一种凹土增效的氢氧化物阻燃剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种阻燃材料及制备方法。这种阻燃材料包括质量比为23～43：2～8：0.2～0.8：55～75的聚烯烃、相容剂、抗氧剂、阻燃剂。所述阻燃剂包括通过改性剂复合的氢氧化镁或氢氧化铝任一种和凹土；所述凹土、所述氢氧化镁或氢氧化铝任一种、所述改性剂的质量比为0.5～20：80～99.5：1～5。本发明获得的阻燃材料明显改善低烟无卤阻燃高分子材料的阻燃性能，且生产方法简单、耗能低，能广泛应用于工业生产中。
【专利说明】
一种凹土増效的氢氧化物阻燃剂
技术领域
[0001] 本发明涉及阻燃材料领域，特别涉及凹土增效的氢氧化物无卤环保阻燃剂及其在 低烟无卤阻燃高分子材料中的应用。
【背景技术】
[0002] 随着现代科学技术的发展和人们生活水平的提高，对电线电缆产品的安全性、环 保性提出了更高的要求。往电缆料中加入无卤阻燃剂可以研制出低烟无卤阻燃电缆料，用 于制造低烟无卤阻燃电缆，这种优良性能的电缆已广泛应用于机电、地铁和高层建筑等人 员比较集中的公共场所。
[0003] 通常，我们将无卤阻燃剂加入到电缆料中，会使得电缆材料的物理性能和力学性 能降低。多数情况下单纯使用氢氧化铝或氢氧化镁阻燃剂，材料并不能通过垂直燃烧性能 测试。需要加入阻燃增效剂，使得材料在同等添加量的情况下来改善电缆材料的阻燃性能。 阻燃增效剂能促进材料的成炭性能，并和无卤阻燃剂有良好的协同作用，因此可以提高材 料的阻燃性能。
[0004] 凹凸棒石粘土又名凹土，凹土是一种晶粒十分细小、含水富镁(铝）的硅酸盐黏土 矿物，其理想结构式为Mg(Al)5Si 802Q(0H)2(0H2)4 · 4H20。作为阻燃增效剂，可提高氢氧化物 阻燃高分子材料的阻燃性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种凹土增效的氢氧化物无卤环保阻燃剂，将凹土与氢氧 化镁、氢氧化铝进行化学复合使用，可提高低烟无卤高分子材料的垂直燃烧性能。可用于提 高线缆的单根垂直燃烧和成束燃烧性能。
[0006] 这种阻燃剂的改性方法，将氢氧化镁和/或氢氧化铝与凹土加入到流化床改性设 备中形成混合粉体，获得改性阻燃剂;其中，进口气流温度为65~90°C，所述氢氧化镁和/或 氢氧化铝与凹土的质量比为80~99.5:0.5~20。
[0007] 其中，还包括改性剂的加入步骤，具体操作为:将所述改性剂雾化后，喷到所述混 合粉体表面;其中，所述氢氧化镁和/或氢氧化铝与凹土、改性剂的质量比为:80~99.5:0.5 ~20:1~5〇
[0008] 其中，所述凹土的平均粒径范围为1~ΙΟμπι;所述氢氧化镁或氢氧化铝的平均粒径 范围为1~ΙΟμπι。
[0009] 其中，所述改性剂选自乙烯基硅烷，氨基硅烷，酰胺基硅烷，烷烃基硅烷，环氧基硅 烷，芳烃基硅烷任一种。
[0010]本发明还提供一种阻燃剂，包括质量比为80~99.5:0.5~20的氢氧化镁和/或氢 氧化铝以及凹土。
[0011]本发明还提供这种阻燃材料的制备方法，包括如下步骤：
[0012] 将聚稀烃、相容剂、抗氧剂、阻燃剂、按照质量比为23~43:2~8:0.2~0.8:55~75 在150~160°C温度下混合;其中，所述阻燃剂是改性方法获得的。
[0013]其中，所述聚稀经恪融指数为1~10g/min。
[0014]其中，所述聚烯烃选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、聚烯烃弹性体 (POE)中的一种或几种。
[0015]其中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中，醋酸乙烯酯的质量占乙烯-醋酸乙烯酯总 质量的10~50%。
[0016] 其中，所述相容剂的熔融指数为1~5g/min。
[0017] 其中，所述相容剂选自马来酸酐接枝(EVA)或马来酸酐接枝(PE)。
[0018] 其中，所述抗氧剂选自四[β-(3,5_二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简 称：1010)、亚磷酸三（2，4_二叔丁基苯基）酯（简称：168)、硫代二丙酸双十二醇酯（简称： DLTDP)、季戊四醇类十二硫代(简称:412)中的一种或几种。
[0019] 所述的阻燃材料，包括质量比为23~43: 2~8:0.2~0.8:55~75的聚烯烃、相容 剂、抗氧剂、阻燃剂;所述阻燃剂为上述经过改性方法获得的改性阻燃剂。
[0020] 有益效果：
[0021] 本发明提供了一种凹土增效的氢氧化物无卤环保阻燃剂。本发明提供了凹土与氢 氧化镁、氢氧化铝化学复合使用的方法。
[0022] 本发明所述的凹土增效的氢氧化物无卤环保阻燃剂应用于低烟无卤阻燃高分子 材料，可以将材料的UL 94( 1.6_)垂直燃烧由无级提高至V-1甚至V-0级别。
【具体实施方式】
[0023] 下面，对本发明实施例做详细介绍。
[0024] 本发明提供一种阻燃剂的改性方法，包括如下步骤:将氢氧化镁和/或氢氧化铝与 凹土加入到流化床改性设备中形成混合粉体，进口气流温度为65~90°C。其中，所述氢氧化 镁和/或氢氧化铝与凹土的质量比为:80~99.5:0.5~20。
[0025]由上述方法获得的阻燃剂，即为氢氧化镁和/或氢氧化铝与凹土的混合产物。
[0026]进一步地，上述阻燃剂的改性还可以有进一步的操作步骤，即加入改性剂使得所 述氢氧化镁和/或氢氧化铝与凹土形成化学复合的新材料。具体操作为:将改性剂雾化后， 喷到所述氢氧化镁和/或氢氧化铝与凹土混合粉体表面而获得化学复合的改性阻燃剂;其 中，所述氢氧化镁和/或氢氧化铝与凹土、改性剂的质量比为:80~99.5:0.5~20:1~5。 [0027] 其中，凹土(理想结构式为1%以1)说 802〇(0!1)2(0!12)4.4!120)与氢氧化物的改性通 过改性剂来进行，改性剂可例如为乙烯基硅烷，氨基硅烷，酰胺基硅烷，烷烃基硅烷，环氧基 硅烷，芳烃基硅烷任一种。
[0028] 而所述凹土的平均粒径范围为1~ΙΟμπι;所述氢氧化镁或氢氧化铝的平均粒径范 围为1~ΙΟμπι。
[0029] 下面，介绍采用上述获得的改性阻燃剂来制备阻燃材料的制备步骤。
[0030] 具体地，本发明的阻燃材料制备方法包括如下步骤：
[0031] 将聚烯烃、相容剂、抗氧剂、阻燃剂、按照上述质量比准备好，先将聚烯烃加入转矩 流变仪中，待聚烯烃熔融后再加入剩余的三种组分，在150~160°C温度下混合15min。
[0032] 其中，聚烯烃、相容剂、抗氧剂、阻燃剂质量比为23~43:2~8:0.2~0.8:55~75。
[0033] 所述聚烯烃熔融指数为1~10g/min，所述聚烯烃选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚 乙烯、聚烯烃弹性体中的一种或几种。所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中，醋酸乙烯酯的质量 占乙烯-醋酸乙烯酯总质量的10~50 %。
[0034] 所述相容剂的熔融指数为1~5g/min;所述相容剂选自马来酸酐接枝或马来酸酐 接枝。
[0035]所述抗氧剂选自四[β-(3,5_二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三 (2,4_二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸双十二醇酯、季戊四醇类十二硫代中的一种或几种
[0036]其中，聚烯烃、相容剂、抗氧剂、阻燃剂在本发明中的参照表1和表2所示：
[0037]表1原料及其来源
[0039]表2阻燃剂的组分
[0041]本发明实施例所涉及的设备如表3所示。
[0042]表3相关设备参数
[0045]最后，将得到的产品进行性能测试实验，实验方法如下：
[0046] 材料压片:预热5min，热压5min，冷却8min。（压片温度165°C，压力lOMPa);
[0047] 材料的垂直燃烧性测试(UL 94):标准GB/T 2408-2008;
[0048] 体积电阻率:标准GB/T 1410-2006;
[0049] 维形量热仪测试:功率35kw，样品大小100mm*100mm*3mm。
[0050] 下面，将通过几个实施例和对照例对本发明的产品性能作展示。
[0051 ]表4实施例1~6的反应参数及产品性能对比
[0053]表5实施例7~12的反应参数及产品性能对比
[0056]表6实施例13~16的反应参数及产品性能对比
[0058]表7对照例1~4的反应参数及产品性能对比
[0060]如表4所示：实施例1、实施例2的阻燃剂通过改性后，材料垂直燃烧性能测试结果 提高至V-1，虽未达到V-0级别，但相对表6中未加入凹土改性的阻燃剂获得的阻燃材料性能 仍有所提高。未达到V-0级别的原因可能是凹土的含量较少，使得阻燃材料的阻燃性能未能 获得明显提尚。
[0061]结合表4、表5所示，实施例3~12添加了改性剂对阻燃剂进行改性，分别获得的阻 燃材料其材料的垂直燃烧性能均能提高到v-o。
[0062]结合表6所示，实施例13~16并没有添加改性剂的情况下，将氢氧化物与凹土混合 获得阻燃剂，所形成的阻燃材料仍然能使垂直燃烧性能均能提高到V-0,推测凹土的引入对 垂直燃烧性能有比较明显的证明影响。
[0063]另外，本发明对对照例1和实施例5获得的阻燃材料分别做了最大热释放速率、总 热释放的测试，结果如下：
[0064]对照例1:最大热释放速率为202.3kW/m2;总释放热为88.3MJ/m2
[0065] 实施例5:最大热释放速率为146.4kW/m2;总释放热为81.4MJ/m 2
[0066] 上述对比可知，阻燃剂改为复合材料后获得的阻燃材料最大热释放速率、总热释 放明显降低，说明阻燃材料的燃烧放热量降低，阻燃性能提高。
[0067] 以上所述仅是本申请的【具体实施方式】，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本申请的保护范围。
【主权项】
1. 一种阻燃剂的改性方法，其特征在于，包括如下步骤:将氢氧化镁和/或氢氧化铝与 凹土加入到流化床改性设备中形成混合粉体，获得改性阻燃剂;其中，进口气流温度为65~ 90°C，所述氢氧化镁和/或氢氧化错与凹土的质量比为80~99.5:0.5~20。2. 根据权利要求1所述阻燃剂的改性方法，其特征在于，还包括改性剂的加入步骤，具 体操作为:将所述改性剂雾化后，喷到所述混合粉体表面;其中，所述氢氧化镁和/或氢氧化 铝与凹土、改性剂的质量比为:80~99.5:0.5~20:1~5。3. 根据权利要求1所述阻燃剂的改性方法，其特征在于，所述凹土的平均粒径范围为1 ~1 Ομπι;所述氢氧化镁或氢氧化铝的平均粒径范围为1~1 Ομπι。4. 根据权利要求2所述阻燃剂的改性方法，其特征在于，所述改性剂选自乙烯基硅烷， 氣基硅烷，醜胺基硅烷，烷烃基硅烷，环氧基硅烷，芳经基硅烷任一种。5. -种阻燃剂，其特征在于，包括质量比为80~99.5:0.5~20的氢氧化镁和/或氢氧化 铝以及凹土。6. -种阻燃材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 将聚烯烃、相容剂、抗氧剂、阻燃剂、按照质量比为23~43:2~8:0.2~0.8: 55~75在 150~160°C温度下混合;其中，所述阻燃剂是根据权利要求1或2或3所述的阻燃剂的改性方 法获得的。7. 根据权利要求6所述阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃熔融指数为1~ 10g/min〇8. 根据权利要求7所述阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃选自乙烯-醋酸 乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚烯烃弹性体中的一种或几种。9. 根据权利要求6所述阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚 物中，醋酸乙烯酯的质量占乙烯-醋酸乙烯酯总质量的10~50%。10. 根据权利要求6所述阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述相容剂的熔融指数为1 ~5g/min;所述相容剂选自马来酸酐接枝或马来酸酐接枝。11. 根据权利要求6所述阻燃材料的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂选自四[β_(3， 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4_二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸 双十二醇酯、季戊四醇类十二硫代中的一种或几种。12. -种阻燃材料，其特征在于:包括质量比为23~43: 2~8:0.2~0.8:55~75的聚烯 烃、相容剂、抗氧剂、阻燃剂;所述阻燃剂为根据权利要求1~4任一项所述的阻燃剂的改性 方法获得的改性阻燃剂。
【文档编号】C08L23/08GK105968414SQ201610323015
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】唐小强, 陈同
【申请人】江苏艾特克阻燃材料有限公司