一种编织袋用可膨胀石墨阻燃聚乙烯材料

王仁龙 整理

一、概述

用作编织袋的材料有聚乙烯、聚丙烯等。聚乙烯树脂为无毒、无味的白色粉末或颗粒，吸水率低，具有良好的化学稳定性，电绝缘性。但是聚乙烯的力学性能一般，拉伸强度较低；抗氧化、抗紫外线性能不高，且聚乙烯阻燃性差，且在燃烧过程中容易产生熔滴，使得编织袋在生产和使用中存在安全隐患。常通过添加阻燃剂和填料增加聚乙烯的阻燃性和机械性能，且添加量很大(约为50 wt%)。可膨胀石墨是良好的阻燃剂，在燃烧过程中可以形成碳层；膨胀吸热降低体系温度；释放夹层中的酸根离子，促进脱水碳化，并能结合燃烧产生的自由基从而中断链反应，从而达到阻燃作用。但是可膨胀石墨在燃烧过程中形成的碳层呈膨胀状态，碳层致密性差，容易在热量对流中遭到破坏，脱落成“飞灰”，降低阻燃性能，且可膨胀石墨与聚乙烯的相容性较差，添加大量的可膨胀石墨，导致分散不均，会大大降低聚乙烯的机械性能，也会进一步降低阻燃性。

本文介绍了一种编织袋用可膨胀石墨阻燃聚乙烯材料，通过各物质相互配合，具有良好的阻燃性、抗冲击性，拉伸强度好。

二、技术方案

一种编织袋用可膨胀石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃剂15-20份，填料20-30份，抗紫外线剂1-2份，抗氧剂1-2份，相容剂1-3份，交联剂1-1.5份，润滑剂1-3份；其中，阻燃剂为改性可膨胀石墨和三聚氰胺。

在改性可膨胀石墨的制备过程中，将可膨胀石墨加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，升温至60-70℃，保温搅拌20-30 min，通入惰性气体，加入丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混匀，再加入过氧化二异丙苯，保温搅拌2-3 h，然后滴加丙烯酸丁酯，保温搅拌4-6 h，破乳，离心，洗涤沉淀，干燥得到改性可膨胀石墨。在改性可膨胀石墨的制备过程中，以1000-2000 r/min的速度保温搅拌20-30 min。丙烯酸丁酯在1 h以内滴加完毕。可膨胀石墨和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为100：3-5。可膨胀石墨、乙醇、丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺、过氧化二异丙苯、丙烯酸丁酯的重量比为10-15：100-200：1-2：15-20：0.1-0.3：15-20。

用水和乙醇洗涤沉淀。惰性气体为氮气、氩气。改性可膨胀石墨和三聚氰胺的重量比为1：0.8-1。填料为玄武岩纤维、炭黑、芳纶泊浆。玄武岩纤维、炭黑、芳纶泊浆的重量比为1-2：10-15：3-5。抗紫外线剂为紫外线吸收剂RMB。交联剂为过氧化二异丙苯。抗氧剂为抗氧剂1076。润滑剂为聚乙烯蜡。相容剂为马来酸酐接枝相容剂。

本技术的制备方法为：将聚乙烯、阻燃剂、填料、抗紫外线剂、抗氧剂、相容剂、交联剂、润滑剂共混，熔融，挤出成塑料布，并将塑料布裁剪成胚丝，将胚丝拉成扁丝备用。

三、有益效果

本技术先用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对可膨胀石墨进行处理，改善可膨胀石墨的分散性，然后与丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混匀，经过氧化二异丙苯作用，丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺发生共聚，并且包覆在可膨胀石墨的表面，再与丙烯酸丁酯共聚，增加共聚物的分子量，改善其与聚乙烯的相容性最终得到改性可膨胀石墨，大大改善可膨胀石墨在聚乙烯中的分散性，并且共聚物中含有镧、磷，可以增加共聚物的拉伸强度和抗冲击性能，与聚乙烯相互配合，能大大增加聚乙烯的拉伸强度和抗冲击性能，减少填料的用量；并且镧、磷元素包覆在可膨胀石墨表面，与可膨胀石墨相同作用，大大增加本技术的阻燃性能，降低阻燃剂的用量，并且在燃烧过程中生成的氧化镧可以附着在可膨胀石墨形成的碳层表面，增加碳层的致密性，从而防止“飞灰”的产生，进一步阻燃；三聚氰胺与改性可膨胀石墨以适宜比例协同作用，进一步增加本技术的阻燃性能，且阻燃剂的用量少；选用玄武岩纤维、炭黑、芳纶泊浆以适宜比例相互配合，再与改性可膨胀石墨协同作用，可以大大改善本技术的拉伸强度和抗冲击性能，且填料的用量少；炭黑、紫外线吸收剂RMB、抗氧剂1076相互配合，可以增加本技术的抗紫外线性能和抗氧化性能；聚乙烯蜡、马来酸酐接枝相容剂可以促进各物质均匀分散；通过上述各物质相互配合，具有良好的阻燃性、抗冲击性，拉伸强度好。

四、具体实施方式

实施例1

一种编织袋用可膨胀石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃剂15份，填料30份，抗紫外线剂1份，抗氧剂2份，相容剂1份，交联剂1.5份，润滑剂1份；其中，阻燃剂为改性可膨胀石墨和三聚氰胺。

实施例2

一种编织袋用可膨胀石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃剂20份，填料20份，紫外线吸收剂RMB 2份，抗氧剂1076 1份，马来酸酐接枝相容剂3份，过氧化二异丙苯1份，聚乙烯蜡3份；其中，阻燃剂为改性可膨胀石墨和三聚氰胺；

在改性可膨胀石墨的制备过程中，将可膨胀石墨加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，升温至60℃，以2000 r/min的速度保温搅拌20 min，通入氩气，加入丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混匀，再加入过氧化二异丙苯，保温搅拌2 h，然后在1 h以内滴加完丙烯酸丁酯，保温搅拌6 h，破乳，离心，用水和乙醇洗涤沉淀，干燥得到改性可膨胀石墨，可膨胀石墨和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为100：3，可膨胀石墨、乙醇、丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺、过氧化二异丙苯、丙烯酸丁酯的重量比为15：100：2：15：0.3：15。

实施例3

一种编织袋用可膨胀石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃剂16份，填料28份，紫外线吸收剂RMB 1.3份，抗氧剂1076 1.7份，马来酸酐接枝相容剂1.5份，过氧化二异丙苯1.4份，聚乙烯蜡1.5份；其中，阻燃剂为改性可膨胀石墨和三聚氰胺；

在改性可膨胀石墨的制备过程中，将可膨胀石墨加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，升温至70℃，以1000 r/min的速度保温搅拌30 min，通入氮气，加入丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混匀，再加入过氧化二异丙苯，保温搅拌3 h，然后在1 h以内滴加完丙烯酸丁酯，保温搅拌4 h，破乳，离心，用水和乙醇洗涤沉淀，干燥得到改性可膨胀石墨，可膨胀石墨和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为100：5，可膨胀石墨、乙醇、丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺、过氧化二异丙苯、丙烯酸丁酯的重量比为10：200：1：20：0.1：20；改性可膨胀石墨和三聚氰胺的重量比为1：0.8。填料为玄武岩纤维、炭黑、芳纶泊浆，其中，玄武岩纤维、炭黑、芳纶泊浆的重量比为2：10：5。

实施例4

一种编织袋用可膨胀石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃剂18份，填料22份，紫外线吸收剂RMB 1.7份，抗氧剂1076 1.3份，马来酸酐接枝相容剂2.5份，过氧化二异丙苯1.2份，聚乙烯蜡2.5份；其中，阻燃剂为改性可膨胀石墨和三聚氰胺；

在改性可膨胀石墨的制备过程中，将可膨胀石墨加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，升温至62℃，以1800 r/min的速度保温搅拌23 min，通入氩气，加入丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混匀，再加入过氧化二异丙苯，保温搅拌2.2 h，然后在1 h以内滴加完丙烯酸丁酯，保温搅拌5.5 h，破乳，离心，用水和乙醇洗涤沉淀，干燥得到改性可膨胀石墨，可膨胀石墨和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为100：3.5，可膨胀石墨、乙醇、丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺、过氧化二异丙苯、丙烯酸丁酯的重量比为13：120：1.8：16：0.25：16；

改性可膨胀石墨和三聚氰胺的重量比为1：1；填料为玄武岩纤维、炭黑、芳纶泊浆，玄武岩纤维、炭黑、芳纶泊浆的重量比为1：15：3。

实施例5

一种编织袋用可膨胀石墨阻燃聚乙烯材料，其原料按重量份包括：聚乙烯100份，阻燃剂17份，填料25份，紫外线吸收剂RMB 1.5份，抗氧剂1076 1.5份，马来酸酐接枝相容剂2份，过氧化二异丙苯1.3份，聚乙烯蜡2份；其中，阻燃剂为改性可膨胀石墨和三聚氰胺；

在改性可膨胀石墨的制备过程中，将可膨胀石墨加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，升温至65℃，以1500 r/min的速度保温搅拌25 min，通入氮气，加入丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺混匀，再加入过氧化二异丙苯，保温搅拌2.5 h，然后在1 h以内滴加完丙烯酸丁酯，保温搅拌5 h，破乳，离心，用水和乙醇洗涤沉淀，干燥得到改性可膨胀石墨，可膨胀石墨和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为100：4，可膨胀石墨、乙醇、丙烯酸镧、丙烯酸羟乙酯-苯基-二乙基磷酰胺、过氧化二异丙苯、丙烯酸丁酯的重量比为12：150：1.5：17：0.2：17；改性可膨胀石墨和三聚氰胺的重量比为1：0.9；填料为玄武岩纤维、炭黑、芳纶泊浆，其中，玄武岩纤维、炭黑、芳纶泊浆的重量比为1.5：12：4。

对照例1不加改性可膨胀石墨，其他同实施例5。对照例2不加填料和三聚氰胺，其他同实施例5。

检测实施例5对照例1-2的性能，结果如下：

项目 对照例1 对照例2 实施例5阻燃等级(厚度为1.6mm) V-2 V-1 V-0极限氧指数% 17.5 21.1 31.4拉伸强度MPa 68.3 40.7 90.6断裂伸长率% 47.6 58.9 44.4

由上表可以看出，经聚乙烯、改性可膨胀石墨、三聚氰胺和适宜的填料相互配合协同作用，使得本技术具有良好的阻燃性和拉伸强度。

本技术专利信息：

申请号：CN201910832913.2

申请日：2019.09.04

公开（公告）号：CN110591199A

公开（公告）日：2019.12.20

IPC分类号：C08L23/06；C08L77/10；C08L51/00；C08K13/06；C08K9/10；C08K3/04；C08K5/3492；C08K7/10；C08K5/134；C08K5/107