本发明涉及环保材料
技术领域：
，特别涉及一种环保型阻燃PE材料及其制备方法。
背景技术：
：PE即聚乙烯，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能。同时，聚乙烯有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质腐蚀作用。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。聚乙烯可制成各种各样应用材料，尤其是包装材料的主要材料。其作为包装材料具有以下优点：聚乙烯抗多种有机溶剂、抗多种酸碱腐蚀，并且吸湿小，不须充分干燥。聚乙烯根据密度的不同可分为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。其中，高密度聚乙烯具有刚性、硬度和机械强度大，低温抗冲击性能好，抗应力开裂性好，耐磨性好，耐老化的特性。高密度聚乙烯树脂价格低廉、加工性能优异，物理及化学性能俱佳，同时对水等极性溶剂具有良好的阻隔性，因此高密度聚乙烯相比于中密度聚乙烯和低密度聚乙烯被更加广泛用于包装材料。但作为包装材料，聚乙烯具有遇火易燃的缺点，而许多应用场合需要其具有阻燃性。传统的阻燃聚乙烯材料的阻燃体系是采用溴锑阻燃体系，然而随着环境污染影响人类健康的问题已成为全球关注的焦点，溴锑阻燃体系在提供阻燃特性的同时所带来的环境危害极大的限制了聚乙烯材料的应用，所以开发一种环保型阻燃聚乙烯材料就显得尤为必要。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供一种环保型阻燃PE材料，通过采用特定的原料进行组合，配合特定的生产工艺，得到的环保型阻燃PE材料具备优异的阻燃性，且对环境友好，同时强度高，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种环保型阻燃PE材料，由下列重量份的原料制成：高密度聚乙烯65-75份、丙烯酸羟乙酯50-60份、亚磷酸三苯酯35-45份、聚偏氟乙烯30-40份、过氧化二异丙苯15-20份、马来酸酐12-18份、乙酸异丁酸蔗糖酯10-15份、异佛尔酮二异氰酸酯8-12份、凹凸棒土6-8份、膨胀珍珠岩5-7份、水合硼酸锌4-6份、二硼化钒4-6份、钛酸铝2-4份、竹炭粉2-4份、二硫代水杨酸1-3份、助剂3-5份、硅烷偶联剂3-5份。优选地，所述助剂由等质量的聚异丁烯和四氯化碳配比而成。优选地，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH792、硅烷偶联剂A187中的任意一种。所述的环保型阻燃PE材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将凹凸棒土、膨胀珍珠岩、水合硼酸锌、二硼化钒、钛酸铝、竹炭粉混合，放入球磨罐中，以200转/分的转速，在球磨机中球磨90分钟，得到粉末状混合物；（2）将过氧化二异丙苯、乙酸异丁酸蔗糖酯、异佛尔酮二异氰酸酯和步骤1的粉末状混合物共同加入到其重量30倍的浓度为75%的乙醇溶液中，超声分散25-35分钟，随后加入马来酸酐，磁力搅拌10分钟，抽滤，将抽滤后的产物在135-145℃下干燥4小时，送入马弗炉中，在660-680℃下煅烧3小时，冷却，得预处理混合物；（3）将高密度聚乙烯、丙烯酸羟乙酯、亚磷酸三苯酯、聚偏氟乙烯、二硫代水杨酸、助剂、硅烷偶联剂和步骤2的预处理混合物加入热混机中，以950转/分的速度进行高速混合，混合时间为20分钟，随后将混合物加入反应釜并于85℃搅拌1.5小时，随后用稀盐酸溶液将pH调节至5.0-5.5，再于90℃搅拌5-7小时，然后将pH调至中性并过滤，得改性混合料；(4)将步骤3的改性混合料注入模具中发泡得坯料；然后将坯料送入隧道式烘箱中，分段升温：在70-80℃下，反应18-20分钟；再在90-100℃下，反应12-15分钟；最后在120℃下熟化2-3小时；(5)将步骤4中熟化后的坯料送入双螺杆挤出机熔融挤出，挤出的产物经过循环水浴冷却和切粒，得到成品。优选地，所述步骤（2）中，超声分散的温度为60℃，超声功率为700W。优选地，所述步骤（5）中，双螺杆挤出机的温度控制为加料段125-135℃，熔融段175-185℃，均化段230-240℃，机头185-195℃，模口195-205℃，螺杆转速为45-55转/分。本发明与现有技术相比，其有益效果为：（1）本发明的环保型阻燃PE材料以高密度聚乙烯、丙烯酸羟乙酯、亚磷酸三苯酯、聚偏氟乙烯为主要成分，通过加入过氧化二异丙苯、马来酸酐、乙酸异丁酸蔗糖酯、异佛尔酮二异氰酸酯、凹凸棒土、膨胀珍珠岩、水合硼酸锌、二硼化钒、钛酸铝、竹炭粉、二硫代水杨酸、助剂、硅烷偶联剂，辅以球磨、超声、煅烧、热混、发泡、熟化、挤出等工艺，使得制备而成的环保型阻燃PE材料具备优异的阻燃性，且对环境友好，同时强度高，提升了材料应用水平。（2）本发明的环保型阻燃PE材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。实施例1按照重量份数准确称取高密度聚乙烯65份、丙烯酸羟乙酯50份、亚磷酸三苯酯35份、聚偏氟乙烯30份、过氧化二异丙苯15份、马来酸酐12份、乙酸异丁酸蔗糖酯10份、异佛尔酮二异氰酸酯8份、凹凸棒土6份、膨胀珍珠岩5份、水合硼酸锌4份、二硼化钒4份、钛酸铝2份、竹炭粉2份、二硫代水杨酸1份、助剂3份、硅烷偶联剂KH5503份。所述助剂由等质量的聚异丁烯和四氯化碳配比而成。（1）将凹凸棒土、膨胀珍珠岩、水合硼酸锌、二硼化钒、钛酸铝、竹炭粉混合，放入球磨罐中，以200转/分的转速，在球磨机中球磨90分钟，得到粉末状混合物；（2）将过氧化二异丙苯、乙酸异丁酸蔗糖酯、异佛尔酮二异氰酸酯和步骤1的粉末状混合物共同加入到其重量30倍的浓度为75%的乙醇溶液中，超声分散25分钟，超声分散的温度为60℃，超声功率为700W，随后加入马来酸酐，磁力搅拌10分钟，抽滤，将抽滤后的产物在135℃下干燥4小时，送入马弗炉中，在660℃下煅烧3小时，冷却，得预处理混合物；（3）将高密度聚乙烯、丙烯酸羟乙酯、亚磷酸三苯酯、聚偏氟乙烯、二硫代水杨酸、助剂、硅烷偶联剂KH550和步骤2的预处理混合物加入热混机中，以950转/分的速度进行高速混合，混合时间为20分钟，随后将混合物加入反应釜并于85℃搅拌1.5小时，随后用稀盐酸溶液将pH调节至5.0，再于90℃搅拌5小时，然后将pH调至中性并过滤，得改性混合料；(4)将步骤3的改性混合料注入模具中发泡得坯料；然后将坯料送入隧道式烘箱中，分段升温：在70℃下，反应18分钟；再在90℃下，反应12分钟；最后在120℃下熟化2小时；(5)将步骤4中熟化后的坯料送入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的温度控制为加料段125℃，熔融段175℃，均化段230℃，机头185℃，模口195℃，螺杆转速为45转/分，挤出的产物经过循环水浴冷却和切粒，得到成品制得的环保型阻燃PE材料的性能测试结果如表1所示。实施例2按照重量份数准确称取高密度聚乙烯70份、丙烯酸羟乙酯55份、亚磷酸三苯酯40份、聚偏氟乙烯35份、过氧化二异丙苯17份、马来酸酐15份、乙酸异丁酸蔗糖酯12份、异佛尔酮二异氰酸酯10份、凹凸棒土7份、膨胀珍珠岩6份、水合硼酸锌5份、二硼化钒5份、钛酸铝3份、竹炭粉3份、二硫代水杨酸2份、助剂4份、硅烷偶联剂KH7924份。所述助剂由等质量的聚异丁烯和四氯化碳配比而成。（1）将凹凸棒土、膨胀珍珠岩、水合硼酸锌、二硼化钒、钛酸铝、竹炭粉混合，放入球磨罐中，以200转/分的转速，在球磨机中球磨90分钟，得到粉末状混合物；（2）将过氧化二异丙苯、乙酸异丁酸蔗糖酯、异佛尔酮二异氰酸酯和步骤1的粉末状混合物共同加入到其重量30倍的浓度为75%的乙醇溶液中，超声分散30分钟，超声分散的温度为60℃，超声功率为700W，随后加入马来酸酐，磁力搅拌10分钟，抽滤，将抽滤后的产物在140℃下干燥4小时，送入马弗炉中，在670℃下煅烧3小时，冷却，得预处理混合物；（3）将高密度聚乙烯、丙烯酸羟乙酯、亚磷酸三苯酯、聚偏氟乙烯、二硫代水杨酸、助剂、硅烷偶联剂KH792和步骤2的预处理混合物加入热混机中，以950转/分的速度进行高速混合，混合时间为20分钟，随后将混合物加入反应釜并于85℃搅拌1.5小时，随后用稀盐酸溶液将pH调节至5.3，再于90℃搅拌6小时，然后将pH调至中性并过滤，得改性混合料；(4)将步骤3的改性混合料注入模具中发泡得坯料；然后将坯料送入隧道式烘箱中，分段升温：在75℃下，反应19分钟；再在95℃下，反应14分钟；最后在120℃下熟化2.5小时；(5)将步骤4中熟化后的坯料送入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的温度控制为加料段130℃，熔融段180℃，均化段235℃，机头190℃，模口200℃，螺杆转速为50转/分，挤出的产物经过循环水浴冷却和切粒，得到成品制得的环保型阻燃PE材料的性能测试结果如表1所示。实施例3按照重量份数准确称取高密度聚乙烯75份、丙烯酸羟乙酯60份、亚磷酸三苯酯45份、聚偏氟乙烯40份、过氧化二异丙苯20份、马来酸酐18份、乙酸异丁酸蔗糖酯15份、异佛尔酮二异氰酸酯12份、凹凸棒土8份、膨胀珍珠岩7份、水合硼酸锌6份、二硼化钒6份、钛酸铝4份、竹炭粉4份、二硫代水杨酸3份、助剂5份、硅烷偶联剂A1875份。所述助剂由等质量的聚异丁烯和四氯化碳配比而成。（1）将凹凸棒土、膨胀珍珠岩、水合硼酸锌、二硼化钒、钛酸铝、竹炭粉混合，放入球磨罐中，以200转/分的转速，在球磨机中球磨90分钟，得到粉末状混合物；（2）将过氧化二异丙苯、乙酸异丁酸蔗糖酯、异佛尔酮二异氰酸酯和步骤1的粉末状混合物共同加入到其重量30倍的浓度为75%的乙醇溶液中，超声分散35分钟，超声分散的温度为60℃，超声功率为700W，随后加入马来酸酐，磁力搅拌10分钟，抽滤，将抽滤后的产物在145℃下干燥4小时，送入马弗炉中，在680℃下煅烧3小时，冷却，得预处理混合物；（3）将高密度聚乙烯、丙烯酸羟乙酯、亚磷酸三苯酯、聚偏氟乙烯、二硫代水杨酸、助剂、硅烷偶联剂A187和步骤2的预处理混合物加入热混机中，以950转/分的速度进行高速混合，混合时间为20分钟，随后将混合物加入反应釜并于85℃搅拌1.5小时，随后用稀盐酸溶液将pH调节至5.5，再于90℃搅拌7小时，然后将pH调至中性并过滤，得改性混合料；(4)将步骤3的改性混合料注入模具中发泡得坯料；然后将坯料送入隧道式烘箱中，分段升温：在80℃下，反应20分钟；再在100℃下，反应15分钟；最后在120℃下熟化3小时；(5)将步骤4中熟化后的坯料送入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的温度控制为加料段135℃，熔融段185℃，均化段240℃，机头195℃，模口205℃，螺杆转速为55转/分，挤出的产物经过循环水浴冷却和切粒，得到成品制得的环保型阻燃PE材料的性能测试结果如表1所示。实施例4按照重量份数准确称取高密度聚乙烯65份、丙烯酸羟乙酯60份、亚磷酸三苯酯35份、聚偏氟乙烯40份、过氧化二异丙苯15份、马来酸酐18份、乙酸异丁酸蔗糖酯10份、异佛尔酮二异氰酸酯12份、凹凸棒土6份、膨胀珍珠岩7份、水合硼酸锌4份、二硼化钒6份、钛酸铝2份、竹炭粉4份、二硫代水杨酸1份、助剂5份、硅烷偶联剂KH7923份。所述助剂由等质量的聚异丁烯和四氯化碳配比而成。（1）将凹凸棒土、膨胀珍珠岩、水合硼酸锌、二硼化钒、钛酸铝、竹炭粉混合，放入球磨罐中，以200转/分的转速，在球磨机中球磨90分钟，得到粉末状混合物；（2）将过氧化二异丙苯、乙酸异丁酸蔗糖酯、异佛尔酮二异氰酸酯和步骤1的粉末状混合物共同加入到其重量30倍的浓度为75%的乙醇溶液中，超声分散35分钟，超声分散的温度为60℃，超声功率为700W，随后加入马来酸酐，磁力搅拌10分钟，抽滤，将抽滤后的产物在135℃下干燥4小时，送入马弗炉中，在680℃下煅烧3小时，冷却，得预处理混合物；（3）将高密度聚乙烯、丙烯酸羟乙酯、亚磷酸三苯酯、聚偏氟乙烯、二硫代水杨酸、助剂、硅烷偶联剂KH792和步骤2的预处理混合物加入热混机中，以950转/分的速度进行高速混合，混合时间为20分钟，随后将混合物加入反应釜并于85℃搅拌1.5小时，随后用稀盐酸溶液将pH调节至5.0，再于90℃搅拌7小时，然后将pH调至中性并过滤，得改性混合料；(4)将步骤3的改性混合料注入模具中发泡得坯料；然后将坯料送入隧道式烘箱中，分段升温：在70℃下，反应20分钟；再在90℃下，反应15分钟；最后在120℃下熟化2小时；(5)将步骤4中熟化后的坯料送入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的温度控制为加料段135℃，熔融段175℃，均化段240℃，机头185℃，模口205℃，螺杆转速为45转/分，挤出的产物经过循环水浴冷却和切粒，得到成品制得的环保型阻燃PE材料的性能测试结果如表1所示。对比例1按照重量份数准确称取高密度聚乙烯70份、丙烯酸羟乙酯55份、亚磷酸三苯酯40份、聚偏氟乙烯35份、过氧化二异丙苯17份、马来酸酐15份、乙酸异丁酸蔗糖酯12份、凹凸棒土7份、膨胀珍珠岩6份、水合硼酸锌5份、二硼化钒5份、钛酸铝3份、竹炭粉3份、助剂4份、硅烷偶联剂KH7924份。所述助剂由等质量的聚异丁烯和四氯化碳配比而成。（1）将凹凸棒土、膨胀珍珠岩、水合硼酸锌、二硼化钒、钛酸铝、竹炭粉混合，放入球磨罐中，以200转/分的转速，在球磨机中球磨90分钟，得到粉末状混合物；（2）将过氧化二异丙苯、乙酸异丁酸蔗糖酯和步骤1的粉末状混合物共同加入到其重量30倍的浓度为75%的乙醇溶液中，超声分散30分钟，超声分散的温度为60℃，超声功率为700W，随后加入马来酸酐，磁力搅拌10分钟，抽滤，将抽滤后的产物在140℃下干燥4小时，送入马弗炉中，在670℃下煅烧3小时，冷却，得预处理混合物；（3）将高密度聚乙烯、丙烯酸羟乙酯、亚磷酸三苯酯、聚偏氟乙烯、助剂、硅烷偶联剂KH792和步骤2的预处理混合物加入热混机中，以950转/分的速度进行高速混合，混合时间为20分钟，随后将混合物加入反应釜并于85℃搅拌1.5小时，随后用稀盐酸溶液将pH调节至5.3，再于90℃搅拌6小时，然后将pH调至中性并过滤，得改性混合料；(4)将步骤3的改性混合料注入模具中发泡得坯料；然后将坯料送入隧道式烘箱中，分段升温：在75℃下，反应19分钟；再在95℃下，反应14分钟；最后在120℃下熟化2.5小时；(5)将步骤4中熟化后的坯料送入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的温度控制为加料段130℃，熔融段180℃，均化段235℃，机头190℃，模口200℃，螺杆转速为50转/分，挤出的产物经过循环水浴冷却和切粒，得到成品制得的环保型阻燃PE材料的性能测试结果如表1所示。对比例2按照重量份数准确称取高密度聚乙烯65份、丙烯酸羟乙酯60份、亚磷酸三苯酯35份、聚偏氟乙烯40份、过氧化二异丙苯15份、马来酸酐18份、异佛尔酮二异氰酸酯12份、凹凸棒土6份、膨胀珍珠岩7份、二硼化钒6份、钛酸铝2份、竹炭粉4份、二硫代水杨酸1份、助剂5份、硅烷偶联剂KH7923份。所述助剂由等质量的聚异丁烯和四氯化碳配比而成。（1）将凹凸棒土、膨胀珍珠岩、二硼化钒、钛酸铝、竹炭粉混合，放入球磨罐中，以200转/分的转速，在球磨机中球磨90分钟，得到粉末状混合物；（2）将过氧化二异丙苯、异佛尔酮二异氰酸酯和步骤1的粉末状混合物共同加入到其重量30倍的浓度为75%的乙醇溶液中，超声分散35分钟，超声分散的温度为60℃，超声功率为700W，随后加入马来酸酐，磁力搅拌10分钟，抽滤，将抽滤后的产物在135℃下干燥4小时，送入马弗炉中，在680℃下煅烧3小时，冷却，得预处理混合物；（3）将高密度聚乙烯、丙烯酸羟乙酯、亚磷酸三苯酯、聚偏氟乙烯、二硫代水杨酸、助剂、硅烷偶联剂KH792和步骤2的预处理混合物加入热混机中，以950转/分的速度进行高速混合，混合时间为20分钟，随后将混合物加入反应釜并于85℃搅拌1.5小时，随后用稀盐酸溶液将pH调节至5.0，再于90℃搅拌7小时，然后将pH调至中性并过滤，得改性混合料；(4)将步骤3的改性混合料注入模具中发泡得坯料；然后将坯料送入隧道式烘箱中，分段升温：在70℃下，反应20分钟；再在90℃下，反应15分钟；最后在120℃下熟化2小时；(5)将步骤4中熟化后的坯料送入双螺杆挤出机熔融挤出，双螺杆挤出机的温度控制为加料段135℃，熔融段175℃，均化段240℃，机头185℃，模口205℃，螺杆转速为45转/分，挤出的产物经过循环水浴冷却和切粒，得到成品制得的环保型阻燃PE材料的性能测试结果如表1所示。将实施例1-4和对比例1-2的环保型阻燃PE材料分别进行防火等级试验、燃烧气体评价、拉伸试验、熔体流动测定这几项性能测试。表1 防火等级UL94燃烧产生气体环境评价拉伸强度（MPa）熔体流动速率（g/10min）实施例1V-0无有害气体30.72.6实施例2V-0无有害气体32.42.1实施例3V-0无有害气体31.92.4实施例4V-0无有害气体31.32.5对比例1V-1无有害气体24.83.3对比例2V-1无有害气体23.63.5本发明的环保型阻燃PE材料以高密度聚乙烯、丙烯酸羟乙酯、亚磷酸三苯酯、聚偏氟乙烯为主要成分，通过加入过氧化二异丙苯、马来酸酐、乙酸异丁酸蔗糖酯、异佛尔酮二异氰酸酯、凹凸棒土、膨胀珍珠岩、水合硼酸锌、二硼化钒、钛酸铝、竹炭粉、二硫代水杨酸、助剂、硅烷偶联剂，辅以球磨、超声、煅烧、热混、发泡、熟化、挤出等工艺，使得制备而成的环保型阻燃PE材料具备优异的阻燃性，且对环境友好，同时强度高，提升了材料应用水平。本发明的环保型阻燃PE材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3