一種可防靜電的土工格柵用阻燃聚乙烯材料及其制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種可防靜電的土工格柵用阻燃聚乙烯材料，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云母粉表面進行化學改性，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，應用于土工格柵材料使用于礦井中可防靜電，且強度較高，抗老化性能好。
【專利說明】
一種可防靜電的土工格柵用阻燃聚乙烯材料及其制作方法
技術領域
[0001]本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種可防靜電的土工格柵用阻燃聚乙烯材料及其制作方法。
【背景技術】
[0002]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。
[0003]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%。
[0004]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。
【發明內容】
[0005]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種可防靜電的土工格柵用阻燃聚乙烯材料及其制作方法。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種可防靜電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、萜烯樹脂15-17、納米氫氧化鎂17-19、紅磷10-12、二氧化硅1-3、云母粉13-15、瓜爾膠4-6、草酸鋁0.3-0.4、聚醚季銨化聚硅氧烷3-5、牡丹籽油6_7、二異丙基乙醇胺2_3、戊二酸二甲酯3-4、硅烷偶聯劑KH-791 0.7-0.9ο
[0007]所述的一種可防靜電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、硅烷偶聯劑KH-791投入高速混合機中，在100°C條件下處理30分鐘后，在真空干燥箱內，溫度控制在80°C下放置3-4小時；
(2)將紅磷、戊二酸二甲酯攪拌混勻，投入高速混合機中，加入瓜爾膠、萜烯樹脂攪拌均勻，冷卻至室溫加入聚醚季銨化聚硅氧烷超聲研磨2-3小時，烘干得膠囊化改性紅磷；
(3)將云母粉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S042—，加入牡丹籽油、二異丙基乙醇胺磁力攪拌2-3小時，烘干；
(4)將高密度聚乙烯放入烘箱中于105-110°C烘干，投入高速混合機中加入步驟(I)、(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。
[0008]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云母粉表面進行化學改性，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，應用于土工格柵材料使用于礦井中可防靜電，且強度較高，抗老化性能好。
【具體實施方式】
[0009]一種可防靜電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、萜烯樹脂15、納米氫氧化鎂17、紅磷10、二氧化硅1、云母粉13、瓜爾膠4、草酸鋁
0.3、聚醚季銨化聚硅氧烷3、牡丹籽油6、二異丙基乙醇胺2、戊二酸二甲酯3、硅烷偶聯劑KH-791 0.7。
[0010]所述的一種可防靜電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、硅烷偶聯劑KH-791投入高速混合機中，在100°C條件下處理30分鐘后，在真空干燥箱內，溫度控制在80°C下放置3-4小時；
(2)將紅磷、戊二酸二甲酯攪拌混勻，投入高速混合機中，加入瓜爾膠、萜烯樹脂攪拌均勻，冷卻至室溫加入聚醚季銨化聚硅氧烷超聲研磨2-3小時，烘干得膠囊化改性紅磷；
(3)將云母粉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S042—，加入牡丹籽油、二異丙基乙醇胺磁力攪拌2-3小時，烘干；
(4)將高密度聚乙烯放入烘箱中于105-110°C烘干，投入高速混合機中加入步驟(I)、
(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。
[0011]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15.3%、35.5%、11.6%和23.6%。
【主權項】
1.一種可防靜電的土工格柵用阻燃聚乙烯材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:高密度聚乙烯100、萜烯樹脂15-17、納米氫氧化鎂17-19、紅磷10-12、二氧化硅1-3、云母粉13-15、瓜爾膠4-6、草酸鋁0.3-0.4、聚醚季銨化聚硅氧烷3_5、牡丹籽油6_7、二異丙基乙醇胺2-3、戊二酸二甲酯3-4、硅烷偶聯劑KH-791 0.7-0.9。2.根據權利要求1所述的一種可防靜電的土工格柵用阻燃聚乙烯材料的制作方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將納米氫氧化鎂、硅烷偶聯劑KH-791投入高速混合機中，在100°C條件下處理30分鐘后，在真空干燥箱內，溫度控制在80°C下放置3-4小時； (2)將紅磷、戊二酸二甲酯攪拌混勻，投入高速混合機中，加入瓜爾膠、萜烯樹脂攪拌均勻，冷卻至室溫加入聚醚季銨化聚硅氧烷超聲研磨2-3小時，烘干得膠囊化改性紅磷； (3)將云母粉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S042—，加入牡丹籽油、二異丙基乙醇胺磁力攪拌2-3小時，烘干； (4)將高密度聚乙烯放入烘箱中于105-110°C烘干，投入高速混合機中加入步驟(I)、(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。
【文檔編號】C08L23/06GK106009179SQ201610500716
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】葉磊
【申請人】安徽杰奧瑪克合成材料科技有限公司