低煙無鹵阻燃輻射交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料

李新峰

浙江交聯(lián)輻照材料股份有限公司 浙江 蘭溪 321100

0 引言

泡沫塑料以聚合物為基體，其中的氣體分散于固體聚合物中會形成大量的氣泡，相較于同類未發(fā)泡的純塑料，泡沫塑料在質(zhì)量、隔熱性能、隔音性能耐沖擊性、價格等方面都具有更大的優(yōu)勢性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、航空航天等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，關(guān)于聚乙烯泡沫塑料的研究也在不斷深入，對聚乙烯泡沫塑料在輻射交聯(lián)技術(shù)、低煙、無鹵、阻燃等方面的技術(shù)要求也在不斷提高，關(guān)于這些方面的實(shí)驗(yàn)研究也在不斷深入。

聚乙烯泡沫塑料成品密度小，有獨(dú)立的氣泡結(jié)構(gòu)，柔性和彈性好，在耐油性、耐水性、耐老化性等性能方面有著極大的優(yōu)越性，交聯(lián)后的聚乙烯高發(fā)泡制品在機(jī)械強(qiáng)度、耐應(yīng)力開裂、耐熱、耐低溫性等方面有更更為顯著的提升。由于聚乙烯樹脂為結(jié)晶型高聚物，為線型結(jié)構(gòu)，發(fā)泡存在一定的困難，在未達(dá)到熔點(diǎn)前聚乙烯樹脂不流動，熔融之后粘度直線下降，發(fā)泡氣體很難保住，聚乙烯泡沫體從熔融狀態(tài)到結(jié)晶狀態(tài)會放出大量的熱，加之熔融體本身比熱較大，這也會使從熔融態(tài)到定性固化狀態(tài)的時間延長，這對氣體在發(fā)泡過程中的保持是不利的，加之聚乙烯氣體透過率較高，容易造成氣孔塌陷，使發(fā)泡過程中的氣體逸出，給泡沫穩(wěn)定性造成影響[3]。

交聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用對改善上述的問題、提高熔融物的粘彈性有很大幫助，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成對發(fā)泡過程有很大幫助。一般來講，交聯(lián)度會隨著交聯(lián)劑用量的增加而不斷增加，隨著輻射劑量的增加，泡沫內(nèi)部炮孔的結(jié)構(gòu)也會有明顯的變化，合適的輻射劑量下輻射交聯(lián)，可以增加分子鏈之間的相互作用，閉孔結(jié)構(gòu)形成、炮孔均勻，壁厚適中，泡壁堅(jiān)挺。由于聚乙烯本身極限氧指數(shù)偏低，極易燃燒，當(dāng)材料密度下降時，泡沫塑料更容易燃燒，這也對聚乙烯泡沫塑料的阻燃性提出了更高要求，由于阻燃劑中大多含有鹵素，而含鹵有機(jī)物本身具有一定的毒性，這對環(huán)境和人類健康都是不利的，塑料在燃燒過程中會散發(fā)出鹵化氣體，含鹵素的阻燃材料著火燃燒時產(chǎn)生大量的有毒氣體，同時伴隨有大量的濃煙氣體產(chǎn)生，人體一旦攝入無法排出，會對人體健康造成很大的威脅。這也給聚乙烯泡沫塑料在低煙無鹵方面提出更高的要求，含鹵的阻燃材料燃燒放出的有害氣體一旦產(chǎn)生會在環(huán)境中存在很多年，這對環(huán)境和人類的健康生活都會造成長期的危害，當(dāng)前不少國家都在積極倡導(dǎo)廢止含鹵素材料[4]。

表1 阻燃劑加入比例對性能的影響

2 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果討論

2.1 實(shí)驗(yàn)過程

2.1.1 主要材料

高壓聚乙烯,LDPE 2426H(大慶石化公司)；低煙無鹵環(huán)保型阻燃劑LM-NPP8083 (青島聯(lián)美化工有限公司)；偶氮二甲酰胺，優(yōu)等品(江蘇索普(集團(tuán))有限公司)硬脂酸鋅，一等品（江西宏遠(yuǎn)化工有限公司）。

2.1.2 基本配方

聚乙烯100g，偶氮二甲酰胺(AC)16g，硬脂酸鋅1g，低煙無鹵環(huán)保型阻燃劑30～55g。

2.1.3 工藝流程

將聚乙烯、發(fā)泡劑、硬脂酸鋅及阻燃劑等在兩輥開煉機(jī)上混煉，混煉溫度為90℃～120C，待混合均勻后取出；然后在壓片機(jī)進(jìn)行壓片，壓片溫度為100℃～120℃；再經(jīng)電子束輻照交聯(lián)，輻照劑量60～80kGy；輻照后的樣品在烘箱中發(fā)泡，發(fā)泡溫度為200℃～250℃。

2.1.4 材料性能的測定

氧指數(shù)測量采用國產(chǎn)ZR-01氧指數(shù)測定儀，參照GB/T2406.2-2009規(guī)定進(jìn)行；煙密度測量采用國產(chǎn)Z801建材煙密度測定儀，參照GB/T8627-2007規(guī)定進(jìn)行；表觀密度及力學(xué)性能測試參照GB/T6343-2009、GB/T6344-2009的規(guī)定進(jìn)行.

2.2 結(jié)果討論

從表1可看出隨著低煙無鹵阻燃劑含量的增加，材料的氧指數(shù)、煙密度都有所增加，但發(fā)泡狀態(tài)、表觀密度和力學(xué)性能都變差。當(dāng)?shù)蜔煙o鹵阻燃劑含量超過50%時，發(fā)泡狀態(tài)急劇下降，發(fā)泡難度加大，泡沫不易保氣、成型。要使材料達(dá)到良好的阻燃效果，必須加入大量的阻燃劑，這勢必引起材料變硬、變脆，增加了發(fā)泡難度和成本。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，對輻射交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料而言，當(dāng)加入40%～50%的低煙無鹵阻燃劑，可使材料具有發(fā)泡倍率高、低煙、無鹵、阻燃環(huán)保等性能。

3 結(jié)束語

輻射交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料與我們的社會生活息息相關(guān)，其良好的緩沖、隔熱、耐磨、耐低溫等性能為社會生產(chǎn)生活的多方面應(yīng)用帶來了便利，在社會各行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著不同的作用，當(dāng)前在低煙無鹵、阻燃、輻射交聯(lián)等方面還有很多問題需要進(jìn)一步深入的研究。

[1]陳清,劉偉.超高分子量聚乙烯輻射交聯(lián)的研究[J].天津紡織科技，2016(2):22-23.

[2]羅淑平,陳云平,黃嘉.超高分子質(zhì)量聚乙烯輻射交聯(lián)的研究現(xiàn)狀[J].中國組織工程研究，2016,20(8):1190-1195.

[3] 楊慧麗,姚占海,徐俊.輻射交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料的阻燃研究[J].輻射研究與輻射工藝學(xué)報，1996,14(2):74-77.

[4] 王錦花,陸明華,劉文義,等.輻射交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料的阻燃研究[J].核技術(shù)，1998(10):613-616.