專利名稱：不可燃的聚烯烴樹脂組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及不可燃的聚烯烴樹脂組合物，尤其是包括聚乙烯樹脂、乙烯乙酸乙烯酯樹脂、無機(jī)氫氧化物阻燃劑和納米粘土的不可燃的聚烯烴樹脂組合物，與常規(guī)的不可燃聚烯烴樹脂組合物相比，通過另外使用納米粘土和降低含量的無機(jī)氫氧化物阻燃劑，改進(jìn)了樹脂的可加工性、產(chǎn)品的撓性和因降低的比重導(dǎo)致的不噴濺性，同時(shí)維持或改進(jìn)不燃性。
背景技術(shù)：
不可燃的聚烯烴樹脂組合物及其模塑制品，由于樹脂組合物的特征，即不燃性，因此當(dāng)火焰爆發(fā)時(shí)，通常導(dǎo)致滅火或抑制火焰擴(kuò)散。為了賦予基本上可燃的聚烯烴樹脂組合物不燃性，鹵素類阻燃劑常規(guī)地主要用到樹脂組合物上，然而，對使用含鹵素的阻燃劑的限制愈加擴(kuò)大，這是因?yàn)榘êu素阻燃劑的不可燃樹脂組合物在火焰中具有產(chǎn)生有毒氣體的嚴(yán)重問題，其中該氣體可引起暴露于其下的那些人們負(fù)面的健康影響。在這種情況下，作為可供替代的方案，對含磷阻燃劑或無機(jī)氫氧化物阻燃劑的不可燃的聚烯烴樹脂組合物具有快速的增加需求。
與此同時(shí)，磷阻燃劑，尤其基于磷酸酯化合物的磷阻燃劑，當(dāng)在聚烯烴樹脂組合物中使用時(shí)，劣化樹脂組合物的物理性能和耐熱性，因此不適于用作可賦予聚烯烴樹脂組合物不燃性的添加劑。
因此，最近研究并開發(fā)了各種技術(shù)，這些技術(shù)使用無機(jī)氫氧化物阻燃劑，尤其氫氧化鋁或氫氧化鎂加入到聚烯烴樹脂組合物中(參見，韓國注冊專利Nos.375665、385369和391966，和韓國專利特開申請No.2001-83534)。在上述技術(shù)中，氫氧化鋁和/或氫氧化鎂加入到聚烯烴樹脂組合物中，用以賦予不燃性，和也以特定比例使用具有特定組成的增容劑，以防止因添加無機(jī)阻燃劑導(dǎo)致的樹脂可加工性和產(chǎn)品撓性的劣化。
然而，使用無機(jī)氫氧化物阻燃劑的所述技術(shù)牽涉諸如高的生產(chǎn)成本和復(fù)雜工藝之類的問題，因?yàn)樗鼈円筮^量使用無機(jī)阻燃劑，用以獲得所需程度的不燃性，且要求額外使用增容劑。
與此同時(shí)，納米粘土，一種用于汽車內(nèi)部或外部拋光材料、電子部件、包裝材料、飛機(jī)部件等的材料，正處于為其開發(fā)而進(jìn)行的活躍的研究中。納米粘土(它是一種具有納米級厚度的薄層材料)，可顯著改進(jìn)各種性能，其中包括強(qiáng)度、耐熱性、氣體阻擋性能等。作為目前已知的技術(shù)，具有使用添加納米粘土用以賦予橡膠組合物熱穩(wěn)定性和耐磨性的那些，或使用納米粘土以及磷阻燃劑用以賦予其中要求高模量和強(qiáng)度的合成樹脂產(chǎn)品，如聚碳酸酯樹脂或ABS樹脂阻燃性的那些(參見韓國專利特開申請Nos.2002-47892和2002-27701)。
那些技術(shù)可合適地用到輪胎橡膠組合物和聚碳酸酯樹脂或ABS樹脂上，然而，當(dāng)用到聚烯烴樹脂組合物上時(shí)，它們將引起樹脂可加工性、產(chǎn)品撓性等方面的問題。
因此，仍需要開發(fā)不可燃的聚烯烴樹脂組合物，在沒有使用含鹵素的阻燃劑的情況下，它可提供所需程度的不燃性，且同時(shí)提供優(yōu)良的樹脂可加工性和撓性、產(chǎn)品撓性等。
發(fā)明目的本發(fā)明旨在解決常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)的問題，并提供不可燃的聚烯烴樹脂組合物，在沒有使用含鹵素的阻燃劑的情況下，它具有所需程度的不燃性和不噴濺性，且具有優(yōu)良的樹脂可加工性和撓性，以便可直接用到典型的擠塑工藝上并形成具有優(yōu)良撓性的模塑制品。
發(fā)明詳述根據(jù)本發(fā)明，提供一種不可燃的聚烯烴樹脂組合物，它包括25-40wt％聚乙烯樹脂，1-10wt％乙烯乙酸乙烯酯樹脂，48-65wt％無機(jī)氫氧化物阻燃劑和2-10wt％的納米粘土。
在本發(fā)明的不可燃的聚烯烴樹脂組合物中使用的聚乙烯樹脂優(yōu)選密度為0.89-0.96g/cm3，和熔體指數(shù)(MI)(按照ASTM 1238測定，于190℃加載2.16Kg)為4-40g/10min，且在組合物中優(yōu)選以25-40wt％的用量使用它。當(dāng)含量小于25wt％時(shí)，可能不會(huì)充分獲得樹脂組合物的撓性，結(jié)果變得難以應(yīng)用該組合物到擠塑工藝上，而當(dāng)含量超過40wt％時(shí)，由于聚乙烯的可溶性導(dǎo)致樹脂組合物的不燃性急劇下降。
對于在本發(fā)明的不可燃的聚烯烴樹脂組合物中使用的乙烯乙酸乙烯酯來說，優(yōu)選具有10-27wt％的乙酸乙烯酯含量的那些，和該樹脂優(yōu)選以1-10wt％的用量用于不可燃的聚烯烴樹脂組合物中。當(dāng)乙烯乙酸乙烯酯樹脂的含量小于1wt％時(shí)，出現(xiàn)問題，結(jié)果樹脂組合物的撓性變得不足，在樹脂組合物內(nèi)所添加的阻燃劑和納米粘土的分散變得不均勻，和當(dāng)該樹脂組合物被用于粘著到鋁板等上時(shí)，對該板的粘合性不足。然而，當(dāng)乙烯乙酸乙烯酯樹脂的含量超過10wt％時(shí)，出現(xiàn)樹脂組合物的不燃性和不噴濺性的急劇下降問題。
對于包含在本發(fā)明的不可燃的聚烯烴樹脂組合物內(nèi)的無機(jī)氫氧化物阻燃劑，可用作添加劑賦予組合物阻燃性或不燃性的無機(jī)氫氧化物毫無限制地是可接受的，和優(yōu)選選自氫氧化鋁、氫氧化鎂及其混合物，其中優(yōu)選以48-65wt％的用量在本發(fā)明的不可燃的聚烯烴樹脂組合物中使用氫氧化物阻燃劑。當(dāng)含量小于48wt％時(shí)，不可能獲得所需程度的不燃性。而當(dāng)它大于65wt％時(shí)，由于過量的無機(jī)材料導(dǎo)致樹脂的可加工性和撓性劣化，結(jié)果加工負(fù)載增加，這使得擠塑加工和連續(xù)加工非常困難。
優(yōu)選無機(jī)氫氧化物阻燃劑的粒度在約0.5-25微米范圍內(nèi)。當(dāng)平均粒度在小于約0.5微米范圍內(nèi)時(shí)，它引起產(chǎn)率下降，這是由于增加的擠塑加工負(fù)載所致，而當(dāng)粒度在大于約25微米范圍內(nèi)時(shí)，所添加的氫氧化物阻燃劑的表面積變得較低，結(jié)果在樹脂組合物內(nèi)，與樹脂的粘合力變得不足，從而最終劣化樹脂組合物的不燃性。
包含在本發(fā)明的不可燃的聚烯烴樹脂組合物內(nèi)的納米粘土，用于賦予本發(fā)明的樹脂組合物不燃性和不噴濺性的目的。與常規(guī)技術(shù)相比，添加納米粘土使所述無機(jī)氫氧化物阻燃劑的使用量下降，因此有助于改進(jìn)樹脂組合物的可加工性和撓性。對于納米粘土，沒有特別限制，只要它是納米級的粘土即可，這種粘土可合適地用作賦予樹脂組合物阻燃性或不燃性和不噴濺性的添加劑，但它優(yōu)選是選自蒙脫土、鋰蒙脫石、滑石粉、囊脫石、貝得石、蛭石和多水高嶺石。鑒于樹脂組合物的可加工性、撓性、阻燃性或不燃性和不噴濺性，優(yōu)選納米粘土具有5-30埃的基本間距，5-15微米的粒度，和1.5-2.5g/cm3的密度。
此外，納米粘土優(yōu)選是用胺化合物有機(jī)改性的那些。納米粘土的有機(jī)改性是一種傳統(tǒng)表面處理粘土方法，其中通過用胺化合物如烷基胺化合物處理納米粘土，納米粘土的表面上的金屬陽離子進(jìn)行有機(jī)陽離子交換。當(dāng)納米粘土被有機(jī)改性時(shí)，其極性和因此疏水度下降，結(jié)果它可更平滑地與具有高的親脂性的樹脂組分混合，于是納米粘土可更有效地分散在樹脂組合物內(nèi)。
優(yōu)選在本發(fā)明的不可燃的聚烯烴樹脂組合物內(nèi)以2-10wt％的用量使用納米粘土，優(yōu)選有機(jī)改性的納米粘土。當(dāng)納米粘土的含量小于2wt％時(shí)，不可能獲得所需程度的不燃性和不噴濺性，而當(dāng)含量大于10wt％時(shí)，樹脂的可加工性和撓性劣化。
不可燃的聚烯烴樹脂組合物可進(jìn)一步包括滑石。優(yōu)選以1-15wt％的用量使用滑石(可以是在制備復(fù)雜材料中常規(guī)使用的那些)用以施加給組合物額外的不燃性。當(dāng)含量小于1wt％時(shí)，預(yù)計(jì)得不到額外使用滑石的效果，而當(dāng)含量大于15wt％時(shí)，樹脂的可加工性劣化。
除了以上所述的組分以外，本發(fā)明的不可燃的聚烯烴樹脂組合物還可任選地包括不干擾本發(fā)明目的范圍內(nèi)的在制備聚烯烴樹脂組合物中常規(guī)使用的各種添加劑，例如抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、硬脂酸鋅(Zn-St)等。
可通過以下給出的例舉方法，制備本發(fā)明的不可燃的聚烯烴樹脂組合物。將以上所述的組合物中的每一組分以特定比例引入到熔體混合器內(nèi)，根據(jù)組成比，在100℃下在熔體內(nèi)捏合10-30分鐘，并在160-200℃下通過擠塑機(jī)造粒，以提供粒料形式的不可燃的聚烯烴樹脂組合物。
由于本發(fā)明的不可燃的聚烯烴樹脂組合物具有優(yōu)良的可加工性和撓性，因此它可廣泛用于通過使用常規(guī)的聚烯烴樹脂組合物加工方法，如T形模頭擠塑等，制備復(fù)雜面板的芯材料，所述復(fù)雜面板具有多層結(jié)構(gòu)，如金屬/粘合層/不可燃的聚烯烴樹脂組合物層、鋁/粘合層/不可燃的聚烯烴樹脂組合物層/粘合層/鋁、玻璃/粘合層/不可燃的聚烯烴樹脂組合物層和鋁/粘合層/不可燃的聚烯烴樹脂組合物層/粘合層/金屬；建筑物的內(nèi)部拋光材料用片材；市政工程結(jié)構(gòu)材料用復(fù)雜面板材料；等等。
下文參考下述實(shí)施例和對比例進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明，然而，這些實(shí)施例僅僅以例舉的目的提供，決不限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例實(shí)施例1-7和對比例1-4對于每一實(shí)施例和對比例，將表1所列出的具有特定比的特定組分引入到熔體混合器中，在熔體內(nèi)在100℃下捏合約20分鐘，和通過單螺桿擠出機(jī)(50mmψ)，在160-200℃下造粒，從而獲得粒料形式的本發(fā)明的不可燃的聚烯烴樹脂組合物。所得樹脂組合物制成3mm厚的片材，并通過使用粘合膜，用0.5mm厚度的鋁板加熱，從而獲得總厚度為4mm的鋁制復(fù)合面板作為測試燃燒性能的試樣。
為了測試燃燒性能，根據(jù)KS F 2271中規(guī)定的方法，對實(shí)施例和對比例中制備的每一樣品分別進(jìn)行表面試驗(yàn)、添加試驗(yàn)和煙霧毒性試驗(yàn)，用以評估不燃性的可接受度，并通過肉眼觀察燃燒過程，進(jìn)一步評估不噴濺性。下表1示出了對于燃燒性能和不噴濺性觀察的評估結(jié)果。
此外，為了評估可加工性，測量在對應(yīng)于每一實(shí)施例和對比例的擠塑過程中，施加到單螺桿擠出機(jī)上的每一負(fù)載，和所測量的負(fù)載用作可加工性評估的指數(shù)。在表1的可加工性一行中列出了在擠出機(jī)(安培，A)上的測量負(fù)載結(jié)果。負(fù)載越小，可加工性越好。
為了評估撓性，通過使用分別對應(yīng)于實(shí)施例和對比例的每一粒化的不可燃的聚烯烴樹脂組合物，制備試樣(3×20×120mm)。采用彎板機(jī)(由Instron corp.制造)，通過以60mm/min的速度施加到其中心上的力，使每一樣品彎曲，和當(dāng)達(dá)到彎曲極限時(shí)，測量曲率半徑。在表1的撓性一行中列出了在彎曲極限時(shí)所測量的半徑曲率(mmR)的結(jié)果。曲率半徑越小，撓性越好。
表1

備注)PE聚乙烯樹脂(產(chǎn)品名610A，由Samsung-Atofina制造，密度為0.92g/cm3，MI4g/10min)EVA乙烯乙酸乙烯酯樹脂(產(chǎn)品名210F，由Samsung-Atofina制造，乙酸乙烯酯含量21wt％)Al(OH)3氫氧化鋁Mg(OH)2氫氧化鎂(Kisuma 5B，由日本的Kyowa corp.制造)納米粘土有機(jī)蒙脫土(Cloisite 10A，由Southern clay productscorp.制造；基本間距為約19埃，粒度為約5-10微米，密度為約1.9g/cm3)在表面試驗(yàn)中，添加試驗(yàn)和煙霧毒性試驗(yàn)-o可接受，x不可接受不噴濺性-o不噴濺，x噴濺根據(jù)表1所示的結(jié)果看出，通過包括納米粘土，盡管與對比例1相比，無機(jī)氫氧化物阻燃劑的含量下降，但本發(fā)明實(shí)施例的聚烯烴樹脂組合物具有改進(jìn)的不燃性。
此外，在對比例2的樹脂組合物中，即使通過包括納米粘土，不燃性得到改進(jìn)，但由于過量的無機(jī)氫氧化物阻燃劑導(dǎo)致可加工性和撓性下降。
在對比例3和4的樹脂組合物中，通過使用降低量的無機(jī)氫氧化物阻燃劑和增加量的聚烯烴樹脂，可加工性和撓性得到改進(jìn)，但不燃性劣化。
根據(jù)上述結(jié)果可得知，根據(jù)本發(fā)明，以特定比例含特定組分的聚烯烴樹脂組合物，同時(shí)具有優(yōu)良的可加工性和撓性以及不燃性。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)上述可看出，本發(fā)明的聚烯烴樹脂組合物具有優(yōu)良的不燃性，因?yàn)樗ㄟ^根據(jù)KS F2271的第2級不燃性試驗(yàn)，盡管與常規(guī)的不可燃的樹脂組合物相比具有降低量的無機(jī)氫氧化物阻燃劑，但具有優(yōu)良的可加工性，結(jié)果它適合于典型的聚烯烴樹脂組合物用的常規(guī)加工設(shè)備，這是由于降低量的無機(jī)氫氧化物所致，和與常規(guī)的不可燃的樹脂組合物相比，使得可能生產(chǎn)具有優(yōu)異撓性的不可燃的模塑制品。另外，本發(fā)明樹脂組合物的不燃性通過進(jìn)一步滑石而進(jìn)一步得到改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種不可燃的聚烯烴樹脂組合物，它包括25-40wt％聚乙烯樹脂，1-10wt％乙烯乙酸乙烯酯樹脂，48-65wt％無機(jī)氫氧化物阻燃劑和2-10wt％的納米粘土。
2.權(quán)利要求1的不可燃的聚烯烴樹脂組合物，其中聚乙烯樹脂的密度為0.89-0.96g/cm3，和熔體指數(shù)為4-40g/10min。
3.權(quán)利要求1的不可燃的聚烯烴樹脂組合物，其中乙烯乙酸乙烯酯具有10-27wt％的乙酸乙烯酯含量。
4.權(quán)利要求1的不可燃的聚烯烴樹脂組合物，其中無機(jī)氫氧化物阻燃劑選自氫氧化鋁、氫氧化鎂及其混合物。
5.權(quán)利要求1的不可燃的聚烯烴樹脂組合物，其中無機(jī)氫氧化物阻燃劑的粒度在0.5-25微米范圍內(nèi)。
6.權(quán)利要求1的不可燃的聚烯烴樹脂組合物，其中納米粘土選自蒙脫土、鋰蒙脫石、滑石粉、囊脫石、貝得石、蛭石和多水高嶺石。
7.權(quán)利要求1的不可燃的聚烯烴樹脂組合物，其中納米粘土用胺化合物有機(jī)改性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任何一項(xiàng)的不可燃的聚烯烴樹脂組合物，其進(jìn)一步包括滑石。
全文摘要
本發(fā)明涉及不可燃的聚烯烴樹脂組合物，尤其下述不可燃的聚烯烴樹脂組合物，所述不可燃的聚烯烴樹脂組合物包括聚乙烯樹脂、乙烯乙酸乙烯酯樹脂、無機(jī)氫氧化物阻燃劑和納米粘土，與常規(guī)的不可燃聚烯烴樹脂組合物相比，通過另外使用納米粘土和降低含量的無機(jī)氫氧化物阻燃劑，它改進(jìn)樹脂的可加工性、產(chǎn)品的撓性和因降低的比重導(dǎo)致的不噴濺性，同時(shí)維持或改進(jìn)不燃性。
文檔編號C08K3/20GK1752129SQ200510074229
公開日2006年3月29日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月20日
發(fā)明者李奇都, 曹再煥, 許萬生 申請人:三星Total株式會(huì)社