一种质轻耐高温的土工格栅用阻燃聚乙烯材料及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种质轻耐高温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氧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柑橘渣表面进行化学改性，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制得的成品轻质、耐高温，应用前景广。
【专利说明】
一种质轻耐高温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，尤其涉及一种质轻耐高温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，提供一种质轻耐高温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:
一种质轻耐高温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、氯醇橡胶11-13、纳米氢氧化镁14-15、红磷6-8、石墨粉2-4、碳纳米管0.1-0.3、柑橘渣14-16、单十二烷基磷酸酯钾1.4-1.7、3-二乙氨基丙胺3-5、氮化铝0.3-0.5、乙酸丁酯5-7、羟基聚二甲基硅氧烷0.4-0.6。
[0007]所述的一种质轻耐高温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、羟基聚二甲基硅氧烷投入高速混合机中，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、乙酸丁酯搅拌混匀，投入高速混合机中，加入氯醇橡胶搅拌均匀，冷却至室温加入单十二烷基磷酸酯钾超声研磨2-3小时，烘干得胶囊化改性红磷；
(3)将柑橘渣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—，加入石墨粉、碳纳米管、3-二乙氨基丙胺磁力搅拌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氧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柑橘渣表面进行化学改性，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制得的成品轻质、耐高温，应用前景广。
【具体实施方式】
[0009]一种质轻耐高温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、氯醇橡胶11、纳米氢氧化镁14、红磷6、石墨粉2、碳纳米管0.1、柑橘渣14、单十二烷基磷酸酯钾1.4、3_ 二乙氨基丙胺3、氮化铝0.3、乙酸丁酯5、羟基聚二甲基硅氧烷0.4。
[0010]所述的一种质轻耐高温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、羟基聚二甲基硅氧烷投入高速混合机中，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、乙酸丁酯搅拌混匀，投入高速混合机中，加入氯醇橡胶搅拌均匀，冷却至室温加入单十二烷基磷酸酯钾超声研磨2-3小时，烘干得胶囊化改性红磷；
(3)将柑橘渣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—，加入石墨粉、碳纳米管、3-二乙氨基丙胺磁力搅拌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10.4%、34.4%、9.4%和20.4%。
【主权项】
1.一种质轻耐高温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、氯醇橡胶11-13、纳米氢氧化镁14-15、红磷6-8、石墨粉2-4、碳纳米管0.1-0.3、柑橘渣14-16、单十二烷基磷酸酯钾1.4-1.7、3_ 二乙氨基丙胺3-5、氮化铝0.3-0.5、乙酸丁酯5-7、羟基聚二甲基硅氧烷0.4-0.6。2.根据权利要求1所述的一种质轻耐高温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、羟基聚二甲基硅氧烷投入高速混合机中，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、乙酸丁酯搅拌混匀，投入高速混合机中，加入氯醇橡胶搅拌均匀，冷却至室温加入单十二烷基磷酸酯钾超声研磨2-3小时，烘干得胶囊化改性红磷； (3)将柑橘渣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—，加入石墨粉、碳纳米管、3-二乙氨基丙胺磁力搅拌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】C08L23/06GK106046488SQ201610499981
【公开日】2016年10月26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