一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料，将纳米氢氧化镁表面进行硅烷改性后作为阻燃剂，在一定程度上改善氢氧化镁的憎水性，提高其在聚合物中的相容性，并达到提高材料力学和阻燃性的效果，将红磷胶囊化改性改善了红磷易吸湿、安全性差的问题，胶囊化改性红磷受热形成磷酸、偏磷酸，进而形成强脱水剂聚偏磷酸，加速了氢氧化镁的分解，起到了协同阻燃作用；本发明还将无机填料云母粉表面进行化学改性，提高了其在聚合物中的相容性，改善了产品的机械强度和耐磨性，并配伍其他有效助剂制得的聚乙烯材料阻燃性好，应用于土工格栅材料使用于矿井中可防静电，且强度较高，抗老化性能好。
【专利说明】
一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料及其制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料及其制作方法。
【背景技术】
[0002]塑料土工格栅是由聚丙烯(PP)或高密度聚乙烯(HDPE)添加助剂后加入挤出机中受热熔融后在螺杆的推挤作用下，经特殊旋转机头挤出成型的一种网状新型塑料工程材料。其中高密度聚乙烯土工格栅具有质量轻、强度高、耐腐蚀抗冲击、使用寿命长等特点，常用于高速公路、铁路、码头、煤矿假顶、建筑安全等各个方面。但高密度聚乙烯是一种易燃烧的材料，且着火后不易熄灭，影响高密度聚乙烯土工格栅的应用。因此，对其进行阻燃、抗老化和耐屈挠性等性能进行改性具有特别重要的意义。
[0003]有卤阻燃剂是目前主要应用于HDPE的阻燃剂，有较好的阻燃和力学性能，但因其对环境的危害性正逐渐被淘汰。氢氧化镁是近年开发的一种新型无卤阻燃剂，具有分解温度高、热稳定性好等优点，已被广泛应用于塑料材料中。但其阻燃效率较低，常需大量添加，且与聚合物相容性较差，分散不均，很难独立使用。虽然纳米氢氧化镁表面积大，在一定程度上提高了它在高分子材料中的分散均匀程度，但仍未能达到理想要求。对氢氧化镁表面改性可在一定程度上改善氢氧化镁的憎水性，从而提高其在材料中的相容性，并达到提高材料力学和阻燃性的效果。《表面改性对纳米氢氧化镁/高密度聚乙烯复合材料的影响》一文通过硅烷偶联剂、硬脂酸镁和钛酸酯分别表面改性氢氧化镁并共混填充HDPE，结果显示:硅烷偶联剂、硬脂酸镁和钛酸酯改性氢氧化镁对高密度聚乙烯阻燃性改善较小，但有利于提高体系力学性能。考虑综合性能，硅烷偶联剂为最佳表面改性剂，用量为氢氧化镁质量的3.5%时，体系氧指数、拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度分别提高约8%、30%、6%和18%。
[0004]然而，文中仅对HDPE的阻燃性进行了改性，且阻燃效果一般，高密度聚乙烯改性方法还有很多，较为常用的是对其进行填充增强改性，填充改性按填料改性种类可以分为无机填料和有机填料。从环保考虑常用的是向高密度聚乙烯中加入无机填料，例如碳酸钙、滑石粉、玻璃微珠、云母等，虽然可以起到提高材料的强度、刚性、尺寸稳定性等性能的效果，但是这些无机填料相对密度较大，加入聚合物中使得制备的复合材料相对密度大，造成HDPE的部分力学性能参数下降，而且无机填料与有机聚乙烯间相容性不好，需要对无机材料进行表面修饰，才可以更好的与基体进行复合，制备工艺较为复杂，成本较高。
【发明内容】
[0005]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料及其制作方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料，由下列重量份的原料制成:高密度聚乙烯100、萜烯树脂15-17、纳米氢氧化镁17-19、红磷10-12、二氧化硅1-3、云母粉13-15、瓜尔胶4-6、草酸铝0.3-0.4、聚醚季铵化聚硅氧烷3-5、牡丹籽油6_7、二异丙基乙醇胺2_3、戊二酸二甲酯3-4、硅烷偶联剂KH-791 0.7-0.9ο
[0007]所述的一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料的制作方法，包括以下步骤:
(1)将纳米氢氧化镁、硅烷偶联剂KH-791投入高速混合机中，在100°C条件下处理30分钟后，在真空干燥箱内，温度控制在80°C下放置3-4小时；
(2)将红磷、戊二酸二甲酯搅拌混匀，投入高速混合机中，加入瓜尔胶、萜烯树脂搅拌均匀，冷却至室温加入聚醚季铵化聚硅氧烷超声研磨2-3小时，烘干得胶囊化改性红磷；
(3)将云母粉经高温处理后喷洒质量浓度为98%的浓硫酸溶液在氮气环境下磺化处理15-20分钟，过滤用热水洗涤至无S042—，加入牡丹籽油、二异丙基乙醇胺磁力搅拌2-3小时，烘干；
(4)将高密度聚乙烯放入烘箱中于105-110°C烘干，投入高速混合机中加入步骤(I)、(2)、(3)物料及其它剩余成分混合均匀，用双螺杆挤出机挤出造粒，出料。
[0008]本发明的优点是:本发明将纳米氢氧化镁表面进行硅烷改性后作为阻燃剂，在一定程度上改善氢氧化镁的憎水性，提高其在聚合物中的相容性，并达到提高材料力学和阻燃性的效果，将红磷胶囊化改性改善了红磷易吸湿、安全性差的问题，胶囊化改性红磷受热形成磷酸、偏磷酸，进而形成强脱水剂聚偏磷酸，加速了氢氧化镁的分解，起到了协同阻燃作用;本发明还将无机填料云母粉表面进行化学改性，提高了其在聚合物中的相容性，改善了产品的机械强度和耐磨性，并配伍其他有效助剂制得的聚乙烯材料阻燃性好，应用于土工格栅材料使用于矿井中可防静电，且强度较高，抗老化性能好。
【具体实施方式】
[0009]一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料，由下列重量份的原料制成:高密度聚乙烯100、萜烯树脂15、纳米氢氧化镁17、红磷10、二氧化硅1、云母粉13、瓜尔胶4、草酸铝
0.3、聚醚季铵化聚硅氧烷3、牡丹籽油6、二异丙基乙醇胺2、戊二酸二甲酯3、硅烷偶联剂KH-791 0.7。
[0010]所述的一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料的制作方法，包括以下步骤:
(1)将纳米氢氧化镁、硅烷偶联剂KH-791投入高速混合机中，在100°C条件下处理30分钟后，在真空干燥箱内，温度控制在80°C下放置3-4小时；
(2)将红磷、戊二酸二甲酯搅拌混匀，投入高速混合机中，加入瓜尔胶、萜烯树脂搅拌均匀，冷却至室温加入聚醚季铵化聚硅氧烷超声研磨2-3小时，烘干得胶囊化改性红磷；
(3)将云母粉经高温处理后喷洒质量浓度为98%的浓硫酸溶液在氮气环境下磺化处理15-20分钟，过滤用热水洗涤至无S042—，加入牡丹籽油、二异丙基乙醇胺磁力搅拌2-3小时，烘干；
(4)将高密度聚乙烯放入烘箱中于105-110°C烘干，投入高速混合机中加入步骤(I)、
(2)、(3)物料及其它剩余成分混合均匀，用双螺杆挤出机挤出造粒，出料。
[0011]利用本发明制得的土工格栅用阻燃聚乙烯材料的氧指数、拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度分别提高约15.3%、35.5%、11.6%和23.6%。
【主权项】
1.一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:高密度聚乙烯100、萜烯树脂15-17、纳米氢氧化镁17-19、红磷10-12、二氧化硅1-3、云母粉13-15、瓜尔胶4-6、草酸铝0.3-0.4、聚醚季铵化聚硅氧烷3_5、牡丹籽油6_7、二异丙基乙醇胺2-3、戊二酸二甲酯3-4、硅烷偶联剂KH-791 0.7-0.9。2.根据权利要求1所述的一种可防静电的土工格栅用阻燃聚乙烯材料的制作方法，其特征在于包括以下步骤: (1)将纳米氢氧化镁、硅烷偶联剂KH-791投入高速混合机中，在100°C条件下处理30分钟后，在真空干燥箱内，温度控制在80°C下放置3-4小时； (2)将红磷、戊二酸二甲酯搅拌混匀，投入高速混合机中，加入瓜尔胶、萜烯树脂搅拌均匀，冷却至室温加入聚醚季铵化聚硅氧烷超声研磨2-3小时，烘干得胶囊化改性红磷； (3)将云母粉经高温处理后喷洒质量浓度为98%的浓硫酸溶液在氮气环境下磺化处理15-20分钟，过滤用热水洗涤至无S042—，加入牡丹籽油、二异丙基乙醇胺磁力搅拌2-3小时，烘干； (4)将高密度聚乙烯放入烘箱中于105-110°C烘干，投入高速混合机中加入步骤(I)、(2)、(3)物料及其它剩余成分混合均匀，用双螺杆挤出机挤出造粒，出料。
【文档编号】C08L23/06GK106009179SQ201610500716
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】叶磊
【申请人】安徽杰奥玛克合成材料科技有限公司