一种力学性能优良的阻燃EVA及其制备方法

一种力学性能优良的阻燃eva及其制备方法
技术领域
1.本发明属于高分子材料添加剂领域，具体涉及一种力学性能优良的阻燃eva 及其制备方法。


背景技术：

2.21世纪初，随着欧盟的rohs和weee的出现，影响力的传播，环保型阻燃剂受到了广泛的欢迎。可靠的产品质量使得使用范围更加广泛，由于无机阻燃剂对于环保型阻燃剂来说，是不可或缺的重要组成部分，因为这种特点，更多的科研工作者们开始重视无机阻燃剂，加大研究力度，一时之间成为了研究的热点。对于阻燃剂来说，阻燃剂种类繁多，无卤阻燃剂作为一类性能优越的阻燃剂，传统阻燃剂的环境保护问题在当时没有很好地处理，在这种情形下，不经意间使得无卤阻燃剂的发展迈上了新的高度。在材料阻燃技术方面，无卤化重点推进，作为主要的发展方向之一，迫于发展形势的要求，对其的研究持续不断。对无卤低毒阻燃材料方面投入了更多的资源，努力制备出综合性能更加优质的材料。
3.eva是乙烯和醋酸共聚而成的，中文化学名称：乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物(乙烯
ꢀ‑
乙酸乙烯共聚物)，eva的应用领域相当广泛，每年的市场消费量都在不断地增加，尤其在制鞋工业，被应用于中高档旅游鞋、登山鞋、拖鞋、凉鞋的鞋底和内饰材料中，在应用时，需要特别注重材料的阻燃性能以及阻燃效率，且对材料是否具备低毒、低烟的特性也在考虑范围。在合成材料方面，想要满足阻燃的要求，就需要添加大量的氢氧化镁或者氢氧化铝，但这样操作带来的缺点就是降低了材料的机械性能，尤其表现在材料的冲击强度和伸长率的下降，从而降低了材料的稳定性。
4.因此，如何在兼顾复合材料的阻燃性的同时，同时使复合材料具有优异的力学性能，即不仅使材料满足阻燃特性要求，且尽量不损坏材料的力学性能，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种力学性能优良的阻燃eva及其制备方法。
6.本发明的目的通过以下技术方案实现：
7.一种力学性能优良的阻燃eva，包括以下重量份组分的原料：
8.eva 50
‑
60份；
9.氢氧化铝 25
‑
35份；
10.氢氧化镁 15
‑
25份；
11.碳酸钙 0.5
‑
15份；
12.硬脂酸 1
‑
5份。
13.优选地，包括以下重量份组分的原料：
14.eva 50份；
15.氢氧化铝 35份；
16.氢氧化镁 15份；
17.碳酸钙 0.5份；
18.硬脂酸 5份。
19.优选地，包括以下重量份组分的原料：
20.eva 55份；
21.氢氧化铝 30份；
22.氢氧化镁 20份；
23.碳酸钙 5份；
24.硬脂酸 3份。
25.优选地，包括以下重量份组分的原料：
26.eva 60份；
27.氢氧化铝 25份；
28.氢氧化镁 25份；
29.碳酸钙 1份；
30.硬脂酸 15份。
31.优选地，所述eva采用市售牌号为中国台湾化纤的7470m。
32.一种力学性能优良的阻燃eva的制备方法，包括如下步骤：按配方称重
→
高速混合机将eva混合
→
烘箱烘干
→
双螺杆挤出机
→
切粒机
→
烘箱
→
烘干后一次造粒
→
双螺杆挤出机
→
切粒机
→
烘箱烘干后二次造粒
→
注塑机
→
成品。
33.所述双螺杆挤出机的设定参数应在机头温控185℃，五区温控180℃，四区温控175℃，三区温控165℃，二区温控155℃，一区温控150℃，主机频率10.4hz。
34.所述注塑机的温度参数一段175℃，二段180℃，三段180℃。
35.本发明以氢氧化铝，氢氧化镁或者碳酸钙一种或多种作为阻燃体系，硬脂酸为改性剂，eva作为复合材料主体，可以明显提高eva的拉伸强度，断裂伸长率和阻燃效果。
36.氢氧化镁、氢氧化铝和碳酸钙阻燃剂与其他阻燃剂相比，它们在eva中可以表现出很好的分散效果，这是其他阻燃剂很难达到的。不仅如此，而且它们很容易与其它物质产生阻燃协同效应，因为种种明显的优势使得它们得到了较广泛的应用。在化学实验中，加入阻燃剂的样条，在燃烧过程中，它的火焰逐渐减小甚至不燃烧，同时滴落明显减少，而且抑烟方面效果突出，通过观察实验当中的现象可以很好的说明阻燃剂分解放出了水蒸气，然后对火焰区域里的氧气的浓度进行稀释，同时打破了原有的高温环境，具有一定的冷却作用。在大量的实验过程中，在进行燃烧试验时，把滴落物摊平展开是炭状物质，这种现象证明了阻燃剂的加入有助于结炭，然后把它们填充到高聚物里，在填充的过程当中要注意达到一定的数量，不能过多也不能过少，这样做的目的是有助于燃烧时形成炭化层，相当于形成了一个保护的外壳，可以阻挡小分子的可燃性气体的逸出热量，又可防止氧气的进入，因为这些原因使得具备很好的阻燃效果。
37.本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
38.1、制备过程简单。只需要二次造粒就可以经过注塑机得到成品。
39.2、产品性能优良。明显提高了拉伸强度，断裂伸长率和阻燃效果，阻燃剂在 eva中
的分散效果也很好。在燃烧过程中，它的火焰逐渐减小甚至不燃烧，同时滴落明显减少。
40.3、成本可控。发明中所需要的材料相对成本较低，具有很强的可实施性。
41.4、绿色环保。因为使用了无卤阻燃剂，所以成品在燃烧时，不会造成二次污染。
附图说明
42.图1为本发明实施例1使用联力热重
‑
热差分析仪得到的tg曲线。
具体实施方式
43.本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
44.试剂：eva(牌号：7470m，厂家：中国台湾化纤)，硬脂酸，氢氧化铝，碳酸钙，氢氧化镁。
45.仪器：联力热重
‑
热差分析仪，shj型同向双螺杆挤出机，电热恒温鼓风干燥箱，塑料注射成型机，电子万能试验机，行星式球磨机；
46.拉伸强度测试标准：gb/t 1040.5
‑
2008；
47.阻燃性能测试标准：ul94；
48.拉伸强度测试设置：5mm/min。
49.实施例1
50.所用原料及重量份含量如下：eva 50份，氢氧化铝35份，氢氧化镁15份，碳酸钙5份，硬脂酸0.5份，具体见表1。
51.制备方法按照如下步骤进行：按配方称重
→
高速混合机(eva混合)
→
烘箱烘干
→
双螺杆挤出机
→
切粒机
→
烘箱
→
烘干(一次造粒)
→
双螺杆挤出机
→
切粒机
→
烘箱烘干(二次造粒)
→
注塑机
→
成品。挤出机的设定参数应在机头温控185℃，五区温控180℃，四区温控175℃，三区温控165℃，二区温控155℃，一区温控 150℃，主机频率10.4hz。注塑机的温度参数一段175℃，二段180℃，三段180℃。
52.成品进行测试，其拉伸强度为10.743mpa，断裂伸长率为209.62％，阻燃性能为v
‑
0。
53.使用联力热重
‑
热差分析仪得到tg曲线，由图1可以发现整个体系的热分解温度为350℃左右，同时体系开始失重，当温度达到510℃左右开始趋于稳定。本发明所合成的阻燃体系耐高温性能优良，从图中可以看出，耐高温可达350℃左右，这在一定程度上表明该阻燃体系可用于生产电线电缆方面，满足耐高温的要求。另外，添加无机阻燃剂的体系其分解温度大幅提高，达到了阻燃的目的。
54.实施例2
55.所用原料及重量份含量如下：eva 55份，氢氧化铝30份，氢氧化镁20份，硬脂酸3份，碳酸钙5份，具体见表1。
56.制备方法按照如下步骤进行：按配方称重
→
高速混合机(eva混合)
→
烘箱烘干
→
双螺杆挤出机
→
切粒机
→
烘箱
→
烘干(一次造粒)
→
双螺杆挤出机
→
切粒机
→
烘箱烘干(二次造粒)
→
注塑机
→
成品。挤出机的设定参数应在机头温控185℃，五区温控180℃，四区温控175℃，三区温控165℃，二区温控155℃，一区温控 150℃，主机频率10.4hz。注塑机的温
度参数一段175℃，二段180℃，三段180℃。
57.成品进行测试，其拉伸强度为10.05mpa，断裂伸长率为218.86％，阻燃性能为v
‑
0。
58.实施例3
59.所用原料及重量份含量如下：eva 60份，氢氧化铝25份，氢氧化镁25份，硬脂酸1份，碳酸钙15份，具体见表1。
60.制备方法按照如下步骤进行：按配方称重
→
高速混合机(eva混合)
→
烘箱烘干
→
双螺杆挤出机
→
切粒机
→
烘箱
→
烘干(一次造粒)
→
双螺杆挤出机
→
切粒机
→
烘箱烘干(二次造粒)
→
注塑机
→
成品。挤出机的设定参数应在机头温控185℃，五区温控180℃，四区温控175℃，三区温控165℃，二区温控155℃，一区温控 150℃，主机频率10.4hz。注塑机的温度参数一段175℃，二段180℃，三段180℃。
61.成品进行测试，其拉伸强度为13.011mpa，断裂伸长率为249.83％，阻燃性能为v
‑
0。
62.对比例1
63.与实施例1相比，本发明不添加硬脂酸，其余均相同，成品进行测试，其拉伸强度为5.271mpa，断裂伸长率为171.62％，阻燃性能为v
‑
0，性能大幅降低。
64.对比例2
65.与实施例1相比，本发明不添加氢氧化铝，其余均相同，成品进行测试，其拉伸强度为11.865mpa，断裂伸长率为212.47％，阻燃性能为v
‑
1，阻燃性降低。
66.表1实施例及对比例原料组分
[0067][0068][0069]
由对比例1可知硬脂酸主要是作为分散剂使用，可以有效改善阻燃体系的分布；由对比例2可知，氢氧化铝能可有效改善阻燃性能。
[0070]
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。