本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種耐化學品腐蝕的土工格柵用阻燃聚乙烯材料及其制作方法。
背景技術：
塑料土工格柵是由聚丙烯（PP）或高密度聚乙烯（HDPE）添加助劑后加入擠出機中受熱熔融后在螺桿的推擠作用下，經特殊旋轉機頭擠出成型的一種網狀新型塑料工程材料。其中高密度聚乙烯土工格柵具有質量輕、強度高、耐腐蝕抗沖擊、使用壽命長等特點，常用于高速公路、鐵路、碼頭、煤礦假頂、建筑安全等各個方面。但高密度聚乙烯是一種易燃燒的材料，且著火后不易熄滅，影響高密度聚乙烯土工格柵的應用。因此，對其進行阻燃、抗老化和耐屈撓性等性能進行改性具有特別重要的意義。
有鹵阻燃劑是目前主要應用于HDPE的阻燃劑，有較好的阻燃和力學性能，但因其對環境的危害性正逐漸被淘汰。氫氧化鎂是近年開發的一種新型無鹵阻燃劑，具有分解溫度高、熱穩定性好等優點，已被廣泛應用于塑料材料中。但其阻燃效率較低，常需大量添加，且與聚合物相容性較差，分散不均，很難獨立使用。雖然納米氫氧化鎂表面積大，在一定程度上提高了它在高分子材料中的分散均勻程度，但仍未能達到理想要求。對氫氧化鎂表面改性可在一定程度上改善氫氧化鎂的憎水性，從而提高其在材料中的相容性，并達到提高材料力學和阻燃性的效果。《表面改性對納米氫氧化鎂/高密度聚乙烯復合材料的影響》一文通過硅烷偶聯劑、硬脂酸鎂和鈦酸酯分別表面改性氫氧化鎂并共混填充 HDPE，結果顯示：硅烷偶聯劑、硬脂酸鎂和鈦酸酯改性氫氧化鎂對高密度聚乙烯阻燃性改善較小，但有利于提高體系力學性能。考慮綜合性能，硅烷偶聯劑為最佳表面改性劑，用量為氫氧化鎂質量的3.5%時，體系氧指數、拉伸強度、 斷裂伸長率及沖擊強度分別提高約8%、30%、6%和18%。
然而，文中僅對HDPE的阻燃性進行了改性，且阻燃效果一般，高密度聚乙烯改性方法還有很多，較為常用的是對其進行填充增強改性，填充改性按填料改性種類可以分為無機填料和有機填料。從環保考慮常用的是向高密度聚乙烯中加入無機填料，例如碳酸鈣、滑石粉、玻璃微珠、云母等，雖然可以起到提高材料的強度、剛性、尺寸穩定性等性能的效果，但是這些無機填料相對密度較大，加入聚合物中使得制備的復合材料相對密度大，造成HDPE的部分力學性能參數下降，而且無機填料與有機聚乙烯間相容性不好，需要對無機材料進行表面修飾，才可以更好的與基體進行復合，制備工藝較為復雜，成本較高。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種耐化學品腐蝕的土工格柵用阻燃聚乙烯材料及其制作方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種耐化學品腐蝕的土工格柵用阻燃聚乙烯材料，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯100、ABS樹脂12-14、納米氫氧化鎂18-20、紅磷7-9、碳酸鈣0.4-0.6、硬脂酸鎂0.3-0.5、活性白土14-16、石棉纖維3-5、二甲基丙烯酸鋅1.1-1.3、蜂蠟5-7、丁二酸二甲酯3-4、脲丙基三乙氧基硅烷0.7-0.9、大豆蛋白粉6-8。
所述的一種耐化學品腐蝕的土工格柵用阻燃聚乙烯材料的制作方法，包括以下步驟：
（1）將納米氫氧化鎂、脲丙基三乙氧基硅烷投入高速混合機中，加入石棉纖維在100℃條件下處理30分鐘，放入真空干燥箱內在80℃下放置3-4小時；
（2）將紅磷、大豆蛋白粉攪拌混勻，投入高速混合機中，加入ABS樹脂攪拌均勻，冷卻至室溫加入丁二酸二甲酯、硬脂酸鎂超聲研磨2-3小時，烘干得膠囊化改性紅磷；
（3）將活性白土經高溫處理后噴灑質量濃度為98%的濃硫酸溶液在氮氣環境下磺化處理15-20分鐘，過濾用熱水洗滌至無SO42–，加入二甲基丙烯酸鋅、蜂蠟磁力攪拌2-3小時，烘干；
（4）將高密度聚乙烯放入烘箱中于105-110℃烘干，投入高速混合機中加入步驟（1）、（2）、（3）物料及其它剩余成分混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，出料。
本發明的優點是：本發明將納米氫氧化鎂表面進行硅烷改性后作為阻燃劑，在一定程度上改善氫氧化鎂的憎水性，提高其在聚合物中的相容性，并達到提高材料力學和阻燃性的效果，將紅磷膠囊化改性改善了紅磷易吸濕、安全性差的問題，膠囊化改性紅磷受熱形成磷酸、偏磷酸，進而形成強脫水劑聚偏磷酸，加速了氫氧化鎂的分解，起到了協同阻燃作用；本發明還將無機填料活性白土表面進行化學改性，提高了其在聚合物中的相容性，改善了產品的機械強度和耐磨性，并配伍其他有效助劑制得的聚乙烯材料阻燃性好，制成的土工格柵材料具有優異的耐化學品腐蝕性能。
具體實施方式
一種耐化學品腐蝕的土工格柵用阻燃聚乙烯材料，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯100、ABS樹脂12、納米氫氧化鎂18、紅磷7、碳酸鈣0.4、硬脂酸鎂0.3、活性白土14、石棉纖維3、二甲基丙烯酸鋅1.1、蜂蠟5、丁二酸二甲酯3、脲丙基三乙氧基硅烷0.7、大豆蛋白粉6。
所述的一種耐化學品腐蝕的土工格柵用阻燃聚乙烯材料的制作方法，包括以下步驟：
（1）將納米氫氧化鎂、脲丙基三乙氧基硅烷投入高速混合機中，加入石棉纖維在100℃條件下處理30分鐘，放入真空干燥箱內在80℃下放置3-4小時；
（2）將紅磷、大豆蛋白粉攪拌混勻，投入高速混合機中，加入ABS樹脂攪拌均勻，冷卻至室溫加入丁二酸二甲酯、硬脂酸鎂超聲研磨2-3小時，烘干得膠囊化改性紅磷；
（3）將活性白土經高溫處理后噴灑質量濃度為98%的濃硫酸溶液在氮氣環境下磺化處理15-20分鐘，過濾用熱水洗滌至無SO42–，加入二甲基丙烯酸鋅、蜂蠟磁力攪拌2-3小時，烘干；
（4）將高密度聚乙烯放入烘箱中于105-110℃烘干，投入高速混合機中加入步驟（1）、（2）、（3）物料及其它剩余成分混合均勻，用雙螺桿擠出機擠出造粒，出料。
利用本發明制得的土工格柵用阻燃聚乙烯材料的氧指數、拉伸強度、 斷裂伸長率及沖擊強度分別提高約11.5%、32.5%、9.5%和20.5%。