无卤阻燃复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种无卤阻燃复合材料及其制备方法，基于该复合材料的总重量计，其中包含１０％～４０％（重量）的聚乙烯，４．５％～２０％（重量）的弹性体、４０％～７０％（重量）的无卤阻燃剂，０．５％～１５％（重量）的阻燃协效剂和１％～５％（重量）的润滑剂，所述阻燃协效剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐和三聚氰胺高分子量磷酸盐中的一种或多种。所述制备方法包括将聚乙烯、弹性体、无卤阻燃剂、阻燃协效剂和润滑剂通过挤出机熔融复合而成。该无卤阻燃复合材料具有新型环保安全，阻燃性能优良，抗融滴效果好，韧性较好，成型加工性能优良等优点，可以达到ＵＬ－９４Ｖ－０（板厚为４ｍｍ）的阻燃级别，特别适合用来制备无卤阻燃铝塑复合板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，具体涉及一种用于制备铝塑复 合板的无卤阻燃复合聚合物材料及其制备方法。
技术介绍
铝塑复合板是一种新型建筑装饰材料，具有重量轻、强度好、表面平整、色彩丰富 艳丽、施工便捷等优点，广泛应用于飞机场、宾馆、车站、大型娱乐场所以及高档高层建筑物 的幕墙、室内外装修等场合，是现代建筑不可或缺的重要元素。当前，世界各国对建筑材料 安全性的要求越来越高，防火性能是安全性的一项最重要指标。但是目前常用的阻燃铝塑 复合板用聚合物复合材料为卤/锑阻燃聚乙烯或者是聚氯乙烯，这些材料在燃烧时会生成 大量有毒有腐蚀性的烟雾，易导致火灾现场的人员窒息死亡，同时腐蚀性气体对建筑物、设 备等有严重的破坏作用，不符合建筑材料环保产业政策要求和国际上建筑材料绿色化的发 展方向。阻燃铝塑复合板用聚合物复合材料的无卤化是当前研究的一个重点。德国的阿 鲁克邦、日本的三菱、美国的雷诺兹等都纷纷推出自己的难燃级、不燃级防火板，国内也在 此领域展开了研究。由于氢氧化镁、氢氧化铝等无卤阻燃剂的阻燃效率较低，通常需要添 加阻燃协效剂，常用的有聚磷酸铵(中国专利申请CN1445273A)、硝酸铜(中国专利申请 CN101280083A)等。而添加这些阻燃协效剂的铝塑复合板芯材虽然具有良好的阻燃性能，但 是聚磷酸铵、硝酸铜等都有一定的水溶性，特别是在潮湿的环境条件下易迁移至基材表面， 影响与铝板的粘结强度，甚至聚磷酸铵在加工时可能会出现脱氨现象，产生气泡，影响材料 的物理性能，同时使主链上有酸位，对铝板有腐蚀性，导致材料的成材率下降，制造总成本 上升。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种无卤阻燃聚合 物复合材料，该材料具有新型环保安全，阻燃性能优良，抗融滴效果好，韧性较好，成型加工 性能优良等优点，特别适合用来制备无卤阻燃铝塑复合板。本专利技术是通过如下技术方案实现的一种无卤阻燃复合材料，基于复合材料的总重量计，其中包含10% 40% (重量) 的聚乙烯，4. 5% 20% (重量)的弹性体、40% 70% (重量)的无卤阻燃剂，0.5% 15% (重量)的阻燃协效剂和 5% (重量)的润滑剂，所述阻燃协效剂选自三聚氰胺、 三聚氰胺氰尿酸盐和三聚氰胺高分子量磷酸盐中的一种或多种。在上述复合材料中，三聚氰胺高分子量磷酸盐可以选自三聚氰胺聚磷酸盐、三聚 氰胺焦磷酸盐和正磷酸二三聚氰胺中的一种或多种。优选地，阻燃协效剂的粒径为1 50 μ m0在上述复合材料中，聚乙烯可以选自低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的一种或多种。优选地，聚乙烯的熔融指数为2 20g/10分钟。在上述复合材料中，弹性体可以选自乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA，其醋酸乙烯的含 量可以为12% 46% (重量))、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EM)，以及聚烯烃与一元不饱和 酸、二元不饱和酸或马来酸酐(MAH)的接枝共聚物中的一种或多种。弹性体也可以选自热塑 性弹性体(TPE)，例如热塑性聚烯烃弹性体(POE)、热塑性橡胶弹性体(TPR)和热塑性硫化橡 胶弹性体(TPV)中的一种或多种。优选地，弹性体的熔融指数为5 250g/10分钟。在上述复合材料中，无卤阻燃剂可以为化学沉淀法或菱镁矿物法制备的氢氧化 镁，优选为粒径为1 50 μ m的化学沉淀法或菱镁矿物法制备的氢氧化镁粉体。在上述复合材料中，润滑剂可以选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡和氧 化聚乙烯蜡中的一种或多种。润滑剂被用来增加复合体系在熔融态的流动性，降低塑化过 程中的螺杆扭矩，同时确保挤出样条的表面光滑性。本专利技术还提供了包括上述复合材料的铝塑复合板。本专利技术还提供了上述复合材料的制备方法，该制备方法包括将聚乙烯、弹性体、无 卤阻燃剂、阻燃协效剂和润滑剂通过挤出机熔融复合而成。具体来说，上述制备方法包括以下步骤(1)按照所述重量百分比，先将部分或全部无卤阻燃剂、阻燃协效剂混合，再与余 下的组分混合；(2)采用挤出机将混合物挤出热切造粒；(3)冷却后筛分即可。在上述制备方法中，步骤(1)中的混合时间可以为1 15分钟，温度优选不超过 90 C。在上述制备方法中，步骤(2)可以为采用同向双螺杆挤出机将混合物塑炼均勻 后，再输送到大直径、小长径比的单螺杆挤出机上，经机头磨面热切造粒。其中，同向双螺杆 挤出机的温度可以为100 160°C;造粒温度可以为130 195°C，优选为145 175°C。优 选地，步骤(2)采用双阶密闭式侧向喂料挤出机，第一阶为高速同向双螺杆挤出机，第二阶 为低速单螺杆挤出机。其中，两者可以成垂直正交布置，混炼挤出，风冷热切造粒来制备阻 燃粒料。在上述制备方法中，优选地，步骤(3)采用二级旋风分离器冷却和振动筛分检。本专利技术采用的阻燃协效剂对阻燃效率较低的无卤阻燃剂，例如氢氧化镁具有良好 的阻燃协效作用，使阻燃效果更加突出，且可以减少阻燃剂总的添加量。此外，这些阻燃协 效剂，例如三聚氰胺聚磷酸盐等具有极低的水溶性，在潮湿的环境下不析出，而且阻燃材料 燃烧时，氢氧化镁受热分解生成的氧化镁具有较强的碱性催化作用，能与三聚氰胺聚磷酸 盐等阻燃协效剂充分作用，进一步促进阻燃剂与基材的作用，快速脱水、交联、成炭，实现良 好的协同阻燃效果。本专利技术制备的阻燃聚合物复合材料可以达到UL-94 V-0(板厚为4mm) 的阻燃级别，具有环保安全、热压粘结性能好、韧性较好等优点，同时其具有的理化性能和 加工性能满足铝塑复合板的生产工艺要求。具体实施例方式下面通过具体的实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术的阻燃聚合物复合材料制备方法的具体操作步骤大致如下第一步是将阻燃剂及阻燃协效剂的部分或全部按照配方的要求在高速混合机中 进行预混；第二步是与其余的组分混合均勻后，采用同向高速双螺杆挤出机在给定的温度及 工艺条件下塑炼均勻，再输送至大直径、小长径比的单螺杆挤出机上，经机头磨面热切造 粒；第三步是通过二级旋风分离器冷却，振动筛分检后包装。测试用样条在平板硫化机上165°C，25 30MPa条件下压板，并保压3 7分钟， 在冷压机上进行保压冷却至室温，在万能制样机上根据测试标准制备所需样条。本专利技术的无卤阻燃复合材料的基本技术性能指标为拉伸强度为9. 3 13. 2MPa, 弯曲强度为11 28. 9MPa，断裂伸长率为5 30%，缺口冲击强度为8. 3 14. 5KJ/m2，维 卡软化点为80 87°C，氧指数为36 40。本专利技术所述的垂直燃烧实验是按照GB/T2408-96进行测试的，样品尺 寸为125mmX 12. 5mmX4mm ；氧指数是按照GB/T2406-93进行测试的，样品尺寸为 85mmX IOmmX 3. 2mm。实施例1高密度聚乙烯(HDPE 7200)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA R5011)的添加重量占 总重量的百分比分别为22. 5%和13. 5%，其它组分的添加重量占总重量的百分比分别为 氢氧化镁55 %，三聚氰胺聚磷酸盐5 %，氧化聚乙烯蜡4 %。测试结果拉伸强度为12. 9MPa，断裂伸长率为15%，弯曲强度为14. 7MPa，缺口冲 击强度为10. 9KJ/m2，维卡软化点为81°C，垂直燃烧为V-O (4mm)，极限氧指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无卤阻燃复合材料，基于复合材料的总重量计，其中包含１０％～４０％（重量）的聚乙烯，４．５％～２０％（重量）的弹性体、４０％～７０％（重量）的无卤阻燃剂，０．５％～１５％（重量）的阻燃协效剂和１％～５％（重量）的润滑剂，所述阻燃协效剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐和三聚氰胺高分子量磷酸盐中的一种或多种。

【技术特征摘要】
一种无卤阻燃复合材料，基于复合材料的总重量计，其中包含10％～40％(重量)的聚乙烯，4.5％～20％(重量)的弹性体、40％～70％(重量)的无卤阻燃剂，0.5％～15％(重量)的阻燃协效剂和1％～5％(重量)的润滑剂，所述阻燃协效剂选自三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐和三聚氰胺高分子量磷酸盐中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述三聚氰胺高分子量磷酸盐选自 三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐和正磷酸二三聚氰胺中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述阻燃协效剂的粒径为1 50 μ m04.根据权利要求1至3中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述聚乙烯选自低密度 聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的一种或多种。5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述聚乙烯的熔融指数 为2 20g/10分钟。6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述弹性体选自乙 烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物，以及聚烯烃与一元不饱和酸、二元不饱和 酸或马来酸酐的接枝共聚物中的一种或多种。7.根据权利要求1至6中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述弹性体选自热塑性 弹性体，例如热塑性聚烯烃弹性体、热塑性橡胶弹性体和热塑性硫化橡胶弹性体中的一种 或多种。8.根据权利要求1至7中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述弹性体的熔融指数 为5 250g/10分钟。9.根据权利要求1至8中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂为化学 沉淀法或菱镁矿物法制备的氢氧化镁，优选为粒径...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜宏伟，靳晓雨，董亮亮，
申请(专利权)人：佛山市金戈消防材料有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]