[发明专利]氢氧化物硼酸锌与晶须协同阻燃乙烯-醋酸乙烯共聚物/低密度聚乙烯复合材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种氢氧化物、硼酸锌与晶须协同阻燃乙烯‑醋酸乙烯共聚物/低密度聚乙烯复合材料及其制备方法，该复合材料组成为：EVA/LDPE共混树脂100份；偶联剂2～3份；润滑剂2～4份；抗氧剂0.4～0.6份；阻燃剂A50～80份；阻燃剂B20～30份；阻燃剂A为氢氧化物与硼系阻燃剂组合物；阻燃剂B为硫酸钙晶须和碱式硫酸镁晶须的混合物，硫酸钙晶须的重量含量是碱式硫酸镁晶须的X倍，1＜X＜2；制备时，按上述配比配料，投入密炼机中进行混炼，混炼至140℃～150℃时出料并送入锥形喂料斗，经双螺杆挤出机熔融挤出，控制双螺杆挤出机的一区至十二区温度以及机头温度，冷切后得到成品；本发明复合材料在保证优异阻燃性能的基础上具有良好的力学性能，其工艺过程简洁，易实验工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种氢氧化物、硼酸锌与晶须协同阻燃EVA/LDPE复合材料，用于满足线缆、电气电子设备等领域对高效环保型阻燃复合材料的需求。本发明还涉及氢氧化物、硼酸锌与晶须协同阻燃EVA/LDPE复合材料的制备方法，属于工业用高分子材料制造领域。

背景技术

塑料、橡胶、合成纤维等高分子复合材料越来越广泛地应用于建材、电气电子、汽车、化工、交通等领域,但其易燃性阻碍了其应用发展。以卤系阻燃剂为主的传统有机阻燃剂具有与有机合成材料优异的相容性和阻燃效率，但卤系阻燃剂在材料燃烧时所释放的起阻燃作用的卤化氢不但有毒而且有腐蚀性。随着全球环境保护意识的增强、欧盟《关于报废电气电子设备指令》(WEEE)等全球各国环保法规的实施，无机阻燃剂因不会造成环境污染问题、赋予材料无毒性、无腐蚀性等优点，显示出强大竞争力和发展潜力，成为当今环保型阻燃剂的主要组成部分和开发重点。

聚乙烯乙酸乙烯酯/低密度聚乙烯(EVA/LDPE)共混物因良好的物理、加工性能和高电阻特性而广泛应用于电线电缆等工程领域，但其高脂肪烃的结构容易燃烧，无卤无机阻燃是当前重要的研究方向。氢氧化物无机填充型阻燃剂因其较好的环保、经济性和易于投入批量生产等优势而获得广泛的应用。常用的氢氧化铝(Aluminium trihydrate,ATH)、氢氧化镁(Magnesium hydride，MH)通过热分解吸收燃烧表面热量并释放结晶水稀释了聚合物材料在火焰区域产生的可燃性气体的浓度、其热解产物与聚合物基体燃烧产生的炭化产物结合产生致密的氧化层而阻止燃烧链式反应进行。但氢氧化物阻燃效率比较差，例如ATH的用量需要达到60wt.％或150phr(parts per hundreds of resin，表示每100份(以质量计)树脂添加的份数)以上才能达到需要的阻燃效果。ATH阻燃剂与基体相容性差而易导致粒子团聚，虽然对其表面改性或者在共混或螺杆挤出时加入分散剂、增容剂以促进与基体结合，但大量添加的微粉限制了高分子链运动，损害了断裂伸长率和拉伸强度(60％和9MPa以下)。如CN103865165B(一种低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料及其制备方法)中使用的填料型阻燃剂氢氧化铝、氢氧化镁以及三聚氰胺阻燃剂阻燃效率低，大添加量的阻燃剂严重降低了材料的力学性能，并且材料燃烧时的熔融滴落现象较为严重，材料燃烧时形成的隔绝炭层比较疏松。尽管采用纳米级别的氢氧化物可以减少其添加量并使复合材料获得良好的力学和阻燃性能，但纳米氢氧化物粉体制造成本居高不下,而且存在严重的团聚问题而在树脂基体中难以分散均匀,导致不能充分发挥其应有的优势，无法在规模化工业生产中获得应用。

我国硼资源丰富，硼阻燃剂具有优良的阻燃、低毒和抑烟特性，在一些领域具有无法替代的优越性，其中分子式为2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O的硼酸锌是目前最为常用的添加型硼系阻燃剂。硼酸锌为无规则或菱白色结晶或淡黄色粉末，相对密度为2.69，具有阻燃、成炭、抑烟、抑阴燃和防止生成熔滴等多种效能及优点，研究表明硼酸锌与氢氧化物等具有协同阻燃增效作用。然而，文献报道(王鹤,竺珠,赵树高,等.氢氧化铝和硼酸锌对乙烯-乙酸乙烯酯橡胶/丁腈橡胶共混胶阻燃性能的影响[J].合成橡胶工业,2012,35(5):392-395)指出共混胶中需要添加140份氢氧化镁时并用20份硼酸锌,其阻燃效果才达到最好。同样，大添加量的阻燃剂严重降低了材料的力学性能。