环保阻燃高密度聚乙烯材料的制作方法

1.本发明涉及聚乙烯技术领域，具体为环保阻燃高密度聚乙烯材料。


背景技术：

2.高密度聚乙烯是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，无毒、无味、无臭的白色颗粒，高密度聚乙烯熔点为130℃，具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，介电性能，耐环境应力开裂性亦较好，高密度聚乙烯是一种性能优异的通用合成树脂，在工农业、国防、建筑业和日用品等领域都有广泛的用途，随着石油化工的发展，高密度聚乙烯产量增长很快。
3.目前高密度聚乙烯的阻燃性能较差，高密度聚乙烯材料容易发生燃烧，在使用时存在较大的安全隐患，现有技术中，也有涉及到向高密度聚乙烯材料添加无机阻燃剂而对高密度聚乙烯材料阻燃性进行改进，提高了其阻燃性能，但是添加无机阻燃剂可能会导致物理机械性能大幅下降，限制了高密度聚乙烯材料的使用范围，为此，提出了一种环保阻燃高密度聚乙烯材料来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供环保阻燃高密度聚乙烯材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：环保阻燃高密度聚乙烯材料，由高密度聚乙烯、多元醇、纤维素、聚乳酸、塑化剂、偶联剂、阻燃剂和环保添加剂组成，其具体由以下重量份制成：
6.高密度聚乙烯95-100份；
7.多元醇3份-10份；
8.淀粉3份-8份；
9.纤维素2份-6份；
10.聚乳酸1份-3份；
11.塑化剂1份-3份；
12.分散剂2份-3份；
13.偶联剂2份-5份；
14.阻燃剂7份-11份；
15.环保添加剂7份-13份。
16.更进一步的，所述多元醇为选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、赤藓醇、木糖醇、d-山梨醇或者肌醇，优选为乙二醇。
17.更进一步的，所述淀粉优选为玉米淀粉，淀粉的直径5-25um。
18.更进一步的，所述塑化剂选用邻苯二甲酸酯。
19.更进一步的，所述分散剂为tas-2a分散润滑剂，偶联剂为选自硅烷、钛酸酯或磷酸
酯中的一种或者多种。
20.更进一步的，所述阻燃剂由有机改性蒙脱土、空心玻璃微珠、聚酰亚胺纤维、气相法二氧化硅、碳酸钙和磷酸钙组成，其具体由以下重量份制成：
21.有机改性蒙脱土7-10份；
22.空心玻璃微珠15份-20份；
23.聚酰亚胺纤维6份-8份；
24.气相法二氧化硅10份-15份；
25.碳酸氢钠3份-5份；
26.磷酸钙5-10份。
27.更进一步的，所述阻燃剂的制作步骤如下：
28.步骤一、根据重量配比称取相应重量份的有机改性蒙脱土、空心玻璃微珠、聚酰亚胺纤维和气相法二氧化硅进行混合，溶于100ml-150ml蒸馏水后，再加入10ml-15ml锂盐溶液，80℃～90℃溶液温度下搅拌20min-30min，溶解及反应后置于电炉中加热1h～1.1h，加热温度为120℃～130℃，电炉的升温速度为20℃/min，得到产物a；
29.步骤二、将产物放入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧温度为600℃～650℃，煅烧炉的升温速度为120℃/min，煅烧时间为0.5h-0.8h，得到产物b；
30.步骤三、根据配方称取相应重量份的取碳酸钙和磷酸钙，然后将产物b加入其中，溶于无水乙醇，80℃～90℃溶液温度下搅拌30min～40min，溶解及反应后置于电炉中加热1h～1.1h，加热温度为120℃～130℃，电炉的升温速度为20℃/min，干燥后置于模具中压制成型，压制压力为155mpa-158mpa，压制后置于1380℃-1420℃温度下进行烧结，烧结时间为1.5h～2h，随炉冷却至室温，得到阻燃剂。
31.更进一步的，所述环保添加剂由纳米银粉、活性炭粉、氧化锌粉和聚对苯二甲酸乙二酯组成，其具体由以下重量份制成：
32.纳米银粉2-5份；
33.活性炭粉3份-6份；
34.氧化锌粉2-4份；
35.聚对苯二甲酸乙二酯5-10份。
36.更进一步的，所述环保添加剂的制作步骤如下：
37.步骤一、按照重量配比称取相应重量份的纳米银粉、活性炭粉、氧化锌粉和聚对苯二甲酸乙二酯，添加到100-140ml的树脂乳液中，将以上混合物在80℃～90℃溶剂温度下搅拌20min-30min，然后将混合物放置在烘干箱中进行烘干；
38.步骤二：将通过步骤一的得到的凝固体放入研磨机中进行研磨，得到环保添加剂粉末。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
40.该环保阻燃高密度聚乙烯材料，加工原料由高密度聚乙烯、多元醇、纤维素、聚乳酸、塑化剂、偶联剂、阻燃剂和环保添加剂组成组成，本发明中区别与传统的大比例添加氢氧化铝等无机阻燃剂的阻燃配方设计，改用添加有机改性蒙脱土、空心玻璃微珠、聚酰亚胺纤维、气相法二氧化硅、碳酸钙和磷酸钙的配方设计，增加体系阻燃效果的同时可最大限减弱橡胶材料中因大量添加氢氧化铝等无机阻燃剂而导致物理机械性能大幅下降的现象，提
高了高密度聚乙烯材料的物理性能。
41.另外，还通过纳米银粉、活性炭粉、氧化锌粉和聚对苯二甲酸乙二酯的添加，使制备得到的高密度聚乙烯材料环保无毒，且进一步的提高了高密度聚乙烯材料的力学强度。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本方案中环保阻燃高密度聚乙烯材料由高密度聚乙烯、多元醇、纤维素、聚乳酸、塑化剂、偶联剂、阻燃剂和环保添加剂组成，其具体由以下重量份制成：高密度聚乙烯95-100份；多元醇3份-10份，多元醇为选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、赤藓醇、木糖醇、d-山梨醇或者肌醇，优选为乙二醇；淀粉3份-8份，淀粉优选为玉米淀粉，淀粉的直径5-25um；纤维素2份-6份；聚乳酸1份-3份；塑化剂1份-3份，塑化剂选用邻苯二甲酸酯；分散剂2份-3份，分散剂为tas-2a分散润滑剂；偶联剂2份-5份，偶联剂为选自硅烷、钛酸酯或磷酸酯中的一种或者多种；阻燃剂7份-11份；环保添加剂7份-13份。
44.为提高高密度聚乙烯材料的阻燃性能，阻燃剂由有机改性蒙脱土、空心玻璃微珠、聚酰亚胺纤维、气相法二氧化硅、碳酸钙和磷酸钙组成，其具体由以下重量份制成：有机改性蒙脱土7-10份；空心玻璃微珠15份-20份；聚酰亚胺纤维6份-8份；气相法二氧化硅10份-15份；碳酸氢钠3份-5份；磷酸钙5-10份。
45.需要了解的是，阻燃剂的制作步骤如下：
46.步骤一、根据重量配比称取相应重量份的有机改性蒙脱土、空心玻璃微珠、聚酰亚胺纤维和气相法二氧化硅进行混合，溶于100ml-150ml蒸馏水后，再加入10ml-15ml锂盐溶液，80℃～90℃溶液温度下搅拌20min-30min，溶解及反应后置于电炉中加热1h～1.1h，加热温度为120℃～130℃，电炉的升温速度为20℃/min，得到产物a；
47.步骤二、将产物放入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧温度为600℃～650℃，煅烧炉的升温速度为120℃/min，煅烧时间为0.5h-0.8h，得到产物b；
48.步骤三、根据配方称取相应重量份的取碳酸钙和磷酸钙，然后将产物b加入其中，溶于无水乙醇，80℃～90℃溶液温度下搅拌30min～40min，溶解及反应后置于电炉中加热1h～1.1h，加热温度为120℃～130℃，电炉的升温速度为20℃/min，干燥后置于模具中压制成型，压制压力为155mpa-158mpa，压制后置于1380℃-1420℃温度下进行烧结，烧结时间为1.5h～2h，随炉冷却至室温，得到阻燃剂。
49.为提高高密度聚乙烯材料的环保性能，环保添加剂由纳米银粉、活性炭粉、氧化锌粉和聚对苯二甲酸乙二酯组成，其具体由以下重量份制成：纳米银粉2-5份；活性炭粉3份-6份；氧化锌粉2-4份；
50.聚对苯二甲酸乙二酯5-10份。
51.需要了解的是，环保添加剂的制作步骤如下：
52.步骤一、按照重量配比称取相应重量份的纳米银粉、活性炭粉、氧化锌粉和聚对苯二甲酸乙二酯，添加到100-140ml的树脂乳液中，将以上混合物在80℃～90℃溶剂温度下搅
拌20min-30min，然后将混合物放置在烘干箱中进行烘干；
53.步骤二：将通过步骤一的得到的凝固体放入研磨机中进行研磨，得到环保添加剂粉末。
54.该环保阻燃高密度聚乙烯材料的制作方法为：先将上述各种原料、阻燃剂和环保添加剂在高速混合器中干混3-5分钟，再置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、冷却、切粒、包装成品即可；其中，双螺杆挤出机一区温度为90-100
°
c，二区为160-190℃，三区为200-210℃，四区为205-210℃；五区为190-200℃，停留时间为1-2分钟，压力为10-15mpa。
55.实施例一：
56.按重量比分别称取各原料、阻燃剂和环保添加剂如下：高密度聚乙烯98份；多元醇7份(乙二醇)；淀粉5份(玉米淀粉，淀粉的直径15um)；纤维素4份；聚乳酸2份；塑化剂2份(邻苯二甲酸酯)；分散剂2份(tas-2a分散润滑剂)；偶联剂4份(钛酸酯)；阻燃剂8份；环保添加剂9份。
57.阻燃剂由以下重量份制成：有机改性蒙脱土7-10份；空心玻璃微珠18份；聚酰亚胺纤维7份；气相法二氧化硅12份；碳酸氢钠4份；磷酸钙8份，制作步骤如下：
58.步骤一、根据重量配比称取相应重量份的有机改性蒙脱土、空心玻璃微珠、聚酰亚胺纤维和气相法二氧化硅进行混合，溶于120ml蒸馏水后，再加入11ml锂盐溶液，85c溶液温度下搅拌25min，溶解及反应后置于电炉中加热1h，加热温度为120℃，电炉的升温速度为20℃/min，得到产物a；
59.步骤二、将产物放入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧温度为620℃，煅烧炉的升温速度为120℃/min，煅烧时间为0.6h，得到产物b；
60.步骤三、根据配方称取相应重量份的取碳酸钙和磷酸钙，然后将产物b加入其中，溶于无水乙醇，85c溶液温度下搅拌35min，溶解及反应后置于电炉中加热1h，加热温度为125c，电炉的升温速度为20℃/min，干燥后置于模具中压制成型，压制压力为155mpa，压制后置于1380℃温度下进行烧结，烧结时间为1.5h，随炉冷却至室温，得到阻燃剂。
61.环保添加剂由纳米银粉、活性炭粉、氧化锌粉和聚对苯二甲酸乙二酯组成，其具体由以下重量份制成：纳米银粉4份；活性炭粉4份；氧化锌粉3份；聚对苯二甲酸乙二酯7份，制作步骤如下：
62.步骤一、按照重量配比称取相应重量份的纳米银粉、活性炭粉、氧化锌粉和聚对苯二甲酸乙二酯，添加到120ml的树脂乳液中，将以上混合物在80
°
cc溶剂温度下搅拌25min，然后将混合物放置在烘干箱中进行烘干；
63.步骤二：将通过步骤一的得到的凝固体放入研磨机中进行研磨，得到环保添加剂粉末。
64.该环保阻燃高密度聚乙烯材料的制作方法为：先将上述各种原料、阻燃剂和环保添加剂在高速混合器中干混4分钟，再置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、冷却、切粒、包装成品即可；其中，双螺杆挤出机一区温度为95℃，二区为170℃，三区为200℃，四区为210℃；五区为195℃，停留时间为2分钟，压力为13mpa。
65.实施例二：
66.多元醇7份(乙二醇)；淀粉5份(玉米淀粉，淀粉的直径15um)；纤维素4份；聚乳酸2份；塑化剂2份(邻苯二甲酸酯)；分散剂2份(tas-2a分散润滑剂)；偶联剂4份(钛酸酯)；阻燃
剂8份。
67.该环保阻燃高密度聚乙烯材料的制作方法为：先将上述各种原料和阻燃剂在高速混合器中干混4分钟，再置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、冷却、切粒、包装成品即可；其中，双螺杆挤出机一区温度为95℃，二区为170
°
c，三区为200℃，四区为210℃；五区为195℃，停留时间为2分钟，压力为13mpa。
68.添加阻燃剂不添加环保添加剂，其余与实施例一相同。
69.实施例三：
70.多元醇7份(乙二醇)；淀粉5份(玉米淀粉，淀粉的直径15um)；纤维素4份；聚乳酸2份；塑化剂2份(邻苯二甲酸酯)；分散剂2份(tas-2a分散润滑剂)；偶联剂4份(钛酸酯)；环保添加剂9份。
71.该环保阻燃高密度聚乙烯材料的制作方法为：先将上述各种原料、环保添加剂在高速混合器中干混4分钟，再置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、冷却、切粒、包装成品即可；其中，双螺杆挤出机一区温度为95℃，二区为170℃，三区为200℃，四区为210℃；五区为195℃，停留时间为2分钟，压力为13mpa。
72.添加环保添加剂，不添加阻燃剂，其余与实施例一相同。
73.实施例四：
74.多元醇7份(乙二醇)；淀粉5份(玉米淀粉，淀粉的直径15um)；纤维素4份；聚乳酸2份；塑化剂2份(邻苯二甲酸酯)；分散剂2份(tas-2a分散润滑剂)；偶联剂4份(钛酸酯)。
75.该环保阻燃高密度聚乙烯材料的制作方法为：先将上述各种原料在高速混合器中干混4分钟，再置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、冷却、切粒、包装成品即可；其中，双螺杆挤出机一区温度为95℃，二区为170℃，三区为200℃，四区为210℃；五区为195℃，停留时间为2分钟，压力为13mpa。
76.不添加阻燃剂和环保添加剂，其余与实施例一相同。
77.对比例一：
78.不添加阻燃剂和环保添加剂，添加市场上常用的以氢氧化铝为无机物的阻燃物质，其余与实施例一相同。
79.表一
[0080][0081]
上述测试的标准为：密度，astm/d792；拉伸强度，astm/d638；弯曲强度，astm/d790；热变形温度，astm/d648；阻燃等级，ul-94。
[0082]
由上述数据可知，阻燃剂和环保添加剂的添加，可以有效的提高高密度聚乙烯材料的物理系强度，提高了高密度聚乙烯材料的阻燃性能。
[0083]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。