阻燃交联聚乙烯泡沫塑料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及挤出高分子泡沫塑料技术领域，具体涉及阻燃交联聚乙烯泡沫塑料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 为了缓解能源紧缺的压力，推广节能建筑是被世界各国所重视的节约能源措施之 一。在建筑中，外围结构是直接接触自然界的，受外界影响最大，其能量损耗也最为明显，所 以建筑外围结构保温成为建筑节能中最常用及最有效的方法。
[0003]目前，我国建筑外墙保温所用材料主要有聚苯乙烯（PS)、聚氨酯（PU)和酚醛泡沫 (PF)等有机材料，以及岩棉、玻璃棉等无机材料。无机保温材料（如纤维保温材料有粉尘 和细小纤维）既污染空气又易滋生细菌，对人身健康易造成危害。有机保温材料在燃烧时 受热分解，与空气发生强烈的氧化反应，所产生的自由基又产生连续的链锁反应。燃烧的同 时产生大量有毒黑烟，熏人呛人。据有关调查结果显示，在高层建筑火灾中造成死亡和受伤 的人员中，有80%?85%是因火灾现场的浓烟和毒气所致。例如，PS保温材料在燃烧时会 释放大量黑烟，使人窒息而死；I3U保温材料燃烧时会产生剧毒气体HCN，空气中仅含6. 8ppm 的HCN气体就可使人在几秒内死亡。因此，只有杜绝了易燃、危险的保温材料在建筑外墙上 使用，才能从源头上遏制重大火灾事故的发生。酚醛泡沫PF，虽然低毒、难燃，但剪切强度不 高，易碎、表面易掉渣，要做许多改进工作。
[0004] 基于上述原因，聚氯乙烯制成泡沫塑料用作建筑外墙保温和交通工具的保温和防 震，阻燃和抑烟是需要同时考虑的因素，同时还需要具有强度高和比重轻等特点。由于聚氯 乙烯本身具有一定的阻燃性，其氧指数大于42%，通常聚氯乙烯本身不会燃烧，但是其分解 温度低、熔体强度低，因此若将聚氯乙烯制成泡沫塑料，必须加入增塑剂和稳定剂，否则难 以加工成型。但是，通常使用的增塑剂大多易燃，如丙烯酸酯类共聚物（ACR)的氧指数就只 有17%，因此还需添加大量的阻燃剂。而大多数阻燃剂都价格昂贵，抑烟效果并不理想，并 且这些助剂的添加使得聚氯乙烯泡沫塑料的比重很难做到〇.5g/cm3以下。例如：中国专 利99112256公开的一种难燃PVC工业壁板，以PVC和CPE为树脂、以DOP为增塑剂、以MoO3 为稳定剂，以硼酸锌和氢氧化铝为阻燃剂，并添加其他润滑剂和填充剂，经过高速捏合、造 粒、挤出成型制成。该专利中未提及发泡技术，并且所得制品的密度高达〇. 65?I. 20g/ cm3。又如：任智文等的"煤矿用阻燃抗静电聚氯乙烯板材的研制"（甘肃科技，2008,37 (3): 41-42)，采用在PVC、CPE和ACR中掺加碳粉等导电材料，以防静电积聚；将制得的板材替代 木板用于矿井中，其中也没有提及发泡技术。中国专利CN101081540"一种宽幅木塑发泡门 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发泡剂，采用模料 混合、颗粒制造，挤出板材经冷却、真空定型制成木塑发泡门。该专利中使用了大量的木粉， 没有提及该木塑发泡门的阻燃等级和产品的比重，并且其公开的挤出和口模的工艺条件从 理论上看难以成材。
[0005] 聚乙烯的生物降解非常缓慢，原因是其分子量过大、疏水性强，以及塑料的表面能 过低。所以为了促进塑料生物降解，根据已知的降解机理，设计生产了许多改性塑料，如光 降解塑料，它在高分子材料中添加过渡金属络合物等光敏剂，或引入-CO、-CHO等光敏基 团，利用太阳光紫外线作用产生自由基使聚合物分子链断裂而导致其失去机械强度和改变 结构，从而达到降解目的；添加型生物降解塑料，它是将淀粉、纤维素、脂肪酸等易微生物降 解或利用的物质进行憎水化表面处理后，与聚合物共混或接枝到聚合物分子链上所制成。 黄曲霉、链霉菌等微生物分泌水解酶，可以分解其中作为碳源的淀粉，使聚乙烯降解成小分 子，再由真菌或细菌降解利用；近年来发展较快的光、生物降解塑料，是兼备光降解和生物 降解双重功能的一类新型可降解塑料。
[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、聚烯烃泡沫塑料、聚氯 乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料和聚甲基丙烯酞亚胺泡沫塑料等几种，泡沫塑料具备各种优 异性能的同时，也对环境带来了极大的隐患，我国塑料制品的产量在2000年已居世界第4 位，在人们的衣、食、住、行方面几乎都广泛地使用塑料制品，尤以一次性塑料发泡餐具和家 电内衬塑料包装为甚。但是据有关专家介绍。这些一次性的发泡塑料餐具在65摄氏度以上 的高温中将产生对人体有害的毒素和致癌物二恶英，"二恶英"是一种有毒的含氯化合物， 它是世界已知有毒化合物中毒性最强的，致癌性极强，能够引起严重的皮肤病和伤及胎儿， 还有可能男性雌化；一吨一次性发泡塑料垃圾的直接、间接处理费用是其原产值的10倍以 上。因此，这些"白色污染"不仅给国家和人民增加了无端的经济压力，还给子孙后代留下 了一大堆难题。而且泡沫塑料在生产中运用氟里昂作为发泡剂，制作主要原料是聚苯乙烯。 氟里昂是消耗臭氧层物质，它会使大气产生臭氧层空洞。而聚苯乙烯是一种致癌的物质，它 会造成生殖机能失常。如此一个十恶不赦的泡沫塑料，不仅在生产和使用中带给我们危害， 在处理中也将带来更多新的问题。现时，处理泡沫塑料一般采用焚烧、埋掉、扔掉的方法。 如果用埋掉的方式，泡沫塑料在环境中200年左右才能分解，还会妨碍植物根系生长，还可 能污染地下水。扔掉，则提供了蚊子、苍蝇和细菌生存繁殖的温床。还有一种有效的处理方 法，就是使用可降解泡沫塑料，但其还存在成分解不彻底，降解周期长等缺陷。
[0007] 如上所述，在制备乙烯泡沫塑料时，需要在解决其发泡技术的同时，实现其阻燃性 和抑烟性，并同时需保持其一定的强度和较轻的密度。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有质轻强度 高、阻燃防火的聚乙烯泡沫塑料及其制备方法。
[0009] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 一种阻燃交联聚乙烯泡沫塑料，其由下述组分组成：50?60重量份低密度聚乙烯，4? 6重量份发泡剂，0. 5?1. 5重量份交联剂，0. 1 ~ 0. 5重量份阻燃剂，2 ~ 3重量份润滑 剂，1 ~ 2重量份稳定剂，15?20重量份相容剂，0.5~1重量份成核剂，其中所述阻燃剂为 式I化合物，
【主权项】
1. 一种阻燃交联聚乙烯泡沫塑料，其特征在于由下述组分组成：50?60重量份低密度 聚乙烯，4?6重量份发泡剂，0.5?1.5重量份交联剂，0.1 ~ 0.5重量份阻燃剂，2 ~ 3 重量份润滑剂，1 ~ 2重量份稳定剂，15?20重量份相容剂，0. 5~1重量份成核剂，其中所 述阻燃剂为式I化合物，
2. 根据权利要求1所述的聚乙烯泡沫塑料，其特征在于：所述发泡剂选自三氯氟甲烷、 二氯二氟甲烷、环戊烷或异戊烷中的一种或几种；所述交联剂选自过氧化苯二甲酰、过氧化 二异丙苯或三聚异氰酸三烯丙酯中的一种或几种；所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锂或硬 脂酸锌中的一种或几种；所述稳定剂选自三盐基硫酸铅；所述相容剂选自乙烯/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种或几种；所述成核剂选自 碳酸钙或硫酸钙。
3. 根据权利要求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重量份过氧化苯二甲酰，0. 1重量份式I化合物，2重量份硬脂酸，1 重量份三盐基硫酸铅，15重量份乙烯/丙烯酸共聚物，0. 5重量份碳酸钙。
4. 根据权利要求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重量份异戊烷，1. 5重量份三聚异氰酸三烯丙酯，0. 5重量份式I化合物，3重量份硬脂 酸锌，2重量份三盐基硫酸铅，20重量份乙烯/乙酸乙烯共聚物，1重量份硫酸钙。
5. 根据权利要求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重量份过氧化二异丙苯，0. 1重量份式I化合物，2重量份硬脂 酸锂，1重量份三盐基硫酸铅，15重量份乙烯/丙烯酸乙酯共聚物，0. 5重量份碳酸钙。
6. 权利要求1所述阻燃交联聚乙烯泡沫塑料的制备方法，其特征在于包括下述步骤： (1) 将成核剂和聚乙烯喂入螺杆挤出机内，经螺杆挤出机挤出形成塑料熔体，螺杆挤出 机内的压力为8MPa~10MPa，温度为100°C~200°C; (2) 将上述处理好的混合物、阻燃剂、润滑剂、稳定剂和相容剂，在低速混合机中充分 混合，再于塑炼机中混炼20?30min左右，温度控制在110?130°C，待塑化成片，加入发泡 齐[J，降温至80?90°C，混炼15?20min，再加入交联剂，在80?100°C混炼5?lOmin; (3) 把上述塑炼的片料装入模具，温度160?180°C，压力0? 5?1.OMpa，经10?15 min,冷却取出毛述； (4) 再把毛坯装入发泡成型模具内，于发泡温度之下，加热8?lOmin，使其膨胀发泡成 型，即可得制品。
7. 式I化合物在制备阻燃交联聚乙烯泡沫塑料方面的应用。
【专利摘要】本发明涉及一种阻燃交联聚乙烯泡沫塑料及其制备方法。所述塑料包括下述组分，50～60重量份低密度聚乙烯，4～6重量份发泡剂，0.5～1.5重量份交联剂，0.1 ~ 0.5重量份阻燃剂，2 ~ 3重量份润滑剂，1 ~ 2重量份稳定剂，15～20重量份相容剂，0.5~1重量份成核剂，其中所述阻燃剂为式I化合物。所述塑料重量轻且具有高硬度，并且有优异的阻燃性。
【IPC分类】C08K13-02, C08L23-06, C08K3-26, C08K5-09, C08K5-14, C08J9-14, C08K5-098, C08K5-3435, C08L23-08, C08K3-30
【公开号】CN104610643
【申请号】CN201510103993
【发明人】张道静
【申请人】浙江鹏远新材料有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年3月10日