硼酸钠8-10份和电气石粉1-1. 5份。
[0006] 本发明中，所述的无机填料由重量比为1-5 :1_5 :5_10的炭黑、碳纤维和改性可膨 胀石墨组成，其中，改性可膨胀石墨的制备方法为，按照100 :2 :150的重量比，依次称取可 膨胀石墨、钛酸酯偶联剂和无水乙醇，将全部的钛酸酯偶联剂和无水乙醇置于烧杯中，水浴 60°C，搅拌0. 5h后，制成钛酸酯偶联剂/无水乙醇混合溶液，再将可膨胀石墨置于该混合溶 液中，搅拌2h后，置于85°C的烘箱中烘干，制得改性可膨胀石墨。
[0007] 其中，所述的碳纤维为短切碳纤维，长度为1-5毫米，单丝直径6. 9微米，强度 4900MPa，电阻率1. 5X10 3,延伸率为2. 1% ;制得的改性可膨胀石墨的粒径为180-270微米。
[0008] 本发明中，添加的可膨胀石墨的阻燃机理属于凝固相阻燃机理，它是通过延缓或 中断固态物质产生的可燃性物质而达到阻燃，由于可膨胀石墨是一种石墨插层化合物，当 受热达到一定程度，其体积迅速膨胀，从而形成一层很厚的多孔炭层，该炭层把阻燃主体和 热源隔开，从而延缓或终止聚合物分解。而只添加可膨胀石墨的聚丙烯复合材料，其燃烧物 形成的炭层强度低，并且有大量的孔隙，即使形成的较多的炭层也不能起到良好的屏蔽作 用。本发明中，改性可膨胀石墨与氮磷复配阻燃剂协同使用，在燃烧的过程中，氮磷复配阻 燃剂能有效地形成致密的炭层，减小炭层孔隙，二者配合使用燃烧后形成的致密炭层能有 效地隔热、隔氧，并防止产生熔滴，同时，也可以抑制生烟量，不生成有毒或腐蚀性气体。
[0009] 在本发明中，炭黑一方面在燃烧的过程中具有一定的交联作用，使残余物表面致 密，可以作为阻燃协效剂提高材料的阻燃性能；另一方面，其与可膨胀石墨和碳纤维配合使 用能够使复合材料具有抗静电性能，使材料具有双功能特性。
[0010] 碳纤维是一种纤维状碳材料，强度大、密度小、耐腐蚀性强、耐高温，是一种同时具 有热学和力学性能的材料。碳纤维对聚丙烯有一定的异相成核作用，提升了聚丙烯基体的 非等温结晶峰温度与结晶度，并且导致基体中形成了晶型。等温结晶过程中，聚丙烯易于 在纤维断面端部成核结晶，并且在基体中的分散性较好，碳纤维层间不规则连接，可防止滑 移，使材料的冲击强度与断裂伸长率明显提升；同时与可膨胀石墨和炭黑配合使用形成导 电通道，使材料具有抗静电特性。
[0011] 硼酸镁晶须具有轻量化、高强度、高弹性模量、高硬度，耐高温、耐腐蚀以及良好的 机械强度和电绝缘性等优异性能，无毒无害无污染。成型流动性好，接近于无填充的树脂， 晶须可达到部件的任意角落，并且表面平洁光滑，成型精度高，部件尺寸稳定性强。
[0012] 复配抗氧化剂以芳香胺、受阻酚为消除自由基的主抗抗氧剂，以能迅速分解过氧 化物的为主亚磷酸酯、硫代酯等为辅抗氧化成份，并复合此紫外光吸收剂等协同增剂，具有 良好抗氧化和耐紫外线变色特性；本发明采用的硼酸镁晶须，长径比为30-50。
[0013] 有益效果：1、本发明的原料在满足阻燃、抗静电的同时，还添加有疏水填料，由于 大型体育场大多是露天的，本发明的原料制成的座椅，具有一定的滚动角，当液滴掉落在座 椅表面时，由于座椅表面较高的疏水性，液滴不会大面积的接触材料，会及时滚落，在滚动 过程中，座椅表面的灰尘颗粒和污渍被卷入液滴，离开座椅表面，提高了座椅的耐候性。
[0014] 2、本发明在模具型腔内壁喷涂釉料，使熔料制成的座椅表面附着一层致密釉层， 一方面，釉料渗入熔料内部的孔隙中，形成隔热、隔氧防护层，能够保证座椅的绝缘、隔热、 抗老化性；另一方面，原料中的负离子粉以及釉料中的负离子粉在与空气接触时，能够分解 异味分子结构，避免因长期使用座椅造成的污渍异味。
[0015] 3、本发明中的氮磷阻燃剂与可膨胀石墨协同使用，可膨胀石墨提高炭层厚度，氮 磷阻燃剂提高炭层表面致密度，二者的协同效应，在降低阻燃剂填充量的同时，提高阻燃效 率，降低生产成本；同时，燃烧的过程中能够降低烟释放总量。
【具体实施方式】