一種聚乙烯阻燃改性母料及其制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種聚乙烯阻燃改性母料，以重量計，包括如下組分：高壓聚乙烯100份，雙(2,3-二溴丙基)反丁烯二酸酯5-9份，十溴二苯醚11-22份，氯化聚乙烯4-6份，三氧化二銻3-6份，氯化石蠟2-4份，磷酸酯1-2份。該聚乙烯阻燃改性母料具有環保、阻燃性佳、成本低、物理機械性能良好的優點，同時本發明還提出該聚乙烯阻燃改性母料的制作方法。
【專利說明】
一種聚乙烯阻燃改性母料及其制作方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種聚乙烯阻燃改性母料及其制作方法。
【背景技術】
[0002] 塑料管材，因其特有的物理機械性能，以及應有的理化數據和技術指標，廣泛地應 用于高、低壓電路，建筑工程，大型公共場所、礦井、港口、碼頭。傳統的各類電線、電纜導管， 因其本身材料的特點，存在著各種缺點，特別是管材的剛性、柔韌性、拉伸性能、屈伸能力、 耐電壓、抗電阻、煙密度和阻燃系統不完善等缺陷，難以支撐各種場合環境線路的安全保 障。
[0003] 作為生產聚乙烯管材的母料，在阻燃改性方面，主要是通過在樹脂中加入添加型 阻燃劑。常使用的有含溴阻燃劑和含銻化合物，阻燃劑的添加量一般從材料的成本和保證 成品的各項物理機械指標方便進行考慮。作為聚乙烯管材，基料一般采用高密度聚乙烯(低 壓聚乙烯)或低密度聚乙烯(高壓聚乙烯），如申請公布號CN1114607,名稱為"抗靜電阻燃聚 乙烯管材及其制造方法"的中國發明專利申請中，公開了一種抗靜電阻燃聚乙烯管材的配 方，其配比（重量比）如下：高密度聚乙烯(HDPE): 100;十溴二苯醚(DBDP0): 15-20;三氧化 二銻（Sb2〇3):8-10;水含硼酸鋅（2Ζη0 · 3Β2〇3 · 3·5Η2〇):10-12;氯化聚乙烯（CPE):17- 23;抗靜電劑(腸)-500):8-10 ;抗靜電助劑(冊-1):8-15;碳酸鈣(0&(：〇3) :10-15;滑石粉 10-15;偶聯劑(NZD-311W):1 -3。
[0004] 再如授權公告號CN1221604,名稱為"抗靜電阻燃聚乙烯復合管材及制備工藝"的 中國發明專利申請中，公開了一種抗靜電阻燃聚乙烯復合管材，其特征在于其重量組成為： 含溴阻燃劑5~15%、含銻化合物3~10%、導電性碳黑5~8%、聚乙烯蠟1~3%、抗氧劑0.5 ~3%、余量的聚乙烯。所述聚乙烯由高密度聚乙烯和低密度聚乙烯組成，低密度聚乙烯為 管材組成總量的15~30%、高密度聚乙烯為管材組成總量的30~70%。
[0005] 上述專利中阻燃管材，基料主要采用低壓聚乙烯，其流動性和滲透性較差，在保證 合格的物理機械性能，其氧指數一般能達到23,其阻燃性能還還有待進一步提高。如何開發 能夠保證管材物理機械性能、又能提高阻燃效果、節約成本的配方，是制管行業共同的難 題。
[0006] 鑒于此，本案發明人對上述問題進行深入研究，遂有本案產生。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種環保、阻燃性佳、成本低、物理機械性能良好的聚乙烯 阻燃改性母料，同時本發明還提出該聚乙烯阻燃改性母料的制作方法。
[0008]為了達到上述目的，本發明采用這樣的技術方案：
[0009] -種聚乙烯阻燃改性母料，以重量計，包括如下組分：
[0010]高壓聚乙烯1〇〇份，雙（2,3_二溴丙基）反丁烯二酸酯5-9份，十溴二苯醚11-22份， 氯化聚乙烯4-6份，三氧化二銻3-6份，氯化石蠟2-4份，磷酸酯1 -2份。
[0011] 作為本發明的一種優選方式，所述高壓聚乙烯的熔融指數為18-26g/min。
[0012] 作為本發明的一種優選方式，所述高壓聚乙烯的熔融指數為22g/min，所述雙(2， 3_二溴丙基)反丁烯二酸酯的重量份為7,所述十溴二苯醚的重量份為16,所述氯化聚乙烯 的重量份為5,所述三氧化二銻的重量份為4,所述氯化石蠟的重量份為3,所述磷酸酯的重 量份為1.5。
[0013] 作為本發明的一種優選方式，所述氯化石蠟中氯元素的重量百分比多70%。
[0014]作為本發明的一種優選方式，所述氯化聚乙烯中氯元素的重量百分比彡50%。 [0015]本發明還提出一種聚乙烯阻燃改性母料的制作方法，其包括如下步驟：
[0016] A、以重量份計，將100份高壓聚乙烯、11-22份十溴二苯醚、3-6份三氧化二銻、5-9 份雙(2,3_二溴丙基)反丁烯二酸酯、4-6份氯化聚乙烯、2-4份氯化石蠟以及1-2份磷酸酯先 后投入到烘干機進行烘干和攪拌，在120-160°C下均勻攪拌20-30min，使得混合物均勻混合 且含水量%;
[0017] B、將步驟A處理后的混合物靜置40至60分鐘；
[0018] C、經步驟B處理的混合物投入造塑機中進行高速混合，之后通過螺桿擠出機擠出， 進行冷卻，牽引，切粒。
[0019]作為本發明的一種優選方式，步驟C中，螺桿擠出機的機身分為七區，一區溫度為 120-140°C，二區溫度為100_115°C，三區溫度為140-150°C，四區溫度為150-180°C，五區溫 度為130至140°C，六區溫度為100_105°C，七區的溫度為90-100°C。
[0020]采用本發明的技術方案后，基料全部選用高壓聚乙烯，其溶塑溫度適中，可塑性 好，尤其是柔韌性、屈伸性、耐候性均較佳，且高壓聚乙烯無毒無害，符合環保要求，雙(2,3_ 二溴丙基)反丁烯二酸酯作為滲透型阻燃劑，十溴二苯醚作為共混型阻燃劑，磷酸酯具有增 塑和低溫阻燃的效果，三者配合使用，使得阻燃劑能夠充分均勻滲透到基料中，提升本發明 的阻燃效果，本發明通過多次試驗，合理地選擇配方，得到產品經測試，其氧指數可以達到 32至38,同時物理機械性能能夠滿足相關需求。在本發明中氯化聚乙烯起到分散和增塑作 用，氯化石蠟分散和阻燃作用，通過合理控制氯化聚乙烯和氯化石蠟的含量，使得高壓聚乙 烯在母粒的制作過程中具有很好的流動性，保證母粒的物理機械性能，氯化石蠟量少，增塑 效果較差，量過多則容易導致成品脫層，影響產品品質；十溴二苯醚加多則破壞流動性;阻 燃劑加入超過一定數量時，高壓聚乙烯原本的物理機械性能將大幅度下降，從而增加制作 工藝的難度和成本;氯化聚乙烯加多，成本高，對高壓聚乙烯造成延流，不易成型。
[0021] 本發明還提出了一種聚乙烯阻燃改性母料的制作方法，該方法通過合理的設置 各物料的投料順序，使得各物料能夠充分發揮自身的特性，各物料能夠充分交聯和耦合，同 時通過控制混合物的含水量，保證了產品的品質。
【具體實施方式】
[0022] 為了進一步解釋本發明的技術方案，下面結合實施例進行詳細闡述。
[0023] 實施例一
[0024] A、以重量份計，將100份高壓聚乙烯、11份十溴二苯醚、3份三氧化二銻、6份雙（2， 3_二溴丙基）反丁烯二酸酯、4份氯化聚乙烯、2份氯化石蠟以及1份磷酸酯先后投入到烘干 機進行烘干和攪拌，在120°C下均勻攪拌20min，使得混合物均勻混合且含水量<1%，其中 高壓聚乙烯的熔融指數為18,氯化石蠟中氯元素的重量百分比為70%，氯化聚乙烯中氯元 素的重量百分比51 % ;
[0025] B、將步驟A處理后的混合物靜置40分鐘；
[0026] C、經步驟B處理的混合物投入造塑機中進行高速混合，之后通過螺桿擠出機擠出， 進行冷卻，牽引，切粒。
[0027] 在步驟C中，螺桿擠出機的機身分為七區，一區溫度為120°C，二區溫度為100°C，三 區溫度為140°C，四區溫度為155°C，五區溫度為130°C，六區溫度為100°C，七區的溫度為92 Γ。
[0028] 實施例二
[0029] A、以重量份計，將100份高壓聚乙烯、22份十溴二苯醚、6份三氧化二銻、9份雙（2， 3_二溴丙基）反丁烯二酸酯、5份氯化聚乙烯、4份氯化石蠟以及2份磷酸酯先后投入到烘干 機進行烘干和攪拌，在160°C下均勻攪拌25min，使得混合物均勻混合且含水量<1%;其中 高壓聚乙烯的熔融指數為26,氯化石蠟中氯元素的重量百分比為75%，氯化聚乙烯中氯元 素的重量百分比55% ;
[0030] B、將步驟A處理后的混合物靜置60分鐘；
[0031] C、經步驟B處理的混合物投入造塑機中進行高速混合，之后通過螺桿擠出機擠出， 進行冷卻，牽引，切粒。
[0032] 作為本發明的一種優選方式，步驟C中，螺桿擠出機的機身分為七區，一區溫度為 140°C，二區溫度為115°C，三區溫度為145°C，四區溫度為180°C，五區溫度為140°C，六區溫 度為105°C，七區的溫度為100°C。
[0033] 實施例三
[0034] A、以重量份計，將100份高壓聚乙烯、16份十溴二苯醚、4份三氧化二銻、7份雙（2， 3_二溴丙基)反丁烯二酸酯、5份氯化聚乙烯、3份氯化石蠟以及1.5份磷酸酯先后投入到烘 干機進行烘干和攪拌，在150°C下均勻攪拌25min，使得混合物均勻混合且含水量< 1 % ; [0035] B、將步驟A處理后的混合物靜置45分鐘；
[0036] C、經步驟B處理的混合物投入造塑機中進行高速混合，之后通過螺桿擠出機擠出， 進行冷卻，牽引，切粒。
[0037] 作為本發明的一種優選方式，步驟C中，螺桿擠出機的機身分為七區，一區溫度為 130°C，二區溫度為110°C，三區溫度為145°C，四區溫度為165°C，五區溫度為135°C，六區溫 度為l〇〇°C，七區的溫度為95°C。
[0038] 上述實施例中制作的聚乙烯阻燃改性母料，其相關測量數據如下表：
[0039]
[0040]
[0041] 上述實施例中，雙(2,3_二溴丙基)反丁烯二酸酯即為阻燃劑FR-3,其用在熔融指 數較高的高壓聚乙烯中，是一種能夠充分滲透的共聚交聯阻燃劑。上述熔融指數采用美國 測量標準(ASTM)進行測試。
[0042] 在上述實施例中，擠出螺桿采用不等深不等距的螺管，分成下料、輔助下料、壓縮、 輔助壓縮、待料、輔助待料以及冷卻七區，能夠保證物料的持續供給和充分塑化，避免出現 斷料，保證產品的穩定性。
[0043] 本發明的產品具有優良的性能，可以作為制作阻燃管材和阻燃板材的母料，在使 用中在添加〇至1〇〇重量份的填充料的情況下仍然能夠保證母料的特性。
[0044] 本發明的產品形式并非限于本實施例，任何人對其進行類似思路的適當變化或修 飾，皆應視為不脫離本發明的專利范疇。
【主權項】
1. 一種聚乙烯阻燃改性母料，其特征在于，以重量計，100份高壓聚乙烯，包含如下組 分:雙(2,3_二溴丙基)反丁烯二酸酯5-9份，十溴二苯醚11-22份，氯化聚乙烯4-6份，三氧化 二銻3-6份，氯化石蠟2-4份，磷酸酯1 -2份。2. 如權利要求1所述的一種聚乙烯阻燃改性母料，其特征在于，所述高壓聚乙烯的熔融 指數為 18_26g/min。3. 如權利要求2所述的一種聚乙烯阻燃改性母料，其特征在于，所述高壓聚乙烯的熔融 指數為22g/min，所述雙(2,3_二溴丙基)反丁烯二酸酯的重量份為7,所述十溴二苯醚的重 量份為16,所述氯化聚乙烯的重量份為5,所述三氧化二銻的重量份為4,所述氯化石蠟的重 量份為3,所述磷酸酯的重量份為1.5。4. 如權利要求3所述的一種聚乙烯阻燃改性母料，其特征在于，所述氯化石蠟中氯元素 的重量百分比彡70%。5. 如權利要求4所述的一種聚乙烯阻燃改性母料，其特征在于，所述氯化聚乙烯中氯元 素的重量百分比彡50%。6. -種聚乙烯阻燃改性母料的制作方法，其特征在于，包括如下步驟： A、 以重量份計，將100份高壓聚乙烯、11-22份十溴二苯醚、3-6份三氧化二銻、5-9份雙 (2,3_二溴丙基)反丁烯二酸酯、4-6份氯化聚乙烯、2-4份氯化石蠟以及1-2份磷酸酯先后投 入到烘干機進行烘干和攪拌，在120-160 °C下均勻攪拌20-30min，使得混合物均勻混合且含 水量彡1%; B、 將步驟A處理后的混合物靜置40至60分鐘； C、 經步驟B處理的混合物投入造塑機中進行高速混合，之后通過螺桿擠出機擠出，進行 冷卻，牽引，切粒。7. 如權利要求6所述的一種聚乙烯阻燃改性母料的制作方法，其特征在于，步驟C中，螺 桿擠出機的機身分為七區，一區溫度為120-140°C，二區溫度為100-115Γ，三區溫度為140-150°C，四區溫度為150-180°C，五區溫度為130至140°C，六區溫度為100_105°C，七區的溫度 為90-100°C。
【文檔編號】C08L23/28GK106009176SQ201610497877
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】吳清江, 賴大毅
【申請人】泉州市東盛塑料制品有限公司