[发明专利]一种磷氮型无卤低烟阻燃EVA复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种磷氮型无卤低烟阻燃EVA复合材料的制备方法，是将有机膦酸溶解于蒸馏水中，在80~100℃下加入无机颗粒，搅拌反应6~10h后，过滤，用蒸馏水反复洗涤得到一次改性产物；再将一次改性产物与含氮化合物混合，在80~100℃下搅拌反应3~5 h，过滤，得到有机功能化的无机阻燃剂；将干燥的EVA颗粒与可膨胀石墨、有机功能化无机阻燃剂置于密炼机上混炼后于冷压机上压制成型，即得EVA复合材料。测试表明，EVA复合材料的氧指数可高达32.0，烟产量只有4.0 m²，具有很好的阻燃抑烟效果，而且复合材料仍能保持优良的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种无卤低烟阻燃EVA复合材料的制备方法，尤其涉及一种磷氮型无卤低烟阻燃EVA复合材料的制备方法，属于阻燃材料技术领域和高分子材料技术领域。

背景技术

乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）是一种热塑性高分子材料，因其具有质轻，耐老化性以及良好的抗冲击性和优异的电绝缘性能，而广泛应用于交通、建筑、家用电器等领域。但是EVA的极限氧指数（LOI）仅为18，属于易燃材料，在燃烧过程中放热量和发烟量大，并伴随着严重的熔融滴落现象，使火灾传播蔓延并释放有毒气体。因此制备无卤、低烟环保的阻燃型EVA材料已经成为一个重要的发展方向。

按阻燃元素种类，阻燃剂常分为卤系、有机磷系及卤-磷系、氮系、磷-氮系、锑系、无机磷系、硼系、钼系、金属氢氧化物等。前几类属于有机阻燃剂，后几类属于无机阻燃剂。其中，卤系阻燃剂有很高的阻燃效率，但是鉴于卤系阻燃剂在燃烧时会释放大量的烟雾以及有毒气体，严重地危害到了人类的健康和财产安全，所以逐渐被淘汰。为减少或者消除对环境的污染以及对人类的危害，无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂已成为人们追求的目标。无卤阻燃剂主要品种为磷系阻燃剂及金属氢氧化物，此外还有些含氮、硅等。金属氢氧化物主要包括氢氧化铝、氢氧化镁及改性材料如水滑石等，主要是通过受热时吸热分解冷却被阻燃的基质，使其温度降至维持燃烧所必须的温度以下，此外，在吸热分解的过程中产生的水蒸气以及其他不可燃气体能稀释气象中可燃物的浓度，热分解生成的残余物又可以作为有效的屏障，防止下层基质在热作用下进一步分解。但由于无机颗粒表面能高，极易聚集成团，同时与高聚物结合能力极差，易造成界面缺陷，致使高聚物的性能下降比较多，因此需要对其进行表面改性，在提高基体阻燃性的同时也提高了无机颗粒在基体中的分散性。

发明内容

本发明的目的是针对EVA在实际应用中存在的问题，提供一种磷氮型无卤低烟阻燃EVA复合材料的制备方法。

一、磷氮型无卤低烟阻燃EVA复合材料的制备

本发明制备磷氮型无卤低烟阻燃EVA复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）有机功能化无机阻燃剂的制备：将有机膦酸溶解于蒸馏水中，在80~100℃下加入无机颗粒，搅拌反应6~10h后，过滤，用蒸馏水反复洗涤得到一次改性产物；再将一次改性产物与含氮化合物混合，在80~100℃下搅拌反应3~5 h，过滤，得到有机功能化的无机阻燃剂；

其中，有机膦酸为二乙烯三胺五甲叉膦酸，苯基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、氨基三亚甲基膦酸；无机颗粒为粒径400~600 nm的氢氧化镁、氢氧化铝、坡缕石、水滑石或蒙脱土，且有机膦酸与无机微粒的质量比为1:1~6:1。含氮化合物为三聚氰胺、尿素、对苯二胺、聚乙烯亚胺等；含氮化合物与无机微粒的质量比为1:1~5:1。

为了提高复合材料的氧指数，提高阻燃剂与EVA的相容性，将合成的机功能化的无机阻燃剂在球磨机中以300~800 r/min的转速球磨1~3 h。

（2）磷氮型无卤低烟阻燃EVA复合材料的合成：将干燥的EVA颗粒与可膨胀石墨、上述制备的有机功能化无机阻燃剂置于密炼机，混合后在120~150 ℃下混炼10 min~30 min；然后于冷压机中，在150 ~180 ℃、8~10 MPa下压制成型，即得EVA复合材料。