一种微波阻燃聚烯烃发泡材料及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及聚締控发泡材料及其制作方法，尤其设及一种微波阻燃聚締控发泡材 料及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 聚締控类阻燃发泡材料应用范围广泛，具有良好的物理、化学和力学性能，其初 性、晓曲性和缓冲性能良好，并且具有电绝缘、隔热等性质，广泛应用于包装、化工、建筑 等领域。目前制备阻燃聚締控发泡材料均采用常规加热，在常规加热中，设备预热、福射热 损失和高溫介质热损失在总的能耗中占据较大的比例。在微波加热中，绝大部分微波能量 被介质材料吸收升溫，形成了微波能量利用高效率的特性。与常规加热方式相比，微波加热 速率快，发泡均匀。
[0003] 而且，目前市场上聚締控类阻燃塑料基本采用面系阻燃剂，它W其添加量少、阻燃 效果显著而在阻燃领域中占有重要地位。然而面系阻燃剂由于发烟量大，燃烧后释放出来 具有高腐蚀性的气体，对环境破坏大。专利号CN104072850A公开了一种聚締控发泡材料的 制备方法，该制备方法中加入木粉，但是该方法加热溫度不好控制，加热效率不高，而且木 粉容易燃烧，在使用中存在安全隐患。因此市场上急需一种加热效率高、阻燃性能好的聚締 控发泡材料。
[0004] 本发明采用在原料中加入碳纳米管同时使用微波加热制得的聚締控发泡材料发 泡均匀、阻燃性能好。
【发明内容】
[000引本发明的目的之一是提供一种加热效率高阻燃性能好的聚締控发泡材料。
[0006] 本发明的目的之二是提供一种加热效率高阻燃性能好的聚締控发泡材料及其制 作方法。
[0007] 本发明的第一技术目的是通过W下技术方案得W实现的： 一种微波阻燃聚締控发泡材料，包括W下组成成分，各组份按重量份数计 为：聚締控树脂 30~60份； 发泡剂 4~15份；交联剂 6~9份； 阻燃剂 0.1~1份；发泡助剂 0.1~1.5份;加工助剂0~5份； 所述阻燃剂为碳纳米管，所述微波发泡聚締控材料的拉伸强度为300-700Kpa，表观密 度为 20-50kg/m3，氧指数为:30%-40%。
[0008] 碳纳米管是一种具有独特结构的一维量子材料，由石墨碳原子层卷曲而成，管直 径一般为几纳米到几十纳米，管壁厚度仅为几纳米，长度可达数微米。碳纳米管的加入可W 显著降低高分子材料燃烧时的热释放速率和烟密度，延缓其燃烧过程，还能不同程度地提 高材料的力学性能。
[0009] 氧指数是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧 浓度。w氧所占的体积百分数的数值来表示。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示 材料容易燃烧。
[0010] 作为优选，所述聚締控树脂为低密度聚乙締、乙締-醋酸共聚物、聚苯乙締、聚丙締 中的一种或几种混合物。
[0011] 作为优选，所述发泡剂为碳酸盐、偶氮二碳酷胺、异氯酸醋中的一种或几 种的混合物;所述交联剂为过氧化物交联剂、硅烷交联剂、酿类交联剂、多元 胺交联剂中的一种或几种的混合物;所述发泡助剂为硬脂酸、草酸、硬脂酸锋、 硬脂酸领、氧化锋、氧化领中的一种或几种的混合物。
[0012] 作为优选，所述加工助剂为硬脂酸锋、抗静电剂、抗氧化剂、增塑剂等中 的一种或几种混合物。
[0013] 本发明的第二技术目的是通过W下技术方案得W实现的： 一种微波阻燃聚締控发泡材料的制作方法，其特征在于:依次包括W下步骤： (1 )、碳纳米管预处理:将碳纳米管于酸性条件下回流处理； (2)、将聚締控树脂、发泡剂、预处理的碳纳米管、交联剂、发泡助剂、色母料、加工助剂 按比例加入捏合机； (3 )、将捏合均匀的物料加入单螺杆挤出机挤出片材； (4)、对挤出的片材进行压延、牵引； 巧）、经牵引后的片材送入水平微波炉预热； (6) 、预热好的片材送入垂直微波发泡炉中发泡； (7) 、物料发泡后经冷却、收卷制得聚締控发泡材料。
[0014] 碳纳米管作为一种纳米材料，具有较高的比表面积而极易团聚，在聚合物材料中 很难均匀分散，而且二者的界面相互作用力很弱，致使其在复合材料中难W发挥出阻燃、增 强等效果。因此，有必要对碳纳米管进行表面改性，W改善其在聚合物基体中的分散性，从 而最大限度提高其阻燃、增强功能。
[0015] 作为优选，所述步骤(1)中所用酸为硫酸、硝酸中的一种或两种混合物， 处理条件为溫度100-120°C，时间为6-lOh。
[0016] 经酸处理后的碳纳米管表面生成幾基或簇基，运些基团的亲水性很强，可W提高 碳纳米管在材料中的分散性，增加发泡材料的阻燃性能。
[0017] 作为优选，所述步骤(2)中所述捏合机设定溫度为105-140°C，时间为 l〇-15min 。
[0018] 作为优选，所述步骤(3)中单螺杆挤出机机筒依次设置3个加热区间，每 个加热区间的加热溫度分别为125-130°C、135-140°C、130-125°C，所 述单螺杆挤出机的转速为30-4化/min。
[0019] 单螺杆挤出机机筒挤压片材分为加料段、烙化段、计量段3个加热区间，一 般采用控制溫度逐步升高的控制方法，物料在加料段应处于未融化的固体状态 W利于达到固体输送的能力，如果物料过早融化，阻止物料向前移动，形不成 固体塞的输送能力，挤出机挤不出料，长时间会造成原料分解。
[0020] 作为优选，所述步骤巧）中依次设置3个预热区，预热溫度分别为80-90°C、 100-110°c、120-13(rc，所述步骤(6)中依次设置3个加热区，3个加热区的溫度分别为 130-140 °C、150-16(TC、170-18(TC。
[0021] 聚締控发泡时水平炉主要提供聚締控片材的预热，通过设置不同溫度的区间预热 W后，使达到垂直发泡炉的聚締控母片具有一定的溫度，有利于发泡的进行，提高发泡质 量。垂直发泡炉设置3个分段加热区，加热均匀，有利于发泡剂充分发泡，发泡均匀，提高材 料的性能。
[0022] 作为优选，所述3个加热区总长度为3-6m，所述片材m-3m/min的速率经 过所述加热区。
[0023] 本发明的优点是： 1.目前制备聚締控发泡材料均采用常规加热，在常规加热中，设备预热、福射热损失和 高溫介质热损失在总的能耗中占据较大的比例。在微波加热中，绝大部分微波能量被介质 材料吸收升溫，形成了微波能量利用高效率的特性。与传统的加热方式相比，微波加热速率 快，发泡均匀。
[0024] 2.采用碳纳米管作为阻燃剂大大提高聚締控发泡材料的阻燃性能。碳纳米管的加 入即能显著降低高分子材料燃烧时的热释放速率和烟密度，延缓其燃烧还能不同程度地提 高材料的力学性能。
[0025] 3.碳纳米管比表面能大，很容易发生团聚，采用硝酸或硫酸对碳纳米管进行回流 处理，处理后的碳纳米管表面生成幾基或簇基，运些基团的亲水性很强，可W提高碳纳米管 在材料中的分散性，增加发泡材料的阻燃性能。
【具体实施方式】
[0026] 实施例一 一种微波阻燃聚締控发泡材料的制作方法，依次包括W下步骤:（1)、碳纳米管预处理： 称取0.1 g碳纳米管于硝酸中回流处理，回流溫度为100°c，时间为化，回流后将碳纳米管用 清水洗涂至抑为中性。酸化处理后碳纳米管的长径变短，分散性变好。
[0027] (2)、将组成为:聚丙締 60份； 偶氮二碳酷胺15份;硅烷交联剂 9份； 碳纳米管 1份;硬脂酸 0.8份;硬脂酸锋2.5份； 加入捏合机中捏合，捏合溫度为125 °C，时间为12min。
[0028] (3 )、将捏合后的原料，加入单螺杆挤出机挤出片材，螺杆转速35r/min，3个加热溫 度分别为 125°C、135°C、130°C。
[0029] (4)、对挤出的片材进行压延、牵引。
[0030] 巧）、经牵引后的片材送入水平微波炉预热，片材在3个预热区的溫度分别为 80Γ、100Γ、120Γ。
[0031] (6)、预热好的片材送入垂直微波发泡炉中发泡，3个发泡加热区的溫度分别 为130°C、150°C、170°C，3个加热区的发泡炉长度为3m，片材WIm/min的 速率经过微波加热区。
[0032] (7)、物料发泡后经冷却、收卷制得聚締控发泡材料。得到的发泡材料的拉伸 强度为320Kpa，表观密度为25kg/m3，氧指数为:31%。
[0033] 实施例二 一种微波阻燃聚締控发泡材料的制作方法，依次包括W下步骤:（1)、碳纳米管预处理： 称取〇.5g碳纳米管于硫酸中回流处理，回流溫度为120°C，时间为化，回流后将碳纳米管用 清水洗涂至抑为中性。酸化处理后碳纳米管的长径变短，分散性变好。
[0034] (2)、将组成为:低密度聚乙締45份； 偶氮二碳酷胺4份;过氧化物交目絲Ij交联剂6份； 碳纳米管 0.1份;硬脂酸 0.1份;郷離辦1份； 加入捏合机中捏合，捏合溫度为105 °C，时间为1 Omin ; (3)、将捏合后的原料，加入单螺杆挤出机挤出片材，螺杆转速30r/min，3个加热溫度分 别为 127°C、138°C、128°C。
[0035] ( 4 )、对挤出的片材进行压延、牵引。
[0036] 巧）、经牵引后的片材送入水平微波炉预热，片材在3个预热区的溫度分别为 85°C、105°C、125°C。
[0037] (6)、预热好的片材送入垂直微波发泡炉中发泡，3个发泡加热区的溫度分别