无卤膨胀阻燃复合材料 【技术领域】
本发明涉及一种阻燃材料。
背景技术
线性低密度聚乙烯(LLDPE)本身具有优异的电绝缘性能、机械性能、无毒耐化学腐蚀性，因此广泛应用于各种电线电缆护套材料。但LLDPE的阻燃性能差，其氧指数(LOI)仅为17，大幅度提高其阻燃性能有较大困难，因为聚乙烯是非极性材料，与极性较强的阻燃剂相容性很差。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是为了解决线性低密度聚乙烯阻燃性能差，其氧指数低的问题，提供了一种无卤膨胀阻燃复合材料。
本发明无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由0.5～4份甲基硅树脂或有机蒙脱土与45～70份线性低密度聚乙烯、1～25份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、28～30份无卤膨胀阻燃剂和0.01～0.1份抗滴落剂组成；无卤膨胀型聚烯烃阻燃剂IFR由三嗪系成炭-发泡剂、聚磷酸铵和协效剂组成，其中三嗪系成炭-发泡剂与聚磷酸铵的重量比为1∶2～6，协效剂为无卤膨胀阻燃剂重量的3％～12％；所述抗滴落剂为聚四氟乙烯粉末；所述协效剂为甲基硅树脂、有机改性SiO2或有机蒙脱土；所述三嗪系成炭-发泡剂的分子结构式为：
式中m和n为聚合度；X为乙二胺，丁二胺、哌嗪、4-甲基-1，2-环戊二胺或3-氨甲基环戊胺；Y为乙二胺，丁二胺、哌嗪、4-甲基-1，2-环戊二胺或3-氨甲基环戊胺。
本发明所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可达UL94标准的V0级。
本发明所得的无卤膨胀阻燃复合材料加入弹性体乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物(EMH)的量仅占无卤膨胀阻燃复合材料的1％～25％，解决了传统卤系阻燃LLDPE复合材料对环境和人体造成的危害，同时解决了现有无卤膨胀阻燃LLDPE复合材料阻燃效率低的问题。本发明无卤膨胀阻燃复合材料燃烧时发烟量小、低毒环保。本发明所得无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.9MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级，本发明所得的无卤膨胀阻燃复合材料在无卤膨胀阻燃剂添加量为28％时，复合材料的氧指数达到30.0以上，燃烧级别为UL94V-0。
【具体实施方式】
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由0.5～4份甲基硅树脂或有机蒙脱土与45～70份线性低密度聚乙烯、1～25份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、28～30份无卤膨胀阻燃剂和0.01～0.1份抗滴落剂组成；无卤膨胀型聚烯烃阻燃剂IFR由三嗪系成炭-发泡剂、聚磷酸铵和协效剂组成，其中三嗪系成炭-发泡剂与聚磷酸铵的重量比为1∶2～6，协效剂为无卤膨胀阻燃剂重量的3％～12％。
本实施方式所用聚磷酸铵为有机改性聚磷酸铵由镇江星星阻燃剂有限公司生产。
本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述抗滴落剂为聚四氟乙烯粉末。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是所述协效剂为甲基硅树脂、有机改性SiO2或有机蒙脱土。其它与具体实施方式一或二相同。
本实施方式中有机改性SiO2由山东海纳高科材料有限公司生产。
本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三不同的是所述三嗪系成炭-发泡剂的分子结构式为：
式中m和n为聚合度；X为乙二胺，丁二胺、哌嗪、4-甲基-1，2-环戊二胺或3-氨甲基环戊胺；Y为乙二胺，丁二胺、哌嗪、4-甲基-1，2-环戊二胺或3-氨甲基环戊胺。其它与具体实施方式一至三相同。
本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是所述无卤膨胀阻燃复合材料中线性低密度聚乙烯的重量份数为60～68份。其它与具体实施方式一至四相同。
本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是所述无卤膨胀阻燃复合材料中乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物的重量份数为2～6份。其它与具体实施方式一至五相同。
本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六不同的是所述无卤膨胀阻燃复合材料中抗滴落剂的重量份数为0.02～0.06份。其它与具体实施方式一至六相同。
本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是所述三嗪系成炭-发泡剂与聚磷酸铵的重量比为1∶3～4。其它与具体实施方式一至七相同。
本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八不同的是所述协效剂为无卤膨胀阻燃剂重量的5％～10％。其它与具体实施方式一至八相同。
本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九不同的是所述协效剂为无卤膨胀阻燃剂重量的4％～8％。其它与具体实施方式一至九相同。
本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。
具体实施方式十一：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由70份线性低密度聚乙烯、2份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、19.875份聚磷酸铵、6.625份三嗪系成炭发泡剂、1.5份有机蒙脱土和0.04份抗滴落剂组成。
具体实施方式十二：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由69份线性低密度聚乙烯、3份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、19.875份聚磷酸铵、6.625份三嗪系成炭发泡剂、1.5份有机蒙脱土和0.04份抗滴落剂组成。
具体实施方式十三：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由67份线性低密度聚乙烯、5份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、19.875份聚磷酸铵、6.625份三嗪系成炭发泡剂、1.5份有机蒙脱土和0.04份抗滴落剂组成。
具体实施方式十四：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由65份线性低密度聚乙烯、7份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、19.875份聚磷酸铵、6.625份三嗪系成炭发泡剂、1.5份有机蒙脱土和0.04份抗滴落剂组成。
具体实施方式十五：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由62份线性低密度聚乙烯、10份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、19.875份聚磷酸铵、6.625份三嗪系成炭-发泡剂、1.5份有机蒙脱土和0.04份抗滴落剂组成。
具体实施方式十六：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由67份线性低密度聚乙烯、5份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、13.25份聚磷酸铵、13.25份三嗪系成炭-发泡剂、1.5份有机蒙脱土和0.04份抗滴落剂组成。
具体实施方式十七：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由67份线性低密度聚乙烯、5份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、17.67份聚磷酸铵、8.83份三嗪系成炭-发泡剂、1.5份有机蒙脱土和0.04份抗滴落剂组成。
具体实施方式十八：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由67份线性低密度聚乙烯、5份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、19.875份聚磷酸铵、6.625份三嗪系成炭发泡剂、1.5份有机蒙脱土和0.04份抗滴落剂组成。
具体实施方式十九：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由67份线性低密度聚乙烯、5份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、21.2份聚磷酸铵、5.3份三嗪系成炭-发泡剂、1.5份有机蒙脱土和0.04份抗滴落剂组成。
具体实施方式二十：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由67份线性低密度聚乙烯、5份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、22.1份聚磷酸铵、4.4份三嗪系成炭-发泡剂、1.5份有机蒙脱土和0.04份抗滴落剂组成。
具体实施方式二十一：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由70份线性低密度聚乙烯、5份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、18.8份聚磷酸铵、4.7份三嗪系成炭-发泡剂、1.5份有机硅树脂和0.02份抗滴落剂组成。
具体实施方式二十二：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由67份线性低密度聚乙烯、5份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、21.2份聚磷酸铵、5.3份三嗪系成炭-发泡剂、1.5份有机硅树脂和0.02份抗滴落剂组成。
具体实施方式二十三：本实施方式中无卤膨胀阻燃复合材料按重量份数由65份线性低密度聚乙烯、5份乙烯丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物、22.8份聚磷酸铵、5.7份三嗪系成炭-发泡剂、1.5份有机硅树脂和0.02份抗滴落剂组成。
本实施方式将具体实施方式十一至本实施方式所得地无卤膨胀阻燃复合材料进行性能测试测试结果如表1：
表1
本实施方式测试方法均按以下标准进行性能测试：
(1)、氧指数测试按GB/T2406-1993《塑料烧然性能试验方法枛氧指数》
(2)、垂直燃烧测试按GBT2408-1996《料烧然性能试验方法枛水平法和垂直法》
(3)、拉伸强度测试按GB/T16421-1996《塑料拉伸性能小试样试验方法》
(4)、断裂伸长率测试按GB/T
2951.9-1997http://www.csres.com/detail/64601.html《电缆绝缘和护套材料通用试验方法》
由表1看出具体实施方式十一至本实施方式所得的无卤膨胀阻燃复合材料的拉伸强度为9.98MPa～11.88MPa，屈服强度为9.86MPa～11.83MPa，断裂伸长率为140.2％～321.2％，氧指数为23.7～34.3，阻燃性能可以达到UL94标准的V0级。