低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料及其制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103881203 A (43)申请公布日 2014.06.25 CN 103881203 A (21)申请号 201210561444.3 (22)申请日 2012.12.21 C08L 23/06(2006.01) C08K 13/06(2006.01) C08K 9/10(2006.01) C08K 3/02(2006.01) C08K 9/04(2006.01) C08K 9/06(2006.01) C08K 3/22(2006.01) (71)申请人 青岛欣展塑胶有限公司 地址 266122 山东省青岛市城阳区上马街道 王家庄社区 (72)发明人 不公告发明

2、人 (54) 发明名称 低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种低烟无卤阻燃聚乙烯复合 材料及其制备方法。本发明的低烟无卤阻燃聚乙 烯复合材料， 其组分按质量百分数配比为 ： 聚乙 烯50%70%、 无机阻燃剂20%40%、 阻燃增效剂 5% 10%、 相容剂 3% 8%、 润滑剂 0.5% 2%、 偶 联剂 0.1% 1%、 抗氧剂 0.1% 1%、 色料 0 1%。 本发明的有益效果是， 与现有技术相比， 本发明制 得的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料不仅具有较好 的阻燃性 （氧指数达到 28 以上） ， 发烟量小， 无毒， 无熔滴现象等， 而且还具有较高的拉伸强

3、度， 机械 性能稳定， 其热稳定性和水解稳定性进一步改善 和提高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 (10)申请公布号 CN 103881203 A CN 103881203 A 1/1 页 2 1. 一种低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 其组分按质量百分数配比为 ： 聚 乙烯 50% 70%、 无机阻燃剂 20% 40%、 阻燃增效剂 5% 10%、 相容剂 3% 8%、 润滑剂 0.5% 2%、 偶联剂 0.1% 1%、 抗氧剂 0.1% 1%、 色料 0 1%。

4、2. 根据权利要求 1 所述的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 所述的无机阻 燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。 3. 根据权利要求 1 所述的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 所述的阻燃增 效剂为微胶囊化红磷。 4. 根据权利要求 1 所述的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 所述的相容剂 为乙烯 - 丙烯酸甲酯 - 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物 （E-MA-GMA） 、 马来酸酐接枝聚乙 烯 （PE-g-MAH） 、 马来酸酐接杆乙烯 - 辛烯共聚物 （POE-g-MAH） 、 三元乙丙橡胶 - 马来酸酐接 枝物 （EPDM-g-MAH） 中的一种。 5. 根据权利要

5、求 1 所述的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 所述的润滑剂 为聚乙烯蜡、 EVA 蜡、 OP 蜡、 TAS-2A、 乙撑双硬酯酰胺 （EBS） 中的一种。 6. 根据权利要求 1 所述的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 所述的偶联剂 为硅烷偶联剂、 钛酸酯偶联剂、 铝钛复合偶联剂中的一种。 7. 根据权利要求 1 所述的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料， 其特征在于， 所述的抗氧剂 为受阻酚抗氧剂 1010 与亚磷酸酯类抗氧剂 168 的复配物。 8. 根据权利要求 1 所述的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料的制备方法， 其特征在于， 包 括以下步骤 ： （1）按重量配比称取无机阻燃

6、剂和偶联剂， 加入高速混合器中混合均匀， 温度为 100 120， 混合时间为 10 30 分钟， 得到表面活化处理好的无机阻燃剂， 然后加入按 重量配比称取的聚乙烯、 阻燃增效剂、 相容剂、 润滑剂、 抗氧剂和色料， 在 100 120温 度下继续混合 15 20 分钟 ； （2） 将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机进行熔融混炼， 然后挤出、 冷却、 造粒、 干 燥， 即得本发明的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料。 权 利 要 求 书 CN 103881203 A 2 1/3 页 3 低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及高分子材料技术领域， 具体地说是一种低烟无卤

7、阻燃聚乙烯复合材料 及其制备方法。 背景技术 0002 聚乙烯 （PE） 是一种质轻无毒， 具有优良的电绝缘性能， 耐化学腐蚀性能的热塑性 塑料， 它的强度较高， 耐寒性好， 成型加工方便， 被广泛使用于建筑、 交通运输、 电线电缆、 化 工机械等行业， 其中应用于电气， 电缆行业尤甚。但是聚乙烯具有耐燃性差的缺点， 它是一 种易燃高分子材料， 氧指数为 17.5。在制作电线电缆时在高压、 发热等条件下， 很容易燃烧 引起火灾， 所以人们对聚乙烯塑料常常采用阻燃处理， 使之达到难燃的目的。 0003 塑料阻燃技术根据阻燃剂的类型可归纳为两种阻燃方法 ： 一是添加阻燃剂的方 法， 即在聚合物中添

8、加有效阻燃剂 （包括不燃性填料和基材） ， 使聚合物具有阻燃性 ； 另一种 是使用阻燃性聚合物的方法， 即用反应型阻燃剂改变聚合物本身的化学结构， 使聚合物本 身具有阻燃性。聚乙烯的阻燃技术主要是以添加方式为主。国外早期采用含卤阻燃剂， 同 时添加协效剂三氧化二锑， 其阻燃效果比较好， 但发烟量大， 还会产生一些有害气体， 这种 烟雾和腐蚀性有害气体不仅腐蚀各种仪器设备， 特别是精密仪器， 而且防碍消防工作和人 员疏散， 从而造成所谓的 “二次灾害” 。因此， 近年来这类阻燃聚乙烯产量逐年减少。为了达 到低烟、 低毒阻燃的目的， 目前国外大力发展添加型无卤阻燃技术， 即添加氢氧化铝、 氢氧 化

9、镁阻燃剂等， 氢氧化铝和氢氧化镁阻燃剂受热时会释放结晶水， 吸收大量热能， 从而抑制 聚合物温度上升， 延缓热分解， 降低燃烧速度。 此外， 脱水分解所产生的水蒸气， 能稀释可燃 性气体， 从而起到阻燃效果。 在美国这类无机阻燃剂的用量大约占阻燃剂总量的一半以上， 它们具有无毒、 不挥发、 不析出、 价廉、 资源丰富、 不产生腐蚀性气体、 发烟量少等优点， 但是 它们也存在着一些缺点， 一是这类阻燃剂与聚乙烯之间的相容性差， 起不到增强作用 ； 二是 它们的分解温度相对较低， 加工工艺受到一定限制 ； 三是填充量较高， 会降低聚乙烯的加工 性能及各种物性指标。 发明内容 0004 本发明的目的

10、在于提供一种具有较好阻燃性能和较高拉伸强度的低烟无卤阻燃 聚乙烯复合材料及其制备方法。 0005 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料， 其 组分按质量百分数配比为 ： 聚乙烯 50% 70%、 无机阻燃剂 20% 40%、 阻燃增效剂 5% 10%、 相容剂 3% 8%、 润滑剂 0.5% 2%、 偶联剂 0.1% 1%、 抗氧剂 0.1% 1%、 色料 0 1%。 0006 所述的无机阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。 0007 所述的阻燃增效剂为微胶囊化红磷。 0008 所述的相容剂为乙烯 - 丙烯酸甲酯 - 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚 说 明 书 CN 1

11、03881203 A 3 2/3 页 4 物 （E-MA-GMA） 、 马来酸酐接枝聚乙烯 （PE-g-MAH） 、 马来酸酐接杆乙烯 - 辛烯共聚物 （POE-g-MAH） 、 三元乙丙橡胶 - 马来酸酐接枝物 （EPDM-g-MAH） 中的一种。 0009 所述的润滑剂为聚乙烯蜡、 EVA 蜡、 OP 蜡、 TAS-2A、 乙撑双硬酯酰胺 （EBS） 中的一 种。 0010 所述的偶联剂为硅烷偶联剂、 钛酸酯偶联剂、 铝钛复合偶联剂中的一种。 0011 所述的抗氧剂为受阻酚抗氧剂 1010 与亚磷酸酯类抗氧剂 168 的复配物。 0012 上述的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料的制备方法， 包括

12、以下步骤 ： （1）按重量配比称取无机阻燃剂和偶联剂， 加入高速混合器中混合均匀， 温度为 100 120， 混合时间为 10 30 分钟， 得到表面活化处理好的无机阻燃剂， 然后加入按 重量配比称取的聚乙烯、 阻燃增效剂、 相容剂、 润滑剂、 抗氧剂和色料， 在 100 120温 度下继续混合 15 20 分钟 ； （2） 将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机进行熔融混炼， 然后挤出、 冷却、 造粒、 干 燥， 即得本发明的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料。 0013 本发明的有益效果是， 与现有技术相比， 本发明制得的低烟无卤阻燃聚乙烯复合 材料不仅具有较好的阻燃性 （氧指数达到 28 以上） ，

13、 发烟量小， 无毒， 无熔滴现象等， 而且还 具有较高的拉伸强度， 机械性能稳定， 其热稳定性和水解稳定性进一步改善和提高。 具体实施方式 0014 下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。 0015 实施例 1 ： 一种低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料， 其组分按质量百分数配比为 ： 聚乙烯 54%、 氢 氧化铝 30%、 微胶囊化红磷 8%、 乙烯 - 丙烯酸甲酯 - 甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物 （E-MA-GMA） 5%、 聚乙烯蜡 1.5%、 硅烷偶联剂 0.5%、 受阻酚抗氧剂 1010 与亚磷酸酯类抗氧剂 168 的复配物 0.6%、 色料 0.4%。 0016 制备方法 ：

14、（1） 按重量配比称取氢氧化铝和硅烷偶联剂， 加入高速混合器中混合 均匀， 温度为 100 120， 混合时间为 10 30 分钟， 得到表面活化处理好的氢氧化铝， 然后加入按重量配比称取的聚乙烯、 微胶囊化红磷、 乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘 油酯三元共聚物 （E-MA-GMA） 、 聚乙烯蜡、 受阻酚抗氧剂 1010 与亚磷酸酯类抗氧剂 168 的复 配物和色料， 在 100 120温度下继续混合 15 20 分钟 ；（2） 将上述混合好的物料加 入双螺杆挤出机进行熔融混炼， 然后挤出、 冷却、 造粒、 干燥， 即得本发明的低烟无卤阻燃聚 乙烯复合材料。 0017 实施例 2 ： 一

15、种低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料， 其组分按质量百分数配比为 ： 聚乙烯 70%、 氢氧 化镁 20%、 微胶囊化红磷 5%、 马来酸酐接枝聚乙烯 （PE-g-MAH） 3%、 OP 蜡 1%、 钛酸酯偶联剂 0.5%、 受阻酚抗氧剂 1010 与亚磷酸酯类抗氧剂 168 的复配物 0.2%、 色料 0.3%。 0018 制备方法 ：（1） 按重量配比称取氢氧化镁和钛酸酯偶联剂， 加入高速混合器中混 合均匀， 温度为 100 120， 混合时间为 10 30 分钟， 得到表面活化处理好的氢氧化 镁， 然后加入按重量配比称取的聚乙烯、 微胶囊化红磷、 马来酸酐接枝聚乙烯 （PE-g-MAH） 、 OP蜡、 受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配物和色料， 在100120温度 说 明 书 CN 103881203 A 4 3/3 页 5 下继续混合 15 20 分钟 ；（2） 将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机进行熔融混炼， 然后 挤出、 冷却、 造粒、 干燥， 即得本发明的低烟无卤阻燃聚乙烯复合材料。 说 明 书 CN 103881203 A 5