一种易成炭EVA阻燃复合材料的制备方法

一种易成炭eva阻燃复合材料的制备方法
技术领域
1.本发明涉及eva阻燃材料领域，具体是一种易成炭eva阻燃复合材料的制备方法。


背景技术：

2.我国对电缆的需求量日益增大，eva（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）因其透明度高、质地柔软、易于制造、结构可控和耐环境性良好等优点，在粘合剂、电缆和运动器械等诸多领域有广泛应用。但由于eva自身结构导致燃点低，且燃烧伴随着大量烟雾，因此常需要加入阻燃剂，增强阻燃效果。
3.目前，市场上通用的无机阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁，阻燃机理是金属氢氧化物在受热时会分解产生水和金属氧化物，同时金属氧化物可以与酸性物质反应，生成金属盐和水，既能减少燃烧时酸性气体的释放，还能起到一定的阻燃效果。但只有在填充量较高的时候才能起到阻燃效果，因此会造成材料的机械性能和物理性能会随之下降。
4.现有技术中济南大学的李学在《一种高稳定性和力学性能的eva阻燃材料的制备方法》的专利（申请号cn109320831a）中以改性氢氧化镁作为无机填料，原料成本较高，且制备过程易产生环境污染，不符合国家有关要求。
5.现有技术公布号为103360675a的中国专利：《一种可交联耐油低烟无卤阻燃电线电缆料及其制备方法》，其公开了用eva、阻燃剂、相容剂、抗氧化剂、协效剂作为电缆料，其存在的缺点是配方成分复杂，需加入丙烯酸酯类共聚物、丁晴橡胶、交联剂和润滑剂等，原料成本高；而且加工前需要在高速混合机内混合，步骤繁琐，操作复杂。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种易成炭eva阻燃复合材料的制备方法，以解决现有技术eva阻燃复合材料制备时存在的操作复杂、原料成本高、污染环境、容易造成危害和制备出的成品机械性能下降的问题。
7.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种易成炭eva阻燃复合材料的制备方法，包括eva、阻燃剂、相容剂、抗氧化剂、协效剂，所述eva中的va的质量含量为26.5%，所述协效剂为三苯基氧化膦、硅酮粉、硅微粉、水滑石中的任意一种或两种按任意比例混合而成；eva阻燃复合材料中各组分的质量百分比为：eva20~40%，相容剂3~10%，抗氧化剂0.05~0.3%，阻燃剂与协效剂50~70%，其中，阻燃剂与协效剂的质量分数比例为55:5~59:1。
8.进一步的，所述阻燃剂与协效剂的质量分数比例为57:3。
9.进一步的，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、镁铝水滑石中的任意一种或两种按
任意比例混合而成。
10.进一步的，所述相容剂为mc226、mc218、mc312、马来酸酐接枝eva中的任意一种或两种按任意比例混合而成。
11.进一步的，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂1076、抗氧化剂ca中的任意一种或两种按任意比例混合而成。
12.进一步的，所述协效剂的添加量为1~5%。
13.一种易成炭eva阻燃复合材料的制备方法的制造方法，包括以下步骤：（1）、按质量百分比称取eva、阻燃剂、相容剂、抗氧化剂、协效剂；（2）、将eva、阻燃剂、相容剂、抗氧化剂、协效剂在密炼机内进行混炼，混炼温度为140~160℃，混炼时间为8~15min；（3）、将混炼后的产物热压成型得到成品，热压温度为170~190℃，预压时间为1~5min，加压时间为5~15min。
14.本发明eva阻燃复合材料，加入协效剂后，燃烧产生更加致密的炭层，起到隔绝氧气和热量的作用，进而达到更好的阻燃效果。同时由于无机阻燃剂的的比例有所下降，因此复合材料的机械性能有明显上升。
15.当火焰扩散到eva复合材料表面时，聚合物会随着温度的上升进入熔融状态，以三苯基氧化膦作为协效剂为例，在燃烧时产生自由基捕获剂po
∙
和捕捉链式反应的 h
∙
、ho
∙
，从而达到抑制燃烧的效果。另一方面，三苯基氧化膦受热分解出含磷化合物覆盖在eva基体表面，形成保护层；同时磷酸化合物具有脱水作用，加速聚合物脱水炭化，在表面形成致密的炭层，阻碍环境与聚合物之间的热传递，从而起到协助阻燃作用，氢氧化镁分解为氧化镁和水，水蒸气稀释可燃气体，氧化镁覆盖复合材料表面，从而形成致密的炭层隔绝空气和热量。可见，本发明通过采用三苯基氧化膦、硅酮粉、硅微粉、水滑石之中的一者或多者作为协效剂，明显能够改善复合材料的机械性能。
16.本发明制造方法操作步骤简单，成本低，符合绿色化学理念和国家环保要求。本发明所制备的eva复合材料具有阻燃等级高、氧指数和机械性能优异等特点。
附图说明
17.图1是本发明不同实施例与对比例制备eva阻燃复合材料的极限氧指数。
18.图2是本发明实施例1制备eva阻燃复合材料的极限氧指数燃烧后的照片。
19.图3是本发明实施例1与对比例1制备eva阻燃复合材料的断裂伸长率。
具体实施方式
20.以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
21.实施例11.本实施例1中，阻燃剂为氢氧化镁，添加量为57%，相容剂为mc226，添加量为4.8%，抗氧化剂为抗氧化剂1010，添加剂为0.2%，协效剂为三苯基氧化膦添加量为3%将上述
材料与eva（添加量为35%）共同放入密炼机内，在150℃混炼10min。
22.2.取出步骤1中的混炼后的产物，放置于平板硫化仪上热压成型，预压时间为1min，加压时间为10min，热压温度170℃。
23.3.将步骤2中的复合材料按要求的尺寸裁剪。
24.4.取步骤3 裁剪后的样条进行测试。
25.实施例21. 本实施例1中，阻燃剂为氢氧化镁，添加量为57%，相容剂为mc226，添加量为4.8%，抗氧化剂为抗氧化剂1010，添加剂为0.2%，协效剂为3000目硅微粉，添加量为3%。将上述材料与eva（添加量为35%）共同放入密炼机内，在150℃混炼10min。
26.2. 取出步骤1中的混炼后的产物，放置于平板硫化仪上热压成型，预压时间为1min，加压时间为10min，热压温度170℃。
27.3.将步骤2中的复合材料按要求的尺寸裁剪。
28.4.取步骤3 裁剪后的样条进行测试。
29.实施例31. 本实施例1中，阻燃剂为氢氧化镁，添加量为57%，相容剂为mc226，添加量为4.8%，抗氧化剂为抗氧化剂1010，添加剂为0.2%，协效剂为硅酮粉，添加量为3%。将上述材料与eva（添加量为35%）共同放入密炼机内，在150℃混炼10min。
30.2. 取出步骤1中的混炼后的产物，放置于平板硫化仪上热压成型，预压时间为1min，加压时间为10min，热压温度170℃。
31.3.将步骤2中的复合材料按要求的尺寸裁剪。
32.4.取步骤3 裁剪后的样条进行测试。
33.对比例11.本实施例1中，阻燃剂为氢氧化镁，相容剂为mc226，抗氧化剂为抗氧化剂1010，将上述材料与eva共同放入密炼机内，在150℃混炼10min。
34.2.取出步骤1中的产品，放置平板硫化仪上热压冷却，预压时间为1min，加压时间为10min。
35.3.将步骤2中的复合材料按一定尺寸裁剪。
36.4.取步骤3 裁剪后的样条进行测试。
37.本发明各个实施例和对比例制得的产生的性能如表1所示：表1 实施例与对比例数据表 实施例1实施例2实施例3对比例1测试标准loi/@.839.840.235.3iso4589拉伸强度/mpa10.5413.912.215.8 断裂伸长率/3.6127.4123.2110 ul-94v-0v-0v-0v-0(instron3384,usa对不同实施例制备的eva阻燃复合材料进行极限氧指数测试，测试结果如图1所示。从图中可以看到加入协效剂后复合材料的极限氧指数都有明显上升，说明复合材料的阻燃能力有明显提高。从图2可以看到加入协效剂后燃烧产物有明显致密炭层。从图3可以看到加入协效剂后，复合材料的断裂伸长率有所上升，提高了复合材料的机械性能。
38.本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。