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防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料及其制备方法实施方式

2022/07/16135 作者:佚名
导读:《防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料及其制备方法》的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其中的氢氧化铝、氢氧化镁所采用的原料为天然矿石粉末或合成氢氧化铝、氢氧化镁的粉末,其粉末粒度为1500-5000目,当材料遇火燃烧时,这些阻燃剂开始吸热分解脱水,降低发热量和火焰温度、稀释助燃空气,分解生成的金属氧化物并在阻燃增效剂的作用下在材料表面形成一层坚固致密的保护层,起到绝热防护和成炭阻滴的作用,从而抑

《防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料及其制备方法》的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其中的氢氧化铝、氢氧化镁所采用的原料为天然矿石粉末或合成氢氧化铝、氢氧化镁的粉末,其粉末粒度为1500-5000目,当材料遇火燃烧时,这些阻燃剂开始吸热分解脱水,降低发热量和火焰温度、稀释助燃空气,分解生成的金属氧化物并在阻燃增效剂的作用下在材料表面形成一层坚固致密的保护层,起到绝热防护和成炭阻滴的作用,从而抑制燃烧,降低发烟量。

该发明的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其阻燃增效剂为水合硼酸锌或膨胀型阻燃剂或二者结合,水合硼酸锌的粉末粒度为1500-5000目。膨胀型阻燃剂包括作为酸源的脱水剂、作为碳源的成炭剂、作为气源的发泡剂;脱水剂为能在燃烧加热时原位生成酸的盐类,该盐类为聚磷酸铵等;成炭剂为富碳的多元醇化合物,该多元醇化合物为淀粉、季戊四醇等;发泡剂为含氮的多碳化合物,该含氮的多碳化合物为三聚氰胺、双氰胺等。水合硼酸锌为具有3个结晶水或5个结晶水的水合硼酸锌,水合硼酸锌受热脱去结晶水并使聚合物炭化,脱水过程降低发热量和火焰温度、稀释助燃空气,炭化层在板材表面形成保护层从而抑制燃烧。膨胀型阻燃剂燃烧时会在聚合物表面形成一层均匀的炭质泡沫层,此炭质泡沫层能起到隔热、隔氧、抑烟的作用。通过添加阻燃增效剂阻燃剂达到更好的阻燃效果。

该发明的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其熔体流动速率为0.2-10克/10分钟,适于挤出塑芯板材加工。

该发明的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料,其偶联剂为硅烷偶联剂,该硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三硅烷、γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基-三甲氧基硅烷、β-(3,4-氧撑环己基)-乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷,偶联剂的加入提高了阻燃剂和聚乙烯基材间界面的相容性。

该发明的具体实施方式中的实施例1至实施例54的各组分的重量配比的份数的数据见见表1-1至表1-9,用这些配方制备无卤阻燃聚乙烯芯层材料的方法的具体操作步骤基本相同,即具有以下步骤:

①将氢氧化铝、氢氧化镁分别用硅烷偶联剂进行表面预处理,在100℃-120℃温度条件下在高速捏合机中混合均匀,混合时间为10-15分钟,高速捏合机的转速为900转/分钟。

②将处理过的氢氧化铝、氢氧化镁与阻燃增效剂及配好重量的低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、乙烯和辛烯共聚物在高速捏合机中混合均匀,混合时间为15-25分钟,混合温度为80℃-120℃,高速捏合机的转速为900转/分钟。

③将混合好的物料由单螺杆喂料机定量输送至双螺杆挤出机,物料经双螺杆挤出机挤出。双螺杆挤出机挤出造粒温度为100℃-179℃,双螺杆挤出机转速为200转/分钟、电流为60安,单螺杆喂料机的转速为50转/分钟,电流为0.4安。

④对双螺杆挤出物料采用热切方式造粒而得到成品;或者使经双螺杆挤出机挤出成条状的物料经过水槽中的冷却水的冷却,再用切粒机切粒而得到成品。

表1-1

配方组成

实施例

1

2

3

4

5

6

低密度聚乙烯

20

15

25

16

16

15

线型低密度聚乙烯

17

16

15

15

16

20

乙烯和辛烯共聚物

5

8

12

6

7

10

氢氧化铝

30

40

30

35

30

34

氢氧化镁

12

10

10

15

10

10

硼酸锌

10

8

2

6

10

5

乙烯基三乙氧基硅烷

4

1

1

1

1

2

表1-2

配方组成

实施例

7

8

9

10

11

12

低密度聚乙烯

20

15

25

16

16

15

线型低密度聚乙烯

17

16

15

15

16

20

乙烯和辛烯共聚物

5

8

12

6

7

10

氢氧化铝

30

40

30

35

30

34

氢氧化镁

12

10

10

15

10

10

聚磷酸铵

13.5

8.5

12

10

9

11

季戊四醇

0.5

0.6

0.5

0.4

0.5

0.5

三聚氰胺

1

0.9

1

1.1

1

1

乙烯基三乙氧基硅烷

4

1

1

1

1

2

表1-3

配方组成

实施例

13

14

15

16

17

18

低密度聚乙烯

20

15

25

16

16

15

线型低密度聚乙烯

17

16

15

15

16

20

乙烯和辛烯共聚物

5

8

12

6

7

10

氢氧化铝

30

40

30

35

30

34

氢氧化镁

12

10

10

15

10

10

聚磷酸铵

13.5

8.5

12

10

9

11

季戊四醇

0.5

0.6

0.5

0.4

0.5

0.5

双氰胺

1

0.9

1

1.1

1

1

乙烯基三乙氧基硅烷

4

1

1

1

1

2

表1-4

配方组成

实施例

19

20

21

22

23

24

低密度聚乙烯

20

15

25

16

16

15

线型低密度聚乙烯

17

16

15

15

16

20

乙烯和辛烯共聚物

5

8

12

6

7

10

氢氧化铝

30

40

30

35

30

34

氢氧化镁

12

10

10

15

10

10

聚磷酸铵

13.5

8.5

12

10

9

11

淀粉

0.5

0.6

0.5

0.4

0.5

0.5

三聚氰胺

1

0.9

1

1.1

1

1

乙烯基三乙氧基硅烷

4

1

1

1

1

2

表1-5

配方组成

实施例

25

26

27

28

29

30

低密度聚乙烯

20

15

25

16

16

15

线型低密度聚乙烯

17

16

15

15

16

20

乙烯和辛烯共聚物

5

8

12

6

7

10

氢氧化铝

30

40

30

35

30

34

氢氧化镁

12

10

10

15

10

10

聚磷酸铵

13.5

8.5

12

10

9

11

淀粉

0.5

0.6

0.5

0.4

0.5

0.5

双氰胺

1

0.9

1

1.1

1

1

乙烯基三乙氧基硅烷

4

1

1

1

1

2

表1-6

配方组成

实施例

31

32

33

34

35

36

低密度聚乙烯

20

15

25

16

16

15

线型低密度聚乙烯

17

16

15

15

16

20

乙烯和辛烯共聚物

5

8

12

6

7

10

氢氧化铝

30

40

30

35

30

34

氢氧化镁

12

10

10

15

10

10

水合硼酸锌

8

2

6

5

10

4

聚磷酸铵

13

9

10

11

13.5

12

季戊四醇

0.5

0.6

0.5

0.4

0.5

0.5

三聚氰胺

1

0.9

1

1.1

1

1

乙烯基三乙氧基硅烷

4

1

1

1

1

2

表1-7

配方组成

实施例

37

38

39

40

41

42

低密度聚乙烯

20

15

25

16

16

15

线型低密度聚乙烯

17

16

15

15

16

20

乙烯和辛烯共聚物

5

8

12

6

7

10

氢氧化铝

30

40

30

35

30

34

氢氧化镁

12

10

10

15

10

10

水合硼酸锌

8

2

6

5

10

4

聚磷酸铵

13

9

10

11

13.5

12

季戊四醇

0.5

0.6

0.5

0.4

0.5

0.5

双氰胺

1

0.9

1

1.1

1

1

乙烯基三乙氧基硅烷

4

1

1

1

1

2

表1-8

配方组成

实施例

43

44

45

46

47

48

低密度聚乙烯

20

15

25

16

16

15

线型低密度聚乙烯

17

16

15

15

16

20

乙烯和辛烯共聚物

5

8

12

6

7

10

氢氧化铝

30

40

30

35

30

34

氢氧化镁

12

10

10

15

10

10

水合硼酸锌

8

2

6

5

10

4

聚磷酸铵

13

9

10

11

13.5

12

淀粉

0.5

0.6

0.5

0.4

0.5

0.5

三聚氰胺

1

0.9

1

1.1

1

1

乙烯基三乙氧基硅烷

4

1

1

1

1

2

表1-9

配方组成

实施例

49

50

51

52

53

54

低密度聚乙烯

20

15

25

16

16

15

线型低密度聚乙烯

17

16

15

15

16

20

乙烯和辛烯共聚物

5

8

12

6

7

10

氢氧化铝

30

40

30

35

30

34

氢氧化镁

12

10

10

15

10

10

水合硼酸锌

8

2

6

5

10

4

聚磷酸铵

13

9

10

11

13.5

12

淀粉

0.5

0.6

0.5

0.4

0.5

0.5

双氰胺

1

0.9

1

1.1

1

1

乙烯基三乙氧基硅烷

4

1

1

1

1

2

经过上述方法得到的防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料(粒料成品)的力学性能和阻燃性能检测数据为:拉伸强度(GB1040):12.5-19.6兆帕,弯曲强度(GB1042):9.5-18.5兆帕,断裂伸长率(GB/T2490):10.5-22.5%,密度(GB1033):1.29-1.40克/立方厘米,燃烧性能均达到FV-0级(GB4609-84),氧指数(GB2406-80)为30-34,熔体流动速率MFR(GB3682-83)为0.8-3.0克/10分钟。实施例1至实施例54的无卤阻燃聚乙烯芯层材料力学性能和阻燃性能具体数据见表2。

表2

实施例

检测项目

拉伸强度(兆帕)

弯曲强度(兆帕)

断裂伸长率(%)

氧指数

熔体流动速率(克/10分钟)

密度(克/立方厘米)

1

17.8

19.3

10.5

33.2

1.6

1.30

2

15.4

16.1

13.5

32.8

1.2

1.31

3

14.1

12.9

16.8

33.9

1.5

1.32

4

18.6

19.3

10.4

33.8

2.0

1.34

5

18.3

19.1

10.9

33.9

1.8

1.35

6

15.4

16.7

11.5

32.9

2.5

1.34

7

16.6

17.4

12.0

32.1

2,3

1.32

8

15.9

16.4

14.3

32.5

2.6

1.33

9

15.3

16.1

16.8

31.8

2.7

1.31

10

17.9

17.9

13.5

33.7

2.6

1.32

11

18.3

17.3

12.6

33

2.7

1.31

12

17.6

16.8

14.1

33.1

1.9

1.34

13

17.3

16.4

15.1

33.2

1.0

1.34

14

16.8

15.4

16.6

33.2

1.3

1.34

15

15.9

15.1

18.3

33.5

2.0

1.33

16

17.3

16.5

13.6

32.7

1.8

1.32

17

16.3

16.0

14.7

32.8

0.9

1.34

18

17

15.9

16.1

32.8

2.4

1.32

19

19.1

18.5

15.4

32.5

2.8

1.33

20

18.6

17.3

13.8

32.7

3.0

1.34

21

17.9

17.1

15.1

31.6

2.6

1.30

22

16.9

15.8

16.3

32.5

2.7

1.33

23

16.8

15.8

17.5

31.9

2.4

1.32

24

18.7

17.5

16.5

32.7

2.3

1.32

25

19

18.3

1.5.6

33.7

2.4

1.35

26

17.8

16.8

17.3

31.5

2.5

1.32

27

17.9

17.1

15.1

32.1

2.1

1.32

28

18.2

17.5

16.3

32.1

2,6

1.31

29

16.8

16.1

17.8

30.9

2.8

1.33

30

16.3

16.1

18.6

32.6

2.4

1.32

31

19.1

18.5

15.4

32.7

2.1

1.33

32

18.8

17.3

16.4

33.1

2.5

1.34

33

17.8

16.9

18.0

32.1

2.2

1.31

34

17.1

16.7

18.3

32.3

2.1

1.32

35

16.9

16.3

18.1

32.0

2.3

1.33

36

17.2

16.5

19.5

32.4

1.9

1.33

37

18.5

16.9

18.1

31.6

2.0

1.32

38

17.6

17

18.6

32.1

1.7

1.33

39

16.8

16.1

19.3

32

1.6

1.33

40

18.6

18

16.3

31.8

1.5

1.32

41

18.6

18

16.9

32

1.9

1.32

42

18.2

17.8

17.6

32.3

2.3

1.33

43

17.6

16.8

14.1

33.1

2.1

1.34

44

17.1

16.6

15.8

30.8

1.9

1.31

45

16.9

15.8

16.9

32.4

1.8

1.32

46

18.7

18.1

18.5

31.8

1.9

1.30

47

17.6

16.8

14.1

33.5

2.1

1.34

48

15.9

16.4

14.3

32.6

1.2

1.33

49

19.6

18.0

15.6

33

1.4

1.33

50

18.1

17.6

16.8

33.6

1.8

1.34

51

17.3

17.1

17.1

30.9

1.7

1.3

52

18.8

17.5

18.9

31.9

2.6

1.32

53

17.6

16.4

18.1

32.9

2.0

1.33

54

16.9

15.3

18.5

31.7

2.5

1.31

对上述防火铝塑板用无卤阻燃聚乙烯芯层材料(粒料)进行干燥处理后(对于热切方式造粒而得到成品则不需要干燥),将芯层材料的粒料放在挤出板材机组的生产线上进行塑芯板材的挤出成型,得到一定厚度的无卤阻燃聚乙烯板材,将成型的无卤阻燃聚乙烯板材与涂装铝板在复合机上进行复合,得到防火铝塑复合板材。对该板材按照国家有关标准进行检测,其燃烧性能指标为:燃烧剩余长度最小值(GB/T8625-88):250-660毫米,燃烧剩余长度平均值(GB/T8625-88):355-686毫米,平均烟气温度(GB/T8625-88):104-125℃,焰尖高度(GB/T8626-88):15-25毫米,烟密度等级(GB/T8627-1999):2-45。实施例1至实施例54的芯层材料所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据见表3。检测评价标准为:

A级:燃烧剩余长度最小值≥150毫米、燃烧剩余长度平均值≥350毫米、烟气温度≤125℃、焰尖高度≤150毫米、烟密度等级≤15。

B1级:燃烧剩余长度最小值>0毫米、燃烧剩余长度平均值≥150毫米、烟气温度≤200℃、焰尖高度≤150毫米、烟密度等级≤75。

表3

实施例

检测项目

燃烧剩余长度最小值(毫米)

燃烧剩余长度平均值(毫米)

烟气温度(℃)

焰尖高度(毫米)

烟密度等级

1

390

425

112

12

12

2

420

510

106

15

38

3

430

490

105

15

26

4

480

510

104

15

31

5

530

510

112

19

8

6

560

530

106

15

15

7

521

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490

114

15

29

实施例55至实施例108

实施例55与实施例1相对应,实施例56与实施例2相对应,依此类推,直到实施例108与实施例54相对应,实施例55至实施例108的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为乙烯基三硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。

实施例108至实施例162

实施例108与实施例1相对应,实施例109与实施例2相对应,依此类推,直到实施例162与实施例54相对应,实施例108至实施例162的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。

实施例163至实施例216

实施例163与实施例1相对应,实施例164与实施例2相对应,依此类推,直到实施例216与实施例54相对应,实施例163至实施例216的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为γ-胺丙基三乙氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。

实施例217至实施例270

实施例217与实施例1相对应,实施例218与实施例2相对应,依此类推,直到实施例270与实施例54相对应,实施例217至实施例270的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为N-β-(胺乙基)-γ-胺丙基-三甲氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。

实施例271至实施例324

实施例271与实施例1相对应,实施例272与实施例2相对应,依此类推,直到实施例324与实施例54相对应,实施例271至实施例324的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为β-(3,4-氧撑环己基)-乙基三甲氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。

实施例325至实施例378

实施例325与实施例1相对应,实施例326与实施例2相对应,依此类推,直到实施例378与实施例54相对应,实施例325至实施例378的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。

实施例379至实施例432

实施例379与实施例1相对应,实施例380与实施例2相对应,依此类推,直到实施例432与实施例54相对应,实施例379至实施例432的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为γ-脲丙基三乙氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。

实施例433至实施例486

实施例433与实施例1相对应,实施例434与实施例2相对应,依此类推,直到实施例486与实施例54相对应,实施例433至实施例486的其余部分与相应实施例相同,不同之处在于:所采用的偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。这些实施例所得到的芯层材料的力学性能和阻燃性能数据与相应实施例的相应数据基本相同,芯层材料的所制得的防火铝塑板的具体燃烧性能数据与相对应实施例的相应数据基本相同。

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