[发明专利]一种阻燃低密度聚乙烯的膨胀型阻燃剂

说明书

本发明提供了一种阻燃低密度聚乙烯的膨胀型阻燃剂新配方。本发明的基本步骤是：利用赤泥为原料，首先对赤泥脱碱、焙烧、研磨，然后用硅烷偶联剂改性，得到改性赤泥；将改性赤泥(Si‑MRM)、聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)与低密度聚乙烯(LDPE)熔融共混，各成分的质量配比为：LDPE∶Si‑MRM∶APP∶PER∶MEL＝(60～70)∶(1～8)∶(15.37～20.14)∶(8.7～11.4)∶(4.93～6.46)，所制备获得的低密度聚乙烯复合材料氧指数达到29.0％以上，垂直燃烧等级达到UL94 V‑0级。本发明的优点是阻燃剂总添加量较低，与传统的膨胀型阻燃剂相比，所制备的复合材料所需阻燃剂成本降低5％～20％，并具有环保、高效的特点。

技术领域

本发明涉及低密度聚乙烯阻燃配方的设计、工业废渣的综合利用，是一种利用改性赤泥复配阻燃低密度聚乙烯的膨胀型阻燃剂新配方。

背景技术

低密度聚乙烯(LDPE)用于注塑制品、食品包装材料、医疗器具、药品、吹塑中空成型制品等，在农业、包装、电子电气、机械、汽车和日用杂品等方面有广泛的应用。但由于聚乙烯由碳、氢两种元素组成，这种化学结构使其很容易燃烧，且释放大量烟气和有毒气体。聚乙烯的易燃性不仅限制了其应用，直接或间接引起的火灾数量也不计其数。火灾不仅会造成巨大的经济损失，更为严重的是，燃烧过程中释放的热量、烟气和有毒气体会危及人的宝贵生命。

膨胀型阻燃剂(IFR)主要由聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)组成。其中APP在受热分解时可以产生一种不燃性酸，是酸源；而PER可以成炭，作为炭源；MEL分解时会释放氨气，是很好的气源。IFR添加到聚乙烯材料中，当材料遇到高温时可以较好的促进材料成炭，生成的炭层能较好的保护材料内部不受热的侵袭，从而起到阻燃作用。

但是传统的膨胀型阻燃剂由于添加量大，并且由于PER中的四个羟基活性较强，APP与PER较容易发生反应，降低材料性能。

为了较好的阻燃聚乙烯，人们想出了许多方法，如公开文献报道了一些相关的文献，经检索摘录如下：

①【题名】赤泥复配协同阻燃聚乙烯【作者】吴红应，李晓勇，杜建新等【机构】1.中国铝业有限公司河南分公司，2.北京理工大学材料科学与工程学院阻燃材料研究国家专业实验室【刊名】轻金属，2010，11【文摘】聚乙烯100，赤泥110，红磷15，硼酸锌20，氢氧化镁25，接枝PE12.5，垂直燃烧等级V-0，氧指数30.3％。

②【申请(专利)号】CN101624457A【名称】一种基于环保的赤泥复配协同阻燃聚乙烯【申请(专利权)人】北京理工大学。该方法是将赤泥粉碎研磨过400-1000目筛，与RP、ZB、乙烯-醋酸聚乙烯和接枝聚乙烯以及硅油熔融共混加工造粒，其中，聚乙烯30-35％，RM54-26％，协同阻燃剂10-21％，增溶剂5-14％，硅油1-4％。氧指数达30.3％，通过垂直燃烧等级UL-94V-0级。

③【题名】碱式碳酸镁阻燃低密度聚乙烯的性能研究【作者】张俊，胡珊，韩宏昌等【机构】中国地质大学材料科学与化学工程学院(武汉)【刊名】工程塑料应用，2011，08【文摘】采用改性剂对碱式碳酸镁进行表面改性，并将改性的碱式碳酸镁添加到低密度聚乙烯(LDPE)中，研究了碱式碳酸镁阻燃剂对LDPE性能的影响。结果表明，当阻燃剂的添加量为60％时，阻燃LDPE的拉伸强度为18.1MPa，弯曲强度为18.9MPa，弯曲弹性模量为1067.9MPa，冲击强度为10.4kJ/m²，氧指数为35％。