一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于阻燃发泡EVA材料领域，具体涉及一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料及其制备方法。该阻燃材料由EVA树脂、马来酸酐接枝EVA、改性聚磷酸铵、功能化石墨烯、发泡剂、发泡剂促进剂、润滑剂、增塑剂、过氧化交联剂组成。本发明专利技术一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，该材料作为发泡材料不仅保持优良力学性能，还具有还具有阻燃剂添加量少，无卤、清洁、低烟、低毒、阻燃效果稳定的优点，UL等级达到V‑0；本发明专利技术制备方法简单、成本低且操作方便，利于实现工业化生产。

Ammonium polyphosphate / graphene synergistic flame retardant EVA foaming material and preparation method thereof

The invention belongs to the field of flame retardant foaming EVA material, in particular relates to an ammonium polyphosphate / graphene synergistic flame retardant EVA foaming material and a preparation method thereof. The flame retardant material consists of EVA resin, maleic anhydride grafted EVA, modified ammonium polyphosphate, functional graphene, foaming agent, foaming agent, lubricant, plasticizer and peroxide crosslinking agent. The invention relates to an ammonium polyphosphate / graphene synergistic flame retardant EVA foam material, the material used as foaming materials not only maintain excellent mechanical properties, but also has is also flame retardant add less advantages of non halogen, low smoke, low toxicity, clean, flame retardant effect is stable, the UL grade of V 0 prepared by the invention; the method is simple, low cost and convenient operation, suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料及其制备方法
本专利技术属于阻燃发泡EVA材料领域，具体涉及一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料及其制备方法。
技术介绍
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)具有高的柔韧性、抗冲击性、与填料相溶性好、热密封性能好而被广泛应用于电线电缆、包装膜、热熔胶、玩具等领域。然而EVA属于易燃材料，在使用的过程中易引发火灾，对人民的财产及人身安全具有很大的威胁，因此限制了其应用领域。为提高EVA的阻燃性能向EVA中添加阻燃剂是一种普遍的阻燃方式。传统的卤系阻燃剂虽然能够带给材料很好的阻燃性能，但是在燃烧的过程中会产生大量的烟雾及有毒、有腐蚀性的卤化氢气体，不符合环境友好型发展的要求，已经被禁止使用。金属氢氧化物不挥发、不产生有毒有害气体，被认为是最有发展前途阻燃剂，受到人们的青睐。但是金属氢氧化物用于阻燃聚烯烃要使阻燃性能达到一定的要求，添加量通常在60％以上，如此之大的添加量使复合材料的加工性能及力学性能受到严重的影响。膨胀型阻燃剂很好的避免有害物质，且与高分子基体有着良好的相容性，但阻燃效果还不稳定，因此，在EVA中添加膨胀型复配阻燃剂，合成一种阻燃效果稳定的膨胀型阻燃EVA泡沫复合材料是很有意义的。石墨烯是由碳原子sp2杂化轨道组成六角型蜂窝状晶格的新型碳材料，由于其优异的性能掀起了研究的热潮。石墨烯在阻燃方面的应用研究结果初步显示，相对于其他阻燃剂只需很少量的石墨烯就可以起到相对较好的阻燃性能。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在提供一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，该材料作为发泡材料不仅保持优良力学性能，还具有还具有阻燃剂添加量少，无卤、清洁、低烟、低毒、阻燃效果稳定的优点。本专利技术还提供了所述发泡材料的制备方法，其工艺简单、成本低且操作方便，利于实现工业化生产。一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，其组成按照重量份数计算为：具体地，上述所述的乙烯-乙酸乙烯树脂的VA含量为10-28％。具体地，上述所述的马来酸酐接枝EVA接枝率为1.5％。可以选用美国埃克森美孚公司的高接枝率EVA-g-MAH；当然也可以选用已有方法制备。具体地，上述所述的改性聚磷酸铵为硅烷偶联剂改性聚磷酸铵、季戊四醇改性聚磷酸铵中的一种。具体地，上述所述的功能化石墨烯通过如下方法制备：(1)将石墨烯碳置于体积比3:1的浓硫酸和浓硝酸的混酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理24h，然后用大量的去离子水清洗至中性，在用高锰酸钾溶液氧化处理12h，然后用大量的去离子水清洗至中性、80℃下真空干燥24-36h；(2)取(1)中干燥的产物，加入适量的二氧六环，超声1-2h，然后再氮气保护，冰水浴条件下搅拌1-2h，搅拌速度为300-500r/min，然后加入与石墨烯质量比为(5-1)：1的9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，搅拌溶解后，再加入占石墨烯质量5-10％的硅烷偶联剂KH-550，搅拌3-5h，搅拌速度为500-550r/min；(3)反应结束后，离心去除反应液，用四氢呋喃洗涤3-5次后离心，将离心后的产物在60℃下真空干燥24-36h，即得功能化石墨烯。具体地，上述所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼中的一种；发泡剂促进剂为氧化锌、硬脂酸锌中的一种。具体地，上述所述的润滑剂为气相二氧化硅和硅酮按质量比1：(3-5)组成。具体地，上述所述的增塑剂为环氧大豆油、对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种。具体地，上述所述的交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中的一种。进一步，一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：(1)将EVA树脂、马来酸酐接枝EVA、改性聚磷酸铵、功能化石墨烯、润滑剂、增塑剂和发泡剂促进剂在100-120℃下密炼10-15min，转速为50-100r/min；(2)向步骤(1)密炼后的混合物料中加入交联剂和发泡剂，继续密炼10-20min；将密炼后的物料在90-100℃下混炼出片；(3)将出片后的物料装模热压发泡，模具温度160-175℃，压力为15-20MPa，交联与发泡时间为15-20min，制得所述聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料。本专利技术具有的有益效果：本专利技术专利所具有的而技术优点主要体现在以下方面：(1)本专利技术的一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，选用较高接枝率为1.5％的马来酸酐接枝EVA树脂，不但具有优异的粘性，而且能增加各材料在EVA树脂中的相容性；改性聚磷酸铵通过与马来酸酐接枝EVA树脂良好的协同作用，使其在树脂中不易团聚，提高了改性聚磷酸铵分散性，从而有效提高了本专利技术的阻燃性能，也有利于体系发泡的均匀性和发泡倍率。(2)本专利技术的一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，改性石墨烯的表面含有大量活性基团，提高体系的界面结合力，从而增强体系的结合强度；DOPD改性石墨烯的加入，有利于减少改性聚磷酸铵的加入量；同时，在改性石墨烯的协同作用下，EVA复合材料初步降解后体系的交联密度和软化层进一步提高，能够在材料燃烧时生成无机炭化层，延长小分子向表面迁移，与聚磷酸铵协同作用，使碳层空隙密度增大，提高碳层膨胀程度，形成的隔氧膜表面致密，能够阻隔外部氧气进入，从而抑制燃烧，大大提高阻燃体系的氧指数。(3)本专利技术的一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，氧指数高，阻燃性能好，UL等级可以达到V-0，制备方法简便，容易实现，运行成本低，涉及的原料都是易得易加工的，适用于工业中的大规模生产。具体实施方式现在结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，其组成按照重量份数计算为：所述的乙烯-乙酸乙烯树脂的VA含量为20％。所述的马来酸酐接枝EVA接枝率为1.5％。所述的功能化石墨烯通过如下方法制备：(1)将石墨烯碳置于体积比3:1的浓硫酸和浓硝酸的混酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理24h，然后用大量的去离子水清洗至中性，在用高锰酸钾溶液氧化处理12h，然后用大量的去离子水清洗至中性、80℃下真空干燥24h；(2)取(1)中干燥的产物，加入适量的二氧六环，超声1h，然后再氮气保护，冰水浴条件下搅拌1h，搅拌速度为500r/min，然后加入与石墨烯质量比为5：1的9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，搅拌溶解后，再加入占石墨烯质量5％的硅烷偶联剂KH-550，搅拌3h，搅拌速度为500r/min；(3)反应结束后，离心去除反应液，用四氢呋喃洗涤5次后离心，将离心后的产物在60℃下真空干燥36h，即得功能化石墨烯。所述的润滑剂为气相二氧化硅和硅酮按质量比1:3组成。一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料的制备方法，具体包括如下步骤：(1)将EVA树脂、马来酸酐接枝EVA、改性聚磷酸铵、功能化石墨烯、润滑剂、增塑剂和发泡剂促进剂在120℃下密炼10min，转速为100r/min；(2)向步骤(1)密炼后的混合物料中加入交联剂和发泡剂，继续密炼20min；将密炼后的物料在90℃下混炼出片；(3)将出片后的物料装模热压发泡，模具温度160℃，压力为20MPa，交联与发泡时间为20mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，其特征在于：所述的阻燃材料的组成按照重量份数计算为：EVA树脂                  40~60份马来酸酐接枝EVA          5~15份改性聚磷酸铵             10~25份功能化石墨烯             5~10份发泡剂                   5~15份发泡剂促进剂             1~3份润滑剂                   5~10份增塑剂                   0.5~1份过氧化交联剂             0.1~0.5份。

【技术特征摘要】
1.一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，其特征在于：所述的阻燃材料的组成按照重量份数计算为：EVA树脂40~60份马来酸酐接枝EVA5~15份改性聚磷酸铵10~25份功能化石墨烯5~10份发泡剂5~15份发泡剂促进剂1~3份润滑剂5~10份增塑剂0.5~1份过氧化交联剂0.1~0.5份。2.如权利要求1所述的一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，其特征在于：所述的乙烯-乙酸乙烯树脂的VA含量为10-28%。3.如权利要求1所述的一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，其特征在于：所述的马来酸酐接枝EVA接枝率为1.5%。4.如权利要求1所述的一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，其特征在于：所述的改性聚磷酸铵为硅烷偶联剂改性聚磷酸铵、季戊四醇改性聚磷酸铵中的一种。5.如权利要求1所述的一种聚磷酸铵/石墨烯协同阻燃EVA发泡材料，其特征在于：所述的功能化石墨烯通过如下方法制备：（1）将石墨烯碳置于体积比3:1的浓硫酸和浓硝酸的混酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理24h，然后用大量的去离子水清洗至中性，在用高锰酸钾溶液氧化处理12h，然后用大量的去离子水清洗至中性、80℃下真空干燥24-36h；（2）取（1）中干燥的产物，加入适量的二氧六环，超声1-2h，然后再氮气保护，冰水浴条件下搅拌1-2h，搅拌速度为300-500r/min，然后加入与石墨烯质量比为（5-1）：1的9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，搅拌溶解后，再加入占石墨烯质量5-10%的硅烷偶联剂KH-550，搅拌3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶宇，仲崇盟，翁亚楠，
申请(专利权)人：常州碳润新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32