阻燃交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及擠出高分子泡沫塑料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及阻燃交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了緩解能源緊缺的壓力，推廣節(jié)能建筑是被世界各國(guó)所重視的節(jié)約能源措施之 一。在建筑中，外圍結(jié)構(gòu)是直接接觸自然界的，受外界影響最大，其能量損耗也最為明顯，所 以建筑外圍結(jié)構(gòu)保溫成為建筑節(jié)能中最常用及最有效的方法。
[0003]目前，我國(guó)建筑外墻保溫所用材料主要有聚苯乙烯（PS)、聚氨酯（PU)和酚醛泡沫 (PF)等有機(jī)材料，以及巖棉、玻璃棉等無(wú)機(jī)材料。無(wú)機(jī)保溫材料（如纖維保溫材料有粉塵 和細(xì)小纖維）既污染空氣又易滋生細(xì)菌，對(duì)人身健康易造成危害。有機(jī)保溫材料在燃燒時(shí) 受熱分解，與空氣發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，所產(chǎn)生的自由基又產(chǎn)生連續(xù)的鏈鎖反應(yīng)。燃燒的同 時(shí)產(chǎn)生大量有毒黑煙，熏人嗆人。據(jù)有關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，在高層建筑火災(zāi)中造成死亡和受傷 的人員中，有80%?85%是因火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的濃煙和毒氣所致。例如，PS保溫材料在燃燒時(shí)會(huì) 釋放大量黑煙，使人窒息而死；I3U保溫材料燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生劇毒氣體HCN，空氣中僅含6. 8ppm 的HCN氣體就可使人在幾秒內(nèi)死亡。因此，只有杜絕了易燃、危險(xiǎn)的保溫材料在建筑外墻上 使用，才能從源頭上遏制重大火災(zāi)事故的發(fā)生。酚醛泡沫PF，雖然低毒、難燃，但剪切強(qiáng)度不 高，易碎、表面易掉渣，要做許多改進(jìn)工作。
[0004] 基于上述原因，聚氯乙烯制成泡沫塑料用作建筑外墻保溫和交通工具的保溫和防 震，阻燃和抑煙是需要同時(shí)考慮的因素，同時(shí)還需要具有強(qiáng)度高和比重輕等特點(diǎn)。由于聚氯 乙烯本身具有一定的阻燃性，其氧指數(shù)大于42%，通常聚氯乙烯本身不會(huì)燃燒，但是其分解 溫度低、熔體強(qiáng)度低，因此若將聚氯乙烯制成泡沫塑料，必須加入增塑劑和穩(wěn)定劑，否則難 以加工成型。但是，通常使用的增塑劑大多易燃，如丙烯酸酯類共聚物（ACR)的氧指數(shù)就只 有17%，因此還需添加大量的阻燃劑。而大多數(shù)阻燃劑都價(jià)格昂貴，抑煙效果并不理想，并 且這些助劑的添加使得聚氯乙烯泡沫塑料的比重很難做到〇.5g/cm3以下。例如：中國(guó)專 利99112256公開(kāi)的一種難燃PVC工業(yè)壁板，以PVC和CPE為樹(shù)脂、以DOP為增塑劑、以MoO3 為穩(wěn)定劑，以硼酸鋅和氫氧化鋁為阻燃劑，并添加其他潤(rùn)滑劑和填充劑，經(jīng)過(guò)高速捏合、造 粒、擠出成型制成。該專利中未提及發(fā)泡技術(shù)，并且所得制品的密度高達(dá)〇. 65?I. 20g/ cm3。又如：任智文等的"煤礦用阻燃抗靜電聚氯乙烯板材的研制"（甘肅科技，2008,37 (3): 41-42)，采用在PVC、CPE和ACR中摻加碳粉等導(dǎo)電材料，以防靜電積聚；將制得的板材替代 木板用于礦井中，其中也沒(méi)有提及發(fā)泡技術(shù)。中國(guó)專利CN101081540"一種寬幅木塑發(fā)泡門 和板材的制造方法"，其中涉及的材料包括PVCXPE和ACR以及木粉和AC發(fā)泡劑，采用模料 混合、顆粒制造，擠出板材經(jīng)冷卻、真空定型制成木塑發(fā)泡門。該專利中使用了大量的木粉， 沒(méi)有提及該木塑發(fā)泡門的阻燃等級(jí)和產(chǎn)品的比重，并且其公開(kāi)的擠出和口模的工藝條件從 理論上看難以成材。
[0005] 聚乙烯的生物降解非常緩慢，原因是其分子量過(guò)大、疏水性強(qiáng)，以及塑料的表面能 過(guò)低。所以為了促進(jìn)塑料生物降解，根據(jù)已知的降解機(jī)理，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了許多改性塑料，如光 降解塑料，它在高分子材料中添加過(guò)渡金屬絡(luò)合物等光敏劑，或引入-CO、-CHO等光敏基 團(tuán)，利用太陽(yáng)光紫外線作用產(chǎn)生自由基使聚合物分子鏈斷裂而導(dǎo)致其失去機(jī)械強(qiáng)度和改變 結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到降解目的；添加型生物降解塑料，它是將淀粉、纖維素、脂肪酸等易微生物降 解或利用的物質(zhì)進(jìn)行憎水化表面處理后，與聚合物共混或接枝到聚合物分子鏈上所制成。 黃曲霉、鏈霉菌等微生物分泌水解酶，可以分解其中作為碳源的淀粉，使聚乙烯降解成小分 子，再由真菌或細(xì)菌降解利用；近年來(lái)發(fā)展較快的光、生物降解塑料，是兼?zhèn)涔饨到夂蜕?降解雙重功能的一類新型可降解塑料。
[0006]目前泡沫塑料主要有聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚烯烴泡沫塑料、聚氯 乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料和聚甲基丙烯酞亞胺泡沫塑料等幾種，泡沫塑料具備各種優(yōu) 異性能的同時(shí)，也對(duì)環(huán)境帶來(lái)了極大的隱患，我國(guó)塑料制品的產(chǎn)量在2000年已居世界第4 位，在人們的衣、食、住、行方面幾乎都廣泛地使用塑料制品，尤以一次性塑料發(fā)泡餐具和家 電內(nèi)襯塑料包裝為甚。但是據(jù)有關(guān)專家介紹。這些一次性的發(fā)泡塑料餐具在65攝氏度以上 的高溫中將產(chǎn)生對(duì)人體有害的毒素和致癌物二惡英，"二惡英"是一種有毒的含氯化合物， 它是世界已知有毒化合物中毒性最強(qiáng)的，致癌性極強(qiáng)，能夠引起嚴(yán)重的皮膚病和傷及胎兒， 還有可能男性雌化；一噸一次性發(fā)泡塑料垃圾的直接、間接處理費(fèi)用是其原產(chǎn)值的10倍以 上。因此，這些"白色污染"不僅給國(guó)家和人民增加了無(wú)端的經(jīng)濟(jì)壓力，還給子孫后代留下 了一大堆難題。而且泡沫塑料在生產(chǎn)中運(yùn)用氟里昂作為發(fā)泡劑，制作主要原料是聚苯乙烯。 氟里昂是消耗臭氧層物質(zhì)，它會(huì)使大氣產(chǎn)生臭氧層空洞。而聚苯乙烯是一種致癌的物質(zhì)，它 會(huì)造成生殖機(jī)能失常。如此一個(gè)十惡不赦的泡沫塑料，不僅在生產(chǎn)和使用中帶給我們危害， 在處理中也將帶來(lái)更多新的問(wèn)題?，F(xiàn)時(shí)，處理泡沫塑料一般采用焚燒、埋掉、扔掉的方法。 如果用埋掉的方式，泡沫塑料在環(huán)境中200年左右才能分解，還會(huì)妨礙植物根系生長(zhǎng)，還可 能污染地下水。扔掉，則提供了蚊子、蒼蠅和細(xì)菌生存繁殖的溫床。還有一種有效的處理方 法，就是使用可降解泡沫塑料，但其還存在成分解不徹底，降解周期長(zhǎng)等缺陷。
[0007] 如上所述，在制備乙烯泡沫塑料時(shí)，需要在解決其發(fā)泡技術(shù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)其阻燃性 和抑煙性，并同時(shí)需保持其一定的強(qiáng)度和較輕的密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有質(zhì)輕強(qiáng)度 高、阻燃防火的聚乙烯泡沫塑料及其制備方法。
[0009] 本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)： 一種阻燃交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料，其由下述組分組成：50?60重量份低密度聚乙烯，4? 6重量份發(fā)泡劑，0. 5?1. 5重量份交聯(lián)劑，0. 1 ~ 0. 5重量份阻燃劑，2 ~ 3重量份潤(rùn)滑 劑，1 ~ 2重量份穩(wěn)定劑，15?20重量份相容劑，0.5~1重量份成核劑，其中所述阻燃劑為 式I化合物，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種阻燃交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料，其特征在于由下述組分組成：50?60重量份低密度 聚乙烯，4?6重量份發(fā)泡劑，0.5?1.5重量份交聯(lián)劑，0.1 ~ 0.5重量份阻燃劑，2 ~ 3 重量份潤(rùn)滑劑，1 ~ 2重量份穩(wěn)定劑，15?20重量份相容劑，0. 5~1重量份成核劑，其中所 述阻燃劑為式I化合物，
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯泡沫塑料，其特征在于：所述發(fā)泡劑選自三氯氟甲烷、 二氯二氟甲烷、環(huán)戊烷或異戊烷中的一種或幾種；所述交聯(lián)劑選自過(guò)氧化苯二甲酰、過(guò)氧化 二異丙苯或三聚異氰酸三烯丙酯中的一種或幾種；所述潤(rùn)滑劑選自硬脂酸、硬脂酸鋰或硬 脂酸鋅中的一種或幾種；所述穩(wěn)定劑選自三鹽基硫酸鉛；所述相容劑選自乙烯/丙烯酸共 聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯共聚物中的一種或幾種；所述成核劑選自 碳酸鈣或硫酸鈣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乙烯泡沫塑料，其特征在于含有55重量份低密度聚乙烯， 5重量份三氯氟甲烷，1重量份過(guò)氧化苯二甲酰，0. 1重量份式I化合物，2重量份硬脂酸，1 重量份三鹽基硫酸鉛，15重量份乙烯/丙烯酸共聚物，0. 5重量份碳酸鈣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乙烯泡沫塑料，其特征在于含有60重量份低密度聚乙烯， 6重量份異戊烷，1. 5重量份三聚異氰酸三烯丙酯，0. 5重量份式I化合物，3重量份硬脂 酸鋅，2重量份三鹽基硫酸鉛，20重量份乙烯/乙酸乙烯共聚物，1重量份硫酸鈣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乙烯泡沫塑料，其特征在于含有50重量份低密度聚乙烯， 4重量份二氯二氟甲烷，0. 5重量份過(guò)氧化二異丙苯，0. 1重量份式I化合物，2重量份硬脂 酸鋰，1重量份三鹽基硫酸鉛，15重量份乙烯/丙烯酸乙酯共聚物，0. 5重量份碳酸鈣。
6. 權(quán)利要求1所述阻燃交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料的制備方法，其特征在于包括下述步驟： (1) 將成核劑和聚乙烯喂入螺桿擠出機(jī)內(nèi)，經(jīng)螺桿擠出機(jī)擠出形成塑料熔體，螺桿擠出 機(jī)內(nèi)的壓力為8MPa~10MPa，溫度為100°C~200°C; (2) 將上述處理好的混合物、阻燃劑、潤(rùn)滑劑、穩(wěn)定劑和相容劑，在低速混合機(jī)中充分 混合，再于塑煉機(jī)中混煉20?30min左右，溫度控制在110?130°C，待塑化成片，加入發(fā)泡 齊[J，降溫至80?90°C，混煉15?20min，再加入交聯(lián)劑，在80?100°C混煉5?lOmin; (3) 把上述塑煉的片料裝入模具，溫度160?180°C，壓力0? 5?1.OMpa，經(jīng)10?15 min,冷卻取出毛述； (4) 再把毛坯裝入發(fā)泡成型模具內(nèi)，于發(fā)泡溫度之下，加熱8?lOmin，使其膨脹發(fā)泡成 型，即可得制品。
7. 式I化合物在制備阻燃交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料方面的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種阻燃交聯(lián)聚乙烯泡沫塑料及其制備方法。所述塑料包括下述組分，50～60重量份低密度聚乙烯，4～6重量份發(fā)泡劑，0.5～1.5重量份交聯(lián)劑，0.1 ~ 0.5重量份阻燃劑，2 ~ 3重量份潤(rùn)滑劑，1 ~ 2重量份穩(wěn)定劑，15～20重量份相容劑，0.5~1重量份成核劑，其中所述阻燃劑為式I化合物。所述塑料重量輕且具有高硬度，并且有優(yōu)異的阻燃性。
【IPC分類】C08K13-02, C08L23-06, C08K3-26, C08K5-09, C08K5-14, C08J9-14, C08K5-098, C08K5-3435, C08L23-08, C08K3-30
【公開(kāi)號(hào)】CN104610643
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510103993
【發(fā)明人】張道靜
【申請(qǐng)人】浙江鵬遠(yuǎn)新材料有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日