一种层状分布阻燃剂及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种层状分布阻燃剂及其制备方法。

背景技术：

高分子材料具有质量轻，强度高，稳定性好、电绝缘性能好、耐老化性能好等优点，很大程度上代替了金属材料的使用，广泛应用于汽车、电子电器、机械设备、建筑等行业，但由于其阻燃性能差，给人们的生命财产带来巨大的威胁，从而限制了其发展。因此，提高高分子材料的阻燃性能是十分必要的。从阻燃剂的种类来看，主要分为含卤与无卤阻燃剂两类。因含卤阻燃剂添加少量就能达到极好的阻燃效果。因此，通常采用在高分子材料中填充含卤阻燃剂，来提升高分子材料的阻燃性能。含卤阻燃剂主要代表是含溴阻燃剂，如四氯苯醌，六溴苯，六溴二苯醚等等，虽然有较好的阻燃性能，但卤素元素在生物圈中不断循环，给生态环境和人的身体健康造成了极大的危害，除此之外，“电子电器设备中使用某些有害成分的指令(RoHS)”和“废弃电子设备指令(WEEE)”也限制了部分含卤阻燃剂的使用。因此，现在通常用的是无卤阻燃剂，比如无机填料Mg(OH)₂，有机填料磷系、含磷氮协同膨胀型阻燃剂等等。无卤阻燃剂主要代表是膨胀型阻燃剂(IFR)。其阻燃机理是：在热分解过程中，IFR中的酸源，碳源及气源相互协同作用，形成致密的炭化层，阻碍可燃物与氧气接触和限制燃烧空间，阻止高分子材料燃烧，从而提升高分子材料的阻燃性能。IFR的价格较贵，并且添加阻燃剂后，阻燃高分子材料力学性能降低，因此减少阻燃剂的使用并且提高阻燃高分子材料的力学性能成为当今研究阻燃剂的热点。

现在的层状分布是通过2台挤出机，通过分层叠加单元，制得2、4、8、16、32、64等2的次方层数的层状，且相邻的2层厚度是相同的，不可随意调整。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种层状分布阻燃剂及其制备方法，旨在解决现在的层状分布阻燃剂只能制得等于2的次方层数的层状，且相邻的2层厚度是相同的，每层阻燃剂含量，不可随意调整的问题。

本发明是这样实现的，一种层状分布阻燃剂的制备方法，所述层状分布阻燃剂的制备方法将膨胀型阻燃剂与聚对苯二甲酸丁二醇酯按照不同质量比例物理共混，放在烘箱里干燥；用双螺杆挤出机和切粒机，制出不同膨胀型阻燃剂含量的大小均匀的聚对苯二甲酸丁二醇酯膨/膨胀型阻燃剂颗粒，通过平板硫化机平板硫化得到层状分布阻燃剂；按照质量比膨胀型阻燃剂0％～40％，聚对苯二甲酸丁二醇酯100％～60％；膨胀型阻燃剂和聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量比和为100％。

进一步，所述双螺杆挤出机的温度为150-245℃。

进一步，所述在烘箱中干燥3个小时。

进一步，所述通过平板硫化机平板硫化(过程:将平板硫化机的设定温度为245℃，压力设定为10Mpa，把颗粒状PBT/IFR放入长宽厚分别为150mm*150mm*0.5mm、1mm、2mm、4mm的模具，熔融时间为15min，排气次数为5次，保压时间为2min，冷压时间为10min，得到不同层厚的不同膨胀型阻燃剂含量的板材)，分别压出不同膨胀型阻燃剂含量的不同厚度的板，根据具体需要选择板厚，层状阻燃剂的含量，叠加，平板硫化成阻燃高分子材料。

进一步，所述切粒机的状态实时评价方法包括：

获取化工装置实时运行状态信息，并根据该信息判断化工装置是否处于正常开车状态；当处于正常开车状态时；

实时计算所述切粒机的切刀压力值的实时变化率；实时变化率是当前时刻的切刀压力值与前一采样时刻的切刀压力值的差值；

计算在状态计算周期内，所述实时变化率为零时的第一时长；

根据所述第一时长与一理论时长的比值确定所述切粒机的状态，其中，所述理论时长是指在健康工作状态下，所述切粒机在一个压力值波动周期内其切刀压力值的实时变化率为零的时长；

实时显示所述切粒机的状态的变化趋势，并在所述状态低于预先设定的阈值时报警。

本发明的另一目的在于提供一种所述的层状分布阻燃剂的制备方法制备的层状分布阻燃剂，所述层状分布阻燃剂按照质量比包括：膨胀型阻燃剂0％～40％，聚对苯二甲酸丁二醇酯100％～60％；膨胀型阻燃剂和聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量比和为100％。

本发明提供的层状分布阻燃剂及其制备方法具备以下优点：

从经济方面来看，该技术方案能够减少阻燃剂使用，从而减少生产成本：通过层状分布阻燃剂的设计，在燃烧过程中，该层状分布的阻燃剂更易形成致密的炭层，阻止聚合物进一步燃烧，通过实验测试得出，层状分布阻燃剂的总含量为10-20％，能够达到均匀分布阻燃剂的总含量为20-40％的同等阻燃效果，另外，前者的力学性能也比后者更好。

从加工工艺上来看，容易操作，加工简单；从环境保护方面来看，该技术方案使用的是无卤膨胀型阻燃剂，对环境危害更小。

本发明的层数可以任意控制，可以在最优层数得到最佳阻燃和力学性能；每层厚度可随意控制，并且可以在某层加大阻燃剂的用量，提高阻燃性；且对整个体系的阻燃剂用量没有提高，甚至降低；可得到生产降低成本，提高经济效益。

与均匀分布相比，该层状分布的阻燃剂更易形成致密的炭层，阻止聚合物进一步燃烧，通过实验测试得出，层状分布阻燃剂的总含量为10-20％，能够达到均匀分布阻燃剂的总含量为20-40％的同等阻燃效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的层状分布阻燃剂的制备方法流程图。

图2是本发明实施例提供的层状分布阻燃剂的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

本发明实施例的层状分布阻燃剂按照质量比包括：按照质量比膨胀型阻燃剂0％～40％，聚对苯二甲酸丁二醇酯100％～60％；膨胀型阻燃剂和聚对苯二甲酸丁二醇酯的质量比和为100％。从层状分布阻燃剂高分子材料的制备方面来讲，层状分布阻燃剂高分子材料的制备过程中，需要不同含量的膨胀型阻燃剂，即使是不含阻燃剂的纯聚对苯二甲酸丁二醇酯也需要制备成板材(即100％的聚对苯二甲酸丁二醇酯，此时膨胀型阻燃剂的含量是0％)，这样才能制备出不同种类的层状分布阻燃剂高分子材料；从生产方面来讲，膨胀型阻燃剂添加量所占百分比从0％至40％，易于生产加工，当膨胀型阻燃剂添加量大于40％，样品加工难度增加，不利于生产；而且，层状分布阻燃剂高分子材料也不需要更高含量的膨胀型阻燃剂板材。

如图1所示，本发明实施例的层状分布阻燃剂的制备方法包括以下步骤：

S101：PBT与IFR分别放在烘箱里干燥3个小时，IFR,PBT分别按照质量比0％～40％，100％～60％；PBT和IFR的质量比和为100％；通过物理共混的方法混合均匀；

S102：用双螺杆挤出机和切粒机，制出不同IFR含量的大小均匀的PBT/IFR颗粒：PBT/IFR(0％)，PBT/IFR(5％)，PBT/IFR(10％)，PBT/IFR(15％)，PBT/IFR(20％)，PBT/IFR(25％)，PBT/IFR(30％)，PBT/IFR(35％)，PBT/IFR(40％)。

这些不同IFR含量的PBT/IFR颗粒为举例所用，也可以根据实际情况改变其含量。

双螺杆挤出机的温度控制在150-245℃范围内。在烘箱中干燥3个小时，备用。

S103：通过平板硫化机平板硫化，分别压出IFR含量为0％，5％，10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％的不同厚度的板，比如1mm，2mm，3mm...根据具体需要选择板厚，其长和宽不改变。假如想制备7层的阻燃高分子材料，根据实验及实际需要，选着不同的厚度的7块板，叠加成7层，平板硫化成7层的阻燃高分子材料。同理也可以制备5，6，8，9......层的不同厚度的阻燃高分子材料。根据具体需要设计。

进一步，所述切粒机的状态实时评价方法包括：

获取化工装置实时运行状态信息，并根据该信息判断化工装置是否处于正常开车状态；当处于正常开车状态时；

实时计算所述切粒机的切刀压力值的实时变化率；实时变化率是当前时刻的切刀压力值与前一采样时刻的切刀压力值的差值；

计算在状态计算周期内，所述实时变化率为零时的第一时长；

根据所述第一时长与一理论时长的比值确定所述切粒机的状态，其中，所述理论时长是指在健康工作状态下，所述切粒机在一个压力值波动周期内其切刀压力值的实时变化率为零的时长；

实时显示所述切粒机的状态的变化趋势，并在所述状态低于预先设定的阈值时报警。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。