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CN109135011A - 一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法 - Google Patents

一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法。该制备方法首先以季戊四醇为原料，依次与磷酸，蒙脱石以及三聚氰胺反应制备得到新型的阻燃剂季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐（MPPM）；然后将低密度聚乙烯，MPPM，抗氧化剂等混合后利用双螺杆挤出机制备得到低密度阻燃聚乙烯塑料。经本发明制备的环境友好的低密度阻燃聚乙烯塑料阻燃性能好且力学性能优良。

Description

一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，具体来说是一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法。
背景技术
聚乙烯是乙烯单体经过聚合反应而得到的一种热塑性树脂材料。聚乙烯无毒、易储存、手感光滑，具有优良的耐低温性能、化学性能、稳定性。聚乙烯可用常规的加热成型方法加工，主要用来制造电线电缆、塑料袋、 包装塑料、电子元件、建筑材料、日常用品等，用途十分广泛。 随着化工工业的发展和人民生活水平的提高，聚乙烯应用得到迅速提高，产量约占塑料总使用量的25％。但是无论何种聚乙烯材料均有一个致命的弱点，易燃烧。这极大地限制了聚乙烯材料的应用。因此，开发阻燃的聚乙烯塑料具有重要的作用。
为了降低聚乙烯的可燃性一般会在聚乙烯中加入阻燃剂。目前常用的阻燃剂主要有卤素阻燃剂，矿物填料以及膨胀型阻燃剂等，但是卤素阻燃剂毒性大，矿物填料以及膨胀型阻燃剂不仅难以降解，而且显著的降低了塑料的力学性能。因此，开发环境友好的阻燃剂对制备环境友好的低密度阻燃聚乙烯塑料具有重大的意义。
发明内容
为了解决传统聚乙烯易燃烧，传统添加的阻燃剂显著的降低了聚乙烯力学性能的问题本发明提供一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法。本发明的制备方法所使用的新型绿色环保阻燃剂，制备得到的聚乙烯塑料阻燃效果强，力学性能优良
本发明提供一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其制备步骤如下：
(1) 将磷酸和季戊四醇混合后，在室温下搅拌30分钟并加热至90℃，反应2小时以形成季戊四醇磷酸盐混合液；
(2) 向季戊四醇磷酸盐混合液中加入蒙脱石k10后，在室温下搅拌24小时，然后加热至100℃保持1小时后过滤，制备得到季戊四醇磷酸酯蒙脱石；
(3) 将季戊四醇磷酸酯蒙脱石分散于低共熔试剂-水混合液后加入三聚氰胺，然后将混合液温度升高至100-110℃反应7-10小时后,将反应液过滤，将得到的固体用乙醇重结晶后，干燥制备得到季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐阻燃剂；
(4) 将低密度聚乙烯，季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐，抗氧化剂混合后在双螺杆挤出机中挤出造粒，将颗粒充分干燥后经注塑机注塑成标准试样，得到低密度阻燃聚乙烯塑料。
进一步的，步骤(1)中所述季戊四醇和磷酸混合时的摩尔比例为1：3.1-4.2。
进一步的，步骤(2)中所述蒙脱石k10的加入质量为季戊四醇质量的一半。
进一步的，步骤(3)中所低共熔试剂为氯化胆碱-尿素按1：2的摩尔比形成的低共熔试剂；所述的低共熔试剂-水混合液中低共熔试剂的体积比为25-40%。
进一步的，步骤(3)中所述的三聚氰胺加入的质量与季戊四醇质量比为1：0.95-1.05。
进一步的，步骤(4)中所述的抗氧化剂为天然的茶多酚。
进一步的，步骤(4)中所述的低密度聚乙烯，季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐，抗氧化剂的加入了量按质量份数算分别为85-90份，8-10份，3-5份。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)采用磷酸，蒙脱石以及三聚氰胺在绿色溶剂中制备得到新型的阻燃剂，制备方法简单环保，得到的阻燃剂毒性大大减小；
(2)采用新型的阻燃剂，阻燃效果好且塑料的热力学性能不受影响；
(3) 添加天然抗氧化剂，加强了聚乙烯塑料的抗老化性能。
具体实施方式
【实施例1】
一种环境友好的低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其制备步骤如下：
(1) 将季戊四醇和磷酸按1：4.1的摩尔比混合后，在室温下搅拌30分钟并加热至90℃，反应2小时以形成季戊四醇磷酸盐混合液；
(2) 向季戊四醇磷酸盐混合液中加入0.5倍季戊四醇量的蒙脱石k10后，在室温下搅拌24小时，然后加热至100℃保持1小时后过滤，制备得到季戊四醇磷酸酯蒙脱石；
(3) 将季戊四醇磷酸酯蒙脱石分散于30%的氯化胆碱-尿素低共熔试剂-水混合液后加入1.05倍季戊四醇量的三聚氰胺，然后将混合液温度升高至110℃反应8小时后,将反应液过滤，将得到的固体用乙醇重结晶后，干燥制备得到新型的季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐阻燃剂；
(4) 按质量份数算将低密度聚乙烯88份，季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐8份，天然茶多酚4份混合后在双螺杆挤出机中挤出造粒，将颗粒充分干燥后经注塑机注塑成标准试样，得到环境友好的低密度阻燃聚乙烯塑料。
【实施例2】
一种环境友好的低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其制备步骤如下：
(1) 将季戊四醇和磷酸按1：4的摩尔比混合后，在室温下搅拌30分钟并加热至90℃，反应2小时以形成季戊四醇磷酸盐混合液；
(2) 向季戊四醇磷酸盐混合液中加入0.5倍季戊四醇量的蒙脱石k10后，在室温下搅拌24小时，然后加热至100℃保持1小时后过滤，制备得到季戊四醇磷酸酯蒙脱石；
(3) 将季戊四醇磷酸酯蒙脱石分散于35%的氯化胆碱-尿素低共熔试剂-水混合液后加入1倍季戊四醇量的三聚氰胺，然后将混合液温度升高至100℃反应9小时后,将反应液过滤，将得到的固体用乙醇重结晶后，干燥制备得到新型的季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐阻燃剂；
(4) 按质量份数算将低密度聚乙烯89份，季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐8份，天然茶多酚3份混合后在双螺杆挤出机中挤出造粒，将颗粒充分干燥后经注塑机注塑成标准试样，得到环境友好的低密度阻燃聚乙烯塑料。
【实施例3】
一种环境友好的低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其制备步骤如下：
(1) 将季戊四醇和磷酸按1：4的摩尔比混合后，在室温下搅拌30分钟并加热至90℃，反应2小时以形成季戊四醇磷酸盐混合液；
(2) 向季戊四醇磷酸盐混合液中加入0.5倍季戊四醇量的蒙脱石k10后，在室温下搅拌24小时，然后加热至100℃保持1小时后过滤，制备得到季戊四醇磷酸酯蒙脱石；
(3) 将季戊四醇磷酸酯蒙脱石分散于25%的氯化胆碱-尿素低共熔试剂-水混合液后加入1.05倍季戊四醇量的三聚氰胺，然后将混合液温度升高至110℃反应9小时后,将反应液过滤，将得到的固体用乙醇重结晶后，干燥制备得到新型的季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐阻燃剂；
(4) 按质量份数算将低密度聚乙烯85份，季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐10份，天然茶多酚5份混合后在双螺杆挤出机中挤出造粒，将颗粒充分干燥后经注塑机注塑成标准试样，得到环境友好的低密度阻燃聚乙烯塑料。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 将磷酸和季戊四醇混合后，在室温下搅拌30分钟并加热至90℃，反应2小时以形成季戊四醇磷酸盐混合液；
(2) 向季戊四醇磷酸盐混合液中加入蒙脱石k10后，在室温下搅拌24小时，然后加热至100℃保持1小时后过滤，制备得到季戊四醇磷酸酯蒙脱石；
(3) 将季戊四醇磷酸酯蒙脱石分散于低共熔试剂-水混合液后加入三聚氰胺，然后将混合液温度升高至100-110℃反应7-10小时后,将反应液过滤，将得到的固体用乙醇重结晶后，干燥制备得到季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐阻燃剂；
(4) 将低密度聚乙烯，季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐阻燃剂，抗氧化剂混合后在双螺杆挤出机中挤出造粒，将颗粒充分干燥后经注塑机注塑成标准试样，得到低密度阻燃聚乙烯塑料。
2.如权利要求1所述的一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述季戊四醇和磷酸混合时的摩尔比例为1：3.1-4.2。
3.如权利要求1所述的一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述蒙脱石k10的加入质量为季戊四醇质量的一半。
4.如权利要求1所述的一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述低共熔试剂为氯化胆碱-尿素按1：2的摩尔比形成的低共熔试剂；所述的低共熔试剂-水混合液中低共熔试剂的体积比为25-40%。
5.如权利要求1所述的一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的三聚氰胺加入的质量与季戊四醇质量比为1：0.95-1.05。
6.如权利要求1所述的一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的抗氧化剂为天然的茶多酚。
7.如权利要求1所述的一种低密度阻燃聚乙烯塑料的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述的低密度聚乙烯，季戊四醇磷酸酯蒙脱石的三聚氰胺盐，抗氧化剂的加入量按质量份数算分别为85-90份，8-10份，3-5份。
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