一種編織袋用可膨脹石墨阻燃聚乙烯材料

王仁龍 整理

一、概述

用作編織袋的材料有聚乙烯、聚丙烯等。聚乙烯樹脂為無毒、無味的白色粉末或顆粒，吸水率低，具有良好的化學穩(wěn)定性，電絕緣性。但是聚乙烯的力學性能一般，拉伸強度較低；抗氧化、抗紫外線性能不高，且聚乙烯阻燃性差，且在燃燒過程中容易產(chǎn)生熔滴，使得編織袋在生產(chǎn)和使用中存在安全隱患。常通過添加阻燃劑和填料增加聚乙烯的阻燃性和機械性能，且添加量很大(約為50 wt%)。可膨脹石墨是良好的阻燃劑，在燃燒過程中可以形成碳層；膨脹吸熱降低體系溫度；釋放夾層中的酸根離子，促進脫水碳化，并能結合燃燒產(chǎn)生的自由基從而中斷鏈反應，從而達到阻燃作用。但是可膨脹石墨在燃燒過程中形成的碳層呈膨脹狀態(tài)，碳層致密性差，容易在熱量對流中遭到破壞，脫落成“飛灰”，降低阻燃性能，且可膨脹石墨與聚乙烯的相容性較差，添加大量的可膨脹石墨，導致分散不均，會大大降低聚乙烯的機械性能，也會進一步降低阻燃性。

本文介紹了一種編織袋用可膨脹石墨阻燃聚乙烯材料，通過各物質(zhì)相互配合，具有良好的阻燃性、抗沖擊性，拉伸強度好。

二、技術方案

一種編織袋用可膨脹石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃劑15-20份，填料20-30份，抗紫外線劑1-2份，抗氧劑1-2份，相容劑1-3份，交聯(lián)劑1-1.5份，潤滑劑1-3份；其中，阻燃劑為改性可膨脹石墨和三聚氰胺。

在改性可膨脹石墨的制備過程中，將可膨脹石墨加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，升溫至60-70℃，保溫攪拌20-30 min，通入惰性氣體，加入丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混勻，再加入過氧化二異丙苯，保溫攪拌2-3 h，然后滴加丙烯酸丁酯，保溫攪拌4-6 h，破乳，離心，洗滌沉淀，干燥得到改性可膨脹石墨。在改性可膨脹石墨的制備過程中，以1000-2000 r/min的速度保溫攪拌20-30 min。丙烯酸丁酯在1 h以內(nèi)滴加完畢。可膨脹石墨和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比為100：3-5。可膨脹石墨、乙醇、丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺、過氧化二異丙苯、丙烯酸丁酯的重量比為10-15：100-200：1-2：15-20：0.1-0.3：15-20。

用水和乙醇洗滌沉淀。惰性氣體為氮氣、氬氣。改性可膨脹石墨和三聚氰胺的重量比為1：0.8-1。填料為玄武巖纖維、炭黑、芳綸泊漿。玄武巖纖維、炭黑、芳綸泊漿的重量比為1-2：10-15：3-5。抗紫外線劑為紫外線吸收劑RMB。交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯。抗氧劑為抗氧劑1076。潤滑劑為聚乙烯蠟。相容劑為馬來酸酐接枝相容劑。

本技術的制備方法為：將聚乙烯、阻燃劑、填料、抗紫外線劑、抗氧劑、相容劑、交聯(lián)劑、潤滑劑共混，熔融，擠出成塑料布，并將塑料布裁剪成胚絲，將胚絲拉成扁絲備用。

三、有益效果

本技術先用γ-氨丙基三乙氧基硅烷對可膨脹石墨進行處理，改善可膨脹石墨的分散性，然后與丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混勻，經(jīng)過氧化二異丙苯作用，丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺發(fā)生共聚，并且包覆在可膨脹石墨的表面，再與丙烯酸丁酯共聚，增加共聚物的分子量，改善其與聚乙烯的相容性最終得到改性可膨脹石墨，大大改善可膨脹石墨在聚乙烯中的分散性，并且共聚物中含有鑭、磷，可以增加共聚物的拉伸強度和抗沖擊性能，與聚乙烯相互配合，能大大增加聚乙烯的拉伸強度和抗沖擊性能，減少填料的用量；并且鑭、磷元素包覆在可膨脹石墨表面，與可膨脹石墨相同作用，大大增加本技術的阻燃性能，降低阻燃劑的用量，并且在燃燒過程中生成的氧化鑭可以附著在可膨脹石墨形成的碳層表面，增加碳層的致密性，從而防止“飛灰”的產(chǎn)生，進一步阻燃；三聚氰胺與改性可膨脹石墨以適宜比例協(xié)同作用，進一步增加本技術的阻燃性能，且阻燃劑的用量少；選用玄武巖纖維、炭黑、芳綸泊漿以適宜比例相互配合，再與改性可膨脹石墨協(xié)同作用，可以大大改善本技術的拉伸強度和抗沖擊性能，且填料的用量少；炭黑、紫外線吸收劑RMB、抗氧劑1076相互配合，可以增加本技術的抗紫外線性能和抗氧化性能；聚乙烯蠟、馬來酸酐接枝相容劑可以促進各物質(zhì)均勻分散；通過上述各物質(zhì)相互配合，具有良好的阻燃性、抗沖擊性，拉伸強度好。

四、具體實施方式

實施例1

一種編織袋用可膨脹石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃劑15份，填料30份，抗紫外線劑1份，抗氧劑2份，相容劑1份，交聯(lián)劑1.5份，潤滑劑1份；其中，阻燃劑為改性可膨脹石墨和三聚氰胺。

實施例2

一種編織袋用可膨脹石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃劑20份，填料20份，紫外線吸收劑RMB 2份，抗氧劑1076 1份，馬來酸酐接枝相容劑3份，過氧化二異丙苯1份，聚乙烯蠟3份；其中，阻燃劑為改性可膨脹石墨和三聚氰胺；

在改性可膨脹石墨的制備過程中，將可膨脹石墨加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，升溫至60℃，以2000 r/min的速度保溫攪拌20 min，通入氬氣，加入丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混勻，再加入過氧化二異丙苯，保溫攪拌2 h，然后在1 h以內(nèi)滴加完丙烯酸丁酯，保溫攪拌6 h，破乳，離心，用水和乙醇洗滌沉淀，干燥得到改性可膨脹石墨，可膨脹石墨和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比為100：3，可膨脹石墨、乙醇、丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺、過氧化二異丙苯、丙烯酸丁酯的重量比為15：100：2：15：0.3：15。

實施例3

一種編織袋用可膨脹石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃劑16份，填料28份，紫外線吸收劑RMB 1.3份，抗氧劑1076 1.7份，馬來酸酐接枝相容劑1.5份，過氧化二異丙苯1.4份，聚乙烯蠟1.5份；其中，阻燃劑為改性可膨脹石墨和三聚氰胺；

在改性可膨脹石墨的制備過程中，將可膨脹石墨加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，升溫至70℃，以1000 r/min的速度保溫攪拌30 min，通入氮氣，加入丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混勻，再加入過氧化二異丙苯，保溫攪拌3 h，然后在1 h以內(nèi)滴加完丙烯酸丁酯，保溫攪拌4 h，破乳，離心，用水和乙醇洗滌沉淀，干燥得到改性可膨脹石墨，可膨脹石墨和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比為100：5，可膨脹石墨、乙醇、丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺、過氧化二異丙苯、丙烯酸丁酯的重量比為10：200：1：20：0.1：20；改性可膨脹石墨和三聚氰胺的重量比為1：0.8。填料為玄武巖纖維、炭黑、芳綸泊漿，其中，玄武巖纖維、炭黑、芳綸泊漿的重量比為2：10：5。

實施例4

一種編織袋用可膨脹石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃劑18份，填料22份，紫外線吸收劑RMB 1.7份，抗氧劑1076 1.3份，馬來酸酐接枝相容劑2.5份，過氧化二異丙苯1.2份，聚乙烯蠟2.5份；其中，阻燃劑為改性可膨脹石墨和三聚氰胺；

在改性可膨脹石墨的制備過程中，將可膨脹石墨加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，升溫至62℃，以1800 r/min的速度保溫攪拌23 min，通入氬氣，加入丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混勻，再加入過氧化二異丙苯，保溫攪拌2.2 h，然后在1 h以內(nèi)滴加完丙烯酸丁酯，保溫攪拌5.5 h，破乳，離心，用水和乙醇洗滌沉淀，干燥得到改性可膨脹石墨，可膨脹石墨和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比為100：3.5，可膨脹石墨、乙醇、丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺、過氧化二異丙苯、丙烯酸丁酯的重量比為13：120：1.8：16：0.25：16；

改性可膨脹石墨和三聚氰胺的重量比為1：1；填料為玄武巖纖維、炭黑、芳綸泊漿，玄武巖纖維、炭黑、芳綸泊漿的重量比為1：15：3。

實施例5

一種編織袋用可膨脹石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃劑17份，填料25份，紫外線吸收劑RMB 1.5份，抗氧劑1076 1.5份，馬來酸酐接枝相容劑2份，過氧化二異丙苯1.3份，聚乙烯蠟2份；其中，阻燃劑為改性可膨脹石墨和三聚氰胺；

在改性可膨脹石墨的制備過程中，將可膨脹石墨加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，升溫至65℃，以1500 r/min的速度保溫攪拌25 min，通入氮氣，加入丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混勻，再加入過氧化二異丙苯，保溫攪拌2.5 h，然后在1 h以內(nèi)滴加完丙烯酸丁酯，保溫攪拌5 h，破乳，離心，用水和乙醇洗滌沉淀，干燥得到改性可膨脹石墨，可膨脹石墨和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比為100：4，可膨脹石墨、乙醇、丙烯酸鑭、丙烯酸羥乙酯-苯基-二乙基磷酰胺、過氧化二異丙苯、丙烯酸丁酯的重量比為12：150：1.5：17：0.2：17；改性可膨脹石墨和三聚氰胺的重量比為1：0.9；填料為玄武巖纖維、炭黑、芳綸泊漿，其中，玄武巖纖維、炭黑、芳綸泊漿的重量比為1.5：12：4。

對照例1不加改性可膨脹石墨，其他同實施例5。對照例2不加填料和三聚氰胺，其他同實施例5。

檢測實施例5對照例1-2的性能，結果如下：

項目 對照例1 對照例2 實施例5阻燃等級(厚度為1.6mm) V-2 V-1 V-0極限氧指數(shù)% 17.5 21.1 31.4拉伸強度MPa 68.3 40.7 90.6斷裂伸長率% 47.6 58.9 44.4

由上表可以看出，經(jīng)聚乙烯、改性可膨脹石墨、三聚氰胺和適宜的填料相互配合協(xié)同作用，使得本技術具有良好的阻燃性和拉伸強度。

本技術專利信息：

申請?zhí)枺篊N201910832913.2

申請日：2019.09.04

公開（公告）號：CN110591199A

公開（公告）日：2019.12.20

IPC分類號：C08L23/06；C08L77/10；C08L51/00；C08K13/06；C08K9/10；C08K3/04；C08K5/3492；C08K7/10；C08K5/134；C08K5/107