一种阻燃改性聚乙烯的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种阻燃改性聚乙烯的制备方法。采用未改性的蒙脱土作为聚丙烯制备过程中的改性剂。本发明专利技术中所使用的蒙脱土为未加改性的钠基蒙脱土（Na

Method for preparing flame retardant modified polyethylene

The invention relates to a preparation method of flame retardant modified polyethylene. Unmodified montmorillonite was used as modifier in the preparation of polypropylene. Montmorillonite used in the invention is without modification of sodium montmorillonite (Na

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃改性聚乙烯的制备方法
本专利技术涉及一种阻燃改性聚乙烯的制备方法，属于塑料加工

技术介绍
聚乙烯（PE）是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。聚乙烯无臭，无毒，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。聚乙烯可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。聚乙烯产品发展至今已有60年左右历史，全球聚乙烯产量居五大泛用树脂之首。目前，聚乙烯产量增加较，应用范围逐渐拓宽，但其易于燃烧（氧指数仅为17.4），使其制品在诸如高层建筑、煤矿、地铁、隧道、船舶、海上采油平台及原子能发电站等许多重要领域中的应用受到限制，因此对其阻燃技术的研究便具有特别重要的意义。PE的阻燃,主要是通过添加阻燃剂和某些阻燃材料来实现的，即在塑料配混时将阻燃剂与其它添加剂一起加入掺混，此种方法使用方便，适应性强，是目前塑料阻燃所使用的主要方法。卤系阻燃剂以其添加量少、阻燃效果显著而在阻燃领域中具有重要地位。卤系阻燃剂分解放出的HX（X为卤素原子）能捕捉材料降解产生的高能自由基H·、HO·，从而延缓或终止燃烧的链反应，同时HX是一种难燃气体，且其密度比空气大，因而可覆盖在材料表面，使材料表面可燃性气体浓度降低，从而抑制材料的燃烧。目前多采用有机溴化物与Sb2O3复配对PE进行阻燃。但是，加入卤素阻燃剂的聚合物在燃烧时发烟量大、易放出腐蚀性气体（如HCl、HBr等）和有害性气体，容易造成二次危害。因此，当今世界的阻燃剂研究朝着无卤化的方向发展，含卤素的阻燃剂正在被逐步淘汰。无卤的磷系阻燃剂主要是指磷酸酯类、多磷酸盐、红磷等,它们主要在凝聚相起阻燃作用,尤其对含氧聚合物阻燃效果明显。磷系阻燃剂在材料燃烧时生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等，它们能使聚合物炭化形成炭膜，另外聚偏磷酸呈粘稠状液态膜覆盖于固体可燃物表面，这种固态和液态膜能阻止自由基逸出，又能隔绝空气，从而起到阻燃作用。但是，由于磷系阻燃剂大都耐水性能差，且其与聚烯烃相容性也不好，导致阻燃成品材料的力学性能差，目前在PE材料中应用较少。无机类的阻燃剂中目前发展较快的是氢氧化铝Al(OH)3和氢氧化镁Mg(OH)2。Al(OH)3与Mg(OH)2的阻燃能力不是太强，在聚乙烯等材料中需要高填充才具有阻燃性，一般约为含卤阻燃剂添加量的3～4倍。如此大量的添加将使材料在燃烧时产生滴落现象以及力学性能和电学性能变差，因此需要对阻燃剂及PE树脂基体进行技术处理，导致生产成本增加。
技术实现思路
本专利技术针对上述缺陷，目的在于提供一种阻燃改性聚乙烯的制备方法，使得到的聚乙烯具备良好的阻燃性能，同时具备良好的力学性能。为此本专利技术采用的技术方案是：本专利技术采用未改性的蒙脱土作为聚丙烯制备过程中的改性剂。所述未改性的蒙脱土为未改性的钠基蒙脱土（Na+-MMT）或者钙基蒙脱土（Ca2+-MMT）。还包括有加工助剂，所述加工助剂包括有聚乙烯蜡、热稳定剂和抗氧化剂。所述加工助剂还包括有多巴胺。各物料的比例为：蒙脱土含量为总重量的1%-10%，加工助剂含量为总重量的0.2%-5%，其余为蒙脱土。本专利技术按照以下步骤进行：将PE、蒙脱土、加工助剂在高速搅拌机中混合，然后将混合物加入挤出机熔融共混，螺杆转速100-800rpm，温度190-240℃，螺杆长径比32-60。搅拌转速200-2000rpm，混合时间1-20min。本专利技术的优点是：本专利技术公开了一种新型阻燃改性PE的制备方法，以蒙脱土为主要的阻燃改性剂，配合其他助剂，以熔融共混的方式制备阻燃改性PE。蒙脱土在PE燃烧过程中能够隔绝外界氧气，同时促进表层的PE形成致密的碳结构，从而起到阻燃的作用。以本专利技术提供的方法制备的改性PE，不仅具有极佳的阻燃性，同时能够对PE有一定的增强作用，且改性PE的断裂伸长率仅有轻微降低。本专利技术中所使用的蒙脱土为未加改性的钠基蒙脱土（Na+-MMT）或者钙基蒙脱土（Ca2+-MMT）。虽然经过有机化改性的蒙脱土能够更加均匀的分散在PE中，但蒙脱土有机改性剂在PE燃烧过程中却能够催化聚合物分解，同时还会降低PE的光稳定性[1,2]。本专利技术使用未改性的蒙脱土作为改性剂，避免了上述问题，通过其他加工助剂的加入改善蒙脱土分散性，提高产物性能。具体实施方式首先，PE、蒙脱土、加工助剂以一定的比例在高速搅拌机中混合（蒙脱土含量1%-10%，助剂含量0.2%-5%，以上皆为重量比）。加工助剂主要选择能够在蒙脱土与聚乙烯之间建立较强分子间作用力的化合物。搅拌转速200-2000rpm，混合时间1-20min。将混合物加入挤出机熔融共混，螺杆转速100-800rpm，温度190-240℃，螺杆长径比32-60。熔融挤出之后产物造粒、烘干，并进行性能测试。实施例：1、9.7kgPE，0.2kg蒙脱土，0.05kg聚乙烯蜡，0.05kg热稳定剂与抗氧化剂，在高速搅拌机中以500rpm的速度混合10分钟。将混合物加入双螺杆挤出机中（L/D=40），在200℃、500rpm的条件下得到产物A。2、8.9kgPE，0.8kg蒙脱土，0.1kg聚乙烯蜡，0.1kg多巴胺，0.1kg热稳定剂与抗氧化剂，0.025kg过氧化二异丙苯在高速搅拌机中以1000rpm的速度混合6分钟。将混合物加入双螺杆挤出机中（L/D=40），在200℃、700rpm的条件下得到产物B。3、9.2kgPE，0.5kg蒙脱土，0.2kg聚乙烯蜡，0.1kg热稳定剂与抗氧化剂，0.015kg过氧化二异丙苯（DCP）在高速搅拌机中以800rpm的速度混合10分钟。将混合物加入双螺杆挤出机中（L/D=40），在200℃、400rpm的条件下得到产物C。对比实施例：4、9.1kgPE，0.8kg氢氧化铝，0.1kg热稳定剂与抗氧化剂，在高速搅拌机中以1000rpm的速度混合6分钟。将混合物加入双螺杆挤出机中（L/D=40），在200℃、700rpm的条件下得到产物D。5、9.2kgPE，0.5kg季铵盐改性蒙脱土（Cloisite15A，SouthernClay），0.2kg聚乙烯蜡，0.1kg热稳定剂与抗氧化剂，0.015kg过氧化二异丙苯在高速搅拌机中以800rpm的速度混合10分钟。将混合物加入双螺杆挤出机中（L/D=40），在200℃、400rpm的条件下得到产物E。从上表数据可以看出，使用本专利技术方法制备的阻燃改性PE（A-C），阻燃性能达到甚至超过了使用氢氧化铝阻燃剂的PE产品。而产物A-C的机械性能则全面优于使用氢氧化铝的产品。而在制备过程中使用了加工助剂的产物，如B与C，性能更加优异。对比产物D，产物B的拉伸模量提高了近70%，断裂伸长率是产物D的3倍，而阻燃性能则提高了一个等级。而使用季铵盐改性的蒙脱土，在聚乙烯加工过程的高温以及空气中氧气的共同作用下，季铵盐改性剂会产生降解，催化聚乙烯的进一步分解，导致阻燃性的下降与产物颜色的变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃改性聚乙烯的制备方法，其特征在于，采用未改性的蒙脱土作为聚丙烯制备过程中的改性剂。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃改性聚乙烯的制备方法，其特征在于，采用未改性的蒙脱土作为聚丙烯制备过程中的改性剂。2.根据权利要求1所述的一种阻燃改性聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述未改性的蒙脱土为未改性的钠基蒙脱土（Na+-MMT）或者钙基蒙脱土（Ca2+-MMT）。3.根据权利要求1或2所述的一种阻燃改性聚乙烯的制备方法，其特征在于，还包括有加工助剂，所述加工助剂包括有聚乙烯蜡、热稳定剂和抗氧化剂。4.根据权利要求3所述的一种阻燃改性聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述加工助剂还包括有多巴胺。5.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷明，
申请(专利权)人：扬州众成纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32