一种阻燃型复合片材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种阻燃型复合片材，包括以下原料：无机填料、表面改性剂、磷酸盐、多烃化合物、乙烯醋酸乙烯共聚物与高密度聚乙烯；所述的磷酸盐和多烃化合物作为膨胀阻燃体系，所述表面改性剂用于处理无机填料的表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于阻燃型复合片材的
，进一步涉及一种阻燃型复合片材及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的进步发展，橡胶制品的应用愈来愈多，橡胶制品的一大应用就是作为地垫进行使用。但橡胶制品在生产过程中只使用混炼的方式进行加工，生产方式较为单一。因此，寻找一种可以使用多种加工方式的橡胶替代品，不仅可以提高工业化生产水平，而且可以降低生产成本。同时使其具有阻燃功能以提高该材料的使用安全性。醋酸乙烯（VA）质量分数为18%~40%的乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）具有良好的柔软性，及橡胶一样的弹性，化学稳定性良好，无毒性且与填料的掺混性好，着色和成形加工性好。EVA制品在燃烧过程中存在熔滴现象，针对此应用中的缺点，需对EVA进行阻燃改性。无机填料可作为阻燃剂加入，可使燃烧过程的复合材料表面形成炭层，有效的改善了燃烧过程中的滴落现象，且有效提高复合材料的硬度，改善耐磨性能。但是无机填料的大量引入，会使材料的力学性能降低。因此，辅以膨胀型阻燃体系进行改性，降低无机阻燃剂的用量，平衡复合材料的力学性能与阻燃性能。高密度聚乙烯（HDPE）具有较强的耐酸碱，耐有机溶剂性能，电绝缘性能强，具有较好的表面硬度，拉伸强度，刚性等机械性能，介电性能，耐环境应力开裂性亦好，可用作电缆覆层、管材、异型材、片材等。与此同时，HDPE与EVA具有良好的相容性，HDPE的加入可以提高复合片材的回弹性能。膨胀性阻燃剂是一种绿色环保的阻燃剂，不含卤素，其体系中的成分含有协效阻燃的特性。膨胀型阻燃剂有酸源，碳源以及气源组成。受热时成炭剂在脱水剂的作用下脱水成炭，碳化物在阻燃剂分解的气体作用下形成蓬松多孔的炭层，生成的炭层可以阻隔聚合物与热源之间的热传导和氧气的扩散，降低了聚合物的分解温度。同时还可以防止挥发性可燃气体的扩散。膨胀型阻燃剂基本克服了含卤素阻燃剂生烟量大并放出有毒以及具有腐蚀性的气体。膨胀阻燃剂的引入可以大大提高材料燃烧的门槛。李红姬等在《功能材料》2006年第7期32卷1124~1126页中发表的论文中，采取熔融共混的方法制备了EVA和纳米SiO2颗粒的复合体系。实验结果表明，纳米SiO2微粒的小尺寸、大比表面特性使得其本身就可增强增韧EVA。陈希磊等在中国专利申请201310239869.7中公开了一种复合无机阻燃剂以及其在阻燃EVA复合材料中的应用。由氢氧化物或镁盐晶须组成的复合无机阻燃剂的加入，大大提高了EVA的氧指数及垂直燃烧性能。贾贺等在《高分子材料科学与工程》2009年第25卷第9期109~112页中发表的论文中，以聚磷酸铵，三嗪系成炭发泡剂（CFA）和4A分子筛作为EVA的膨胀阻燃剂（IFR）。实验发现，当IFR的总添加量为28%，APP/CFA质量比为4:1时阻燃EVA材料的阻燃性能较好。以上关于以EVA的阻燃改性可以明显提高复合材料的阻燃性能，并取得了一定的成效，但根据产品用途的不同，复合材料的改性方法也不同。本专利技术针对作为表面材料使用的复合片材，以无机填料协效膨胀阻燃体系对EVA基体进行阻燃改性，并兼顾复合片材的表面性能等实际使用性能。产品可替代橡胶制备地垫等片材工程制品，且适用于挤出成型，便于制备加工，降低了劳动强度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可替代橡胶制备地垫等片材工程制品，且适用于挤出成型，便于制备加工，降低了劳动强度的阻燃型复合片材及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种阻燃型复合片材，包括以下原料：无机填料、表面改性剂、磷酸盐、多烃化合物、乙烯醋酸乙烯共聚物与高密度聚乙烯；所述的磷酸盐和多烃化合物作为膨胀阻燃体系，所述表面改性剂用于处理无机填料的表面；其中表面改性后的无机填料质量占复合片材的质量分数为1%~60%，膨胀阻燃体系的质量占复合片材的质量分数为5%~40%，高密度聚乙烯的质量占复合片材的质量分数为5%~30%，乙烯醋酸乙烯共聚物的质量分数为5%~40%。在本专利技术的一个优选实施例中，所述的无机填料至少为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、氢氧化镁或氢氧化铝中的一种。在本专利技术的一个优选实施例中，所述表面改性剂至少为硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸、硅烷偶联剂或异氰酸酯类偶联剂中的一种。在本专利技术的一个优选实施例中，所述磷酸盐至少为聚磷酸铵、磷酸铵镁或磷酸酯中的一种。在本专利技术的一个优选实施例中，所述多烃化合物为淀粉、聚酰胺或季戊四醇中的一种。在本专利技术的一个优选实施例中，所述乙烯醋酸乙烯共聚物为醋酸乙烯质量分数为18%~40%的乙烯醋酸乙烯共聚物。本专利技术所述的阻燃型复合片材的制备方法，包括以下步骤：处理无机填料：在恒温条件下，将无机填料与配置好的质量浓度为0.1%~25%的表面改性剂溶液混合后搅拌；将搅拌后的混合物抽滤并鼓风干燥后得到处理后的无机填料；膨胀阻燃体系的制备：将磷酸盐和多烃化合物分别干燥后，按照1:2~5:1的质量比均匀混合后得到膨胀阻燃体系；复合片材制备：称取适量的乙烯醋酸乙烯共聚物与高密度聚乙烯并干燥，然后将处理后的无机填料、膨胀阻燃体系、干燥后的乙烯醋酸乙烯共聚物和干燥后的高密度聚乙烯在90~160℃的温度下熔融加工后，制备成厚度为0.1~5mm的复合片材。在本专利技术的一个优选实施例中，所述处理无机填料步骤中，所述恒温条件为40℃~90℃。在本专利技术的一个优选实施例中，所述处理无机填料步骤中，所述将无机填料与配置好的质量浓度为0.1%~25%的表面改性剂溶液混合后搅拌，其中搅拌速度为50rpm~1500rpm，搅拌时间为20min~80min。在本专利技术的一个优选实施例中，所述复合片材制备步骤中，所述熔融加工的方式选用密炼/开炼并热压成型或挤出成型中的一种。本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过表面改性剂对无机填料进行表面处理，表面改性处理后的无机填料在EVA基体及HDPE中的分散程度增大，同时结合膨胀阻燃体系，从而使阻燃型EVA/HDPE复合片材具有优异的阻燃性能及在燃烧过程中具有抗滴落性能。伴随着HDPE的加入，复合片材的回弹性能得到了明显的提升。同时，以EVA基复合片材替代橡胶制备地垫等片状工程制品应用于电厂，电站，高铁车厢等领域。附图说明图1a为本专利技术的实施例1中，纳米二氧化硅加入前后，EVA/HDPE/纳米二氧化硅复合片材拉伸强度的对比图；图1b为本专利技术的实施例1中，纳米二氧化硅加入前后，乙烯醋酸乙烯共聚物/密度聚乙烯/纳米二氧化硅复合片材断裂伸长率的对比图；图1c为本专利技术的实施例1中，纳米二氧化硅加入前后，乙烯醋酸乙烯共聚物/密度聚乙烯/纳米二氧化硅复合片材极限氧指数的对比图；图2a为本专利技术的实施例2中，纳米二氧化硅加入前后，乙烯醋酸乙烯共聚物/密度聚乙烯/二氧化钛和纳米二氧化硅复合片材拉伸强度的对比图；图2b为本专利技术的实施例2中，纳米二氧化硅加入前后，乙烯醋酸乙烯共聚物/密度聚乙烯/二氧化钛和纳米二氧化硅复合片材断裂伸长率的对比图；图2c为本专利技术的实施例2中，纳米二氧化硅加入前后，乙烯醋酸乙烯共聚物/密度聚乙烯/二氧化钛和纳米二氧化硅复合片材极限氧指数的对比图；图3a为本专利技术的实施例3中，纳米二氧化硅加入前后，乙烯醋酸乙烯共聚物/密度聚乙烯/二氧化钛复合片材拉伸强度的对比图；图3b为本专利技术的实施例3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃型复合片材，其特征在于：包括以下原料：无机填料、表面改性剂、磷酸盐、多烃化合物、乙烯醋酸乙烯共聚物与高密度聚乙烯；所述的磷酸盐和多烃化合物作为膨胀阻燃体系，所述表面改性剂用于处理无机填料的表面；其中表面改性后的无机填料质量占复合片材的质量分数为2%~60%，膨胀阻燃体系的质量占复合片材的质量分数为5%~40%，高密度聚乙烯的质量占复合片材的质量分数为5%~30%，乙烯醋酸乙烯共聚物的质量分数为5%~40%。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃型复合片材，其特征在于：包括以下原料：无机填料、表面改性剂、磷酸盐、多烃化合物、乙烯醋酸乙烯共聚物与高密度聚乙烯；所述的磷酸盐和多烃化合物作为膨胀阻燃体系，所述表面改性剂用于处理无机填料的表面；其中表面改性后的无机填料质量占复合片材的质量分数为2%~60%，膨胀阻燃体系的质量占复合片材的质量分数为5%~40%，高密度聚乙烯的质量占复合片材的质量分数为5%~30%，乙烯醋酸乙烯共聚物的质量分数为5%~40%。2.根据权利要求1所述的一种阻燃型复合片材，其特征在于：所述的无机填料至少为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、氢氧化镁或氢氧化铝中的一种。3.根据权利要求1所述的一种阻燃型复合片材，其特征在于：所述表面改性剂至少为硬脂酸钠、硬脂酸或硅烷偶联剂中的一种。4.根据权利要求1所述的一种阻燃型复合片材，其特征在于：所述磷酸盐至少为聚磷酸铵、磷酸铵镁或磷酸酯中的一种。5.根据权利要求1所述的一种阻燃型复合片材，其特征在于：所述多烃化合物为淀粉、聚酰胺或季戊四醇中的一种。6.根据权利要求1所述的一种阻燃型复合片材，其特征在于：所述乙烯醋酸乙烯共聚物为醋酸乙烯质量分数为18%~40%的乙烯醋酸乙烯共聚物。7.一种制备如权利要求1-6任一所述的阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳小鹏，蔺奕存，俞宏明，梁巧萍，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61