一种防析出的环保型阻燃塑料母料及制备方法技术

本发明专利技术提出一种防析出的环保型阻燃塑料母料及制备方法，先制得纳米蒙脱土凝胶，然后同卤素阻燃剂均质混合后喷雾干燥造粒，得到纳米蒙脱土凝胶封装的卤素阻燃剂，最后与阻燃协效剂EVA、偶联剂、氯化石蜡、稳定剂、改性聚酰胺共混造粒，得到防析出阻燃塑料母料。本发明专利技术通过纳米蒙脱土凝胶封装阻燃剂，增加了阻燃剂与树脂间的迁移阻力，降低低分子量卤素阻燃剂的迁移速率，可达到防析出效果，消除材料表面“起霜”现象，使得制品表观质量得以改善，且赋予聚烯烃材料长效阻燃的效果，进一步纳米蒙脱土气凝胶载体具有高比表面积的特点，可降低燃烧时的烟气量。

An environmentally friendly flame retardant plastic masterbatch for preventing precipitation and its preparation method

The invention provides an environment-friendly flame retardant plastic masterbatch for preventing precipitation and a preparation method. Firstly, nano montmorillonite gel is prepared, then mixed with halogen flame retardant, and then spray dried granulation, and then the halogen flame retardant agent encapsulated by nano montmorillonite gel is obtained. Finally, the flame retardant synergist EVA, coupling agent, chlorinated paraffin, stabilizer and modified polyamide are blended and granulated to obtain flame retardant and flame retardant plastic. Master batch. The invention increases the migration resistance between the flame retardant and the resin through the nano montmorillonite gel encapsulation flame retardant, reduces the migration rate of the low molecular weight halogen flame retardant, achieves the effect of preventing precipitation, eliminates the phenomenon of \frosting\ on the surface of the material, improves the apparent quality of the product, and endows the polyolefin material with long-lasting flame retarding effect, and further has nano montmorillonite aerogel carrier. It has the characteristics of high specific surface area and can reduce the amount of smoke during combustion.

【技术实现步骤摘要】
一种防析出的环保型阻燃塑料母料及制备方法
本专利技术涉及阻燃材料
，具体涉及一种防析出的环保型阻燃塑料母料及制备方法。
技术介绍
聚烯烃是以乙烯、丙烯为主的所有均聚物、共聚物及其混合物的总称，被广泛应用于电器、化工、食品、机械及交通等行业，其中应用于电线电缆行业尤甚，已成为整个国民经济不可缺少的化工产品之一。但聚烯烃属易燃材料，燃烧时产生大量的熔滴，极易传播火焰，造成火灾。因此，聚烯烃的阻燃问题已成为科研工作的重点之一。阻燃剂是一类可以有效阻止材料燃烧、抑制烟雾核有毒有害气体产生的功能性助剂，聚烯烃用阻燃剂主要有卤素阻燃剂和无卤阻燃剂两大类。无卤阻燃剂如P-N膨胀型、金属氢氧化物、包覆红磷等，由于其本身存在的缺点，例如磷-氮膨胀型、金属氢氧化物、红磷、膨胀石墨、有机硅-无机化合物等无卤素阻燃体系，都存在阻燃剂添加量大，对材料性能影响大等缺陷，目前还没有广泛应用，因此当前的主流仍然是以卤素阻燃剂阻燃为主。可用于聚烯烃的卤素阻燃剂有氯系阻燃剂和溴系阻燃剂，卤素阻燃剂主要是通过气相阻燃机理发挥阻燃作用的。它们既能抑制燃烧链式反应，而且其热解产物又可作为惰性物质稀释可燃气体的浓度。含卤化合物的阻燃模式是在高温下释出卤和卤化氢，其中卤化氢能捕获高活性自由基H-、O-和OH-，同时生成具有较低能量的卤素自由基，并最终终止链式燃烧反应。由于氯系阻燃剂的阻燃效率或者是耐热性不足（如氯化石蜡）因此在阻燃聚丙烯中极少使用。溴系阻燃剂生产制造工艺成熟，性价比优良，其热分解温度与高分子合成材料相匹配，使用很少的量就可以实现最佳的阻燃效果。当前聚烯烃阻燃使用的溴系阻燃剂有十溴二苯醚、十溴二苯乙烷、三（2，3-二溴丙基）异氰尿酸酯（TBC)、1，2_双（四溴邻苯二甲酰亚胺）乙烷（BT93)、四溴双酚A二（2，3_二溴丙基）醚（OBE，在中国简称八溴醚）、六溴环十二烷（HBCD)、四溴双酚S二（2，3-二溴丙基）醚（在中国简称八溴S醚）等。采用上述阻燃剂与锑氧化物复配用于聚烯烃阻燃大多数为成熟的公知技术，以十溴二苯醚、十溴二苯乙烷等阻燃聚烯烃，因添加量大而影响材料力学性能，TBC和BT93阻燃效率一般且价格贵，OBE等阻燃效率高但易从阻燃聚烯烃表面析出。家电等日用品外壳等塑料产品外观要求很好的表面光泽度和阻燃性，由于聚烯烃与阻燃剂界面相容性不足，界面相容性越差，其越容易产生析出，当环境温度高于其玻璃化转变温度时，随着温度的升高，无定形链段热运动将会加快，使得与基体树脂相容性较差的小分子阻燃剂可以比较容易的克服阻力迁移到表面，出现析出现象，进而影响产品外观。阻燃剂析出不仅经常在注塑过程中产生模垢、粉末状结块、粘模等影响正常生产，在制件成品中也经常发生析出，产生白色雾状物质影响产品外观及性能。近年来，国内外高效的聚烯烃用阻燃剂为八溴S醚，如中国专利200610029852，美国专利6780914和7067576等报道了采用八溴S醚与三氧化二锑复配体系来阻燃聚丙烯，虽然其阻燃效率较高，耐析出性良好，但阻燃剂燃烧过程中会释放出大量烟气，造成环境污染，且原料价格高昂，市场供应难以保障。因此，有必要继续寻找一种工艺解决阻燃剂在聚烯烃材料中的析出问题。
技术实现思路
针对现有卤素类阻燃剂在聚烯烃中易析出导致产品外观不理想及烟燃烧烟气大的问题，本专利技术提出一种防析出的环保型阻燃塑料母料及制备方法，达到防析出效果，消除材料表面“起霜”现象，使得制品表观质量得以改善，且赋予聚烯烃材料长效阻燃的效果，降低了产品燃烧时的烟气量。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种防析出的环保型阻燃塑料母料的制备方法，先制得纳米蒙脱土凝胶，然后同卤素阻燃剂均质混合后喷雾干燥造粒，得到纳米蒙脱土凝胶封装的卤素阻燃剂，最后与阻燃协效剂EVA、偶联剂、分散剂、稳定剂、改性聚酰胺共混造粒，得到防析出阻燃塑料母料，具体制备方法为：（1）称取提纯后的纳米蒙脱土为原料，加入分散剂并在500rpm转速下搅拌分散，然后移入反应釜中加热到85℃，加入活化剂碳酸钠进行预激活，再加入胶凝剂氧化镁/硫酸铝进行胶凝处理，恒温反应30min，得到纳米蒙脱土凝胶；其中，纳米蒙脱土、分散剂、碳酸钠、胶凝剂的质量比为100:3:5：1；胶凝剂中氧化镁：硫酸铝以质量比1:1配制；（2）将所述纳米蒙脱土凝胶与卤素阻燃剂分散液加入Y对射型超高压微射流纳米均质机中进行均质将均质后的混合液放入到喷雾干燥机内，进行喷雾干燥造粒，实现纳米蒙脱土凝胶封装卤素阻燃剂；（3）将所述纳米蒙脱土凝胶封装的卤素阻燃剂、阻燃协效剂EVA、偶联剂、氯化石蜡、稳定剂加入搅拌机中搅拌均匀，加入改性聚酰胺，继续搅拌均匀，然后将共混物通过双螺杆挤出机在200~250℃间挤出造粒，得到防析出阻燃塑料母料。优选的，所述卤素阻燃剂为八溴醚与八溴S醚按任意比例混合而成。优选的，所述纳米蒙脱土粒径为20-300nm；所述改性聚酰胺为PA/PE，PA/PP，PA/ABS，PA/PC，PA/PBT，PA/eEPDM，PA/玻纤，PA/玻璃微珠，PA/碳纤维，PA/金属粉体中的一种优选的，步骤（1）中所述的分散剂是十二烷基苯黄酸钠、十二烷基苯硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙烯醇或乙撑双硬脂酰胺中的一种。优选的，步骤（2）中所述纳米蒙脱土凝胶与所述卤素阻燃剂重量比为1.2~3:1。优选的，步骤（2）中所述均质机均质压力为50~180MPa。优选的，步骤（2）中所述喷雾干燥过程设置进风温度100~150℃，出风温度70~110℃。优选的，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为25:1~35:1，转速为320-450rpm。优选的，步骤（3）中所述阻燃母料，按重量份计，其中，改性聚酰胺85~94重量份、纳米蒙脱土凝胶封装的卤素阻燃剂2~5重量份、阻燃协效剂EVA1~2重量份、偶联剂2~4重量份、氯化石蜡0.5~2.5重量份、稳定剂0.5~1.5重量份。本专利技术制备方法先制得纳米蒙脱土凝胶，然后同卤素阻燃剂均质混合后喷雾干燥造粒，得到纳米蒙脱土凝胶封装的卤素阻燃剂，最后与阻燃协效剂EVA、偶联剂、氯化石蜡、稳定剂、改性聚酰胺共混造粒，得到防析出阻燃塑料母料而成的环保型阻燃塑料母料。针对现有卤素类阻燃剂在聚烯烃中易析出导致产品外观不理想及烟燃烧烟气大的问题，本专利技术提出一种防析出的环保型阻燃塑料母料及制备方法，通过将胶凝处理的纳米蒙脱土与阻燃剂均质、造粒，使得凝胶封装阻燃剂。蒙脱土基本结构单元是层状结构，是由一片铝氧八面体夹在两片硅氧四面体之间形成的，提高了无机粘土与聚合物的相容性，使聚合物大分子或其单体更容易插入粘土片层，于天然蒙脱土层在形成的过程中，一部分位于中心层的Al原子被低价的金属离子进行了同心置换，致使片层呈现出弱的负电性，因此在片层的表面往往吸附着金属阳离子以维持整个矿物结构的电中性。这些金属阳离子被很弱的电场作用力吸附在片层表面，因此很容易被无机金属离子置换出来。对蒙脱土活化后层状硅酸盐表面由亲水变为亲油，降低了材料表面的表面能，提高了无机粘土与聚烯烃材料的相容性，降低了阻燃剂析出性，消除材料表面“起霜”现象，使得制品表观质量得以改善，且赋予聚烯烃材料长效阻燃的效果。另一方面，蒙脱土片层具有阻隔作用，一是增加了阻燃剂与聚烯烃材料间的迁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防析出的环保型阻燃塑料母料的制备方法，其特征在于，首先制得纳米蒙脱土凝胶，然后同卤素阻燃剂均质混合后喷雾干燥造粒，得到纳米蒙脱土凝胶封装的卤素阻燃剂，最后与阻燃协效剂EVA、偶联剂、分散剂、稳定剂、改性聚酰胺共混造粒，得到防析出阻燃塑料母料，具体制备方法为：（1）称取提纯后的纳米蒙脱土为原料，加入分散剂并在500rpm转速下搅拌分散，然后移入反应釜中加热到85℃，加入活化剂碳酸钠进行预激活，再加入胶凝剂氧化镁/硫酸铝进行胶凝处理，恒温反应30min，得到纳米蒙脱土凝胶；其中，纳米蒙脱土、分散剂、碳酸钠、胶凝剂的质量比为100:3:5：1；胶凝剂中氧化镁：硫酸铝以质量比1:1配制；（2）将所述纳米蒙脱土凝胶与卤素阻燃剂分散液加入Y对射型超高压微射流纳米均质机中进行均质将均质后的混合液放入到喷雾干燥机内，进行喷雾干燥造粒，实现纳米蒙脱土凝胶封装卤素阻燃剂；（3）将所述纳米蒙脱土凝胶封装的卤素阻燃剂、阻燃协效剂EVA、偶联剂、氯化石蜡、稳定剂加入搅拌机中搅拌均匀，加入改性聚酰胺，继续搅拌均匀，然后将共混物通过双螺杆挤出机在200~250℃间挤出造粒，得到防析出阻燃塑料母料。

【技术特征摘要】
1.一种防析出的环保型阻燃塑料母料的制备方法，其特征在于，首先制得纳米蒙脱土凝胶，然后同卤素阻燃剂均质混合后喷雾干燥造粒，得到纳米蒙脱土凝胶封装的卤素阻燃剂，最后与阻燃协效剂EVA、偶联剂、分散剂、稳定剂、改性聚酰胺共混造粒，得到防析出阻燃塑料母料，具体制备方法为：（1）称取提纯后的纳米蒙脱土为原料，加入分散剂并在500rpm转速下搅拌分散，然后移入反应釜中加热到85℃，加入活化剂碳酸钠进行预激活，再加入胶凝剂氧化镁/硫酸铝进行胶凝处理，恒温反应30min，得到纳米蒙脱土凝胶；其中，纳米蒙脱土、分散剂、碳酸钠、胶凝剂的质量比为100:3:5：1；胶凝剂中氧化镁：硫酸铝以质量比1:1配制；（2）将所述纳米蒙脱土凝胶与卤素阻燃剂分散液加入Y对射型超高压微射流纳米均质机中进行均质将均质后的混合液放入到喷雾干燥机内，进行喷雾干燥造粒，实现纳米蒙脱土凝胶封装卤素阻燃剂；（3）将所述纳米蒙脱土凝胶封装的卤素阻燃剂、阻燃协效剂EVA、偶联剂、氯化石蜡、稳定剂加入搅拌机中搅拌均匀，加入改性聚酰胺，继续搅拌均匀，然后将共混物通过双螺杆挤出机在200~250℃间挤出造粒，得到防析出阻燃塑料母料。2.如权利要求1所述的一种防析出的环保型阻燃塑料母料的制备方法，其特征在于，所述卤素阻燃剂为八溴醚与八溴S醚按任意比例混合而成。3.如权利要求1所述的一种防析出的环保型阻燃塑料母料的制备方法，其特征在于，所述纳米蒙脱土粒径为20-300nm；所述改性聚酰胺为PA/PE，PA/PP，P...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51