CN116333399A - 白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料及其制备工艺。其主要技术特征为：在高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物中添加导电钛白粉、铝掺杂氧化锌、阻燃剂、增韧剂、碳酸钙粉、抗氧剂、相容剂、分散剂，各组分经双螺杆挤出机混合后挤出，经过多孔模具、旋转飞刀切粒、颗粒水冷、高速旋转甩干、风冷降温冷却、进行包装后得到白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料。本发明提供的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料，导电钛白粉、铝掺杂氧化锌的使用使材料抗静电的同时，对阻燃剂具有协同作用效果。

Description

白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料及其制备工艺

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料及其制备工艺。

背景技术

聚乙烯(polyethylene，简称PE)是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯是一种白色粉末颗粒状产品，无毒、无味，密度在0.940～0.976 g/cm3范围内；结晶度为80%～90%，软化点为125～135℃，使用温度可达100℃；熔化温度120~160℃。它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。硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，但与低密度绝缘性比较略差些；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；高密度聚乙烯树脂可采用注射、挤出、吹塑和旋转成型等方法成型塑料制品。采用注射成型可成型出各种类型的容器、工业配件、医用品、玩具、壳体、瓶塞和护罩等制品。采用吹塑成型可成型各种中空容器、超薄型薄膜等。采用挤出成型可成型管材、拉伸条带、捆扎带、单丝、电线和电缆护套等领域，但由于聚乙烯聚乙烯本身结构特性，导致其制品易燃烧，表面容易电荷积聚形成静电。由于聚乙烯材料本身不具备阻燃抗静电性能，限制了聚乙烯材料在工程材料等的使用。现有技术中通常在聚乙烯材料中加入抗静电剂、阻燃剂等，为满足阻燃抗静电要求一般添加导电材料为碳黑或炭纳米管，添加阻燃材料为溴系或磷系阻燃剂，这使材料的颜色为单一的黑色，溴系或磷系阻燃剂在生产或使用过程可能产生有毒物质不具环保性，这就限制了聚乙烯材料在工程材料中应用，另外导电及阻燃材料的添加对材料的强度和韧性也造成了一定的破坏，降低了材料使用过程的安全性。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题就是提供一种白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为，白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料包括下列重量份的组分：

高密度聚乙烯 50——60重量份

低密度聚乙烯 20——30重量份

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 5——10重量份

导电钛白粉 5——8重量份

铝掺杂氧化锌 5——6重量份

阻燃剂 10——15重量份

增韧剂 3——5重量份

碳酸钙粉 4——6重量份

抗氧剂 0.2——0.4重量份

相容剂 3——8重量份

分散剂 0.5——1.5重量份。

其附加技术特征为：

所述的高密度聚乙烯为PE100级管道专用高密度聚乙烯；

所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的 醋酸乙烯含量在12％一24％；

所述的导电钛白粉颜色为白色，粒径0.27-5.15μm，吸油量70gr/100gr，纯度90-95%；

所述的铝掺杂氧化锌为白色，粒径20-30nm，比表面积30-50㎡，电阻小于12Ω.cm；

所述的阻燃剂为氮-磷协同无卤环保高效阻燃剂，氮-磷协同无卤环保高效阻燃剂为焦磷酸哌嗪（JNP-2），其为白色粉末，其氮含量≥19%，磷含量≥17%；

所述的增韧剂为聚烯烃弹性体，密度为0.87g/cm3，熔体质量流动速率为5.0g/10min；

所述的抗氧剂为酚类抗氧剂1010，相容剂为马来酸酐接枝乙烯，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺。

本发明要解决的第二个技术问题就是提供白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料的制备工艺。

为解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案包括下述步骤：

第一步

称取50——60重量份高密度聚乙烯、20——30重量份低密度聚乙烯、5——10重量份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入搅拌机中，60-70℃烘干搅拌1小时，经上料机加入双螺杆挤出机；

第二步

将5——8重量份导电钛白粉、5——6重量份铝掺杂氧化锌、10——15重量份阻燃剂、3——5重量份增韧剂、4——6重量份碳酸钙粉、0.2——0.4重量份抗氧剂、3——8重量份相容剂、0.5——1.5重量份分散剂加入双螺杆挤出机；

第三步

双螺杆挤出机温度设定160℃至220℃，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、导电钛白粉、铝掺杂氧化锌、阻燃剂、增韧剂、碳酸钙粉、抗氧剂、相容剂、分散剂经双螺杆挤出机混合后挤出；

第四步

双螺杆挤出机挤出的混合料，经过多孔模具、旋转飞刀切粒、颗粒水冷、高速旋转甩干、风冷降温冷却、进行包装后得到白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料。

本发明提供的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料，改变了传统的阻燃抗静电材料只能生产黑色的现状，使材料的使用范围更加广泛。本材料生产成分均为环境友好成分生产及使用过程中不产生污染物质，绿色环保；导电钛白粉、铝掺杂氧化锌的使用使材料抗静电的同时，对阻燃剂具有协同作用效果这样降低了填料的使用，减少对材料性能的影响，保证了材料的强度及韧性。导电钛白粉是以钛白粉为基质，采用纳米技术，通过表面处理、半导体掺杂处理，使其基质表面形成导电性氧化层, 从而制得的新型电子导电功能性半导体填料。导电钛白粉对光的吸收少，散射能力大，光泽、白度、消色力、遮盖力等光学性能良好。导电钛白粉特点为无毒无味，耐酸、耐碱、耐盐、耐有机溶剂、耐光，在800℃以下稳定，不氧化、不燃，并具有阻燃作用。几乎适用于任何要求导电、防静电的环境和场合。铝掺杂氧化锌为在ZnO中掺杂Al₂O₃简称AZO,白色粉末,氧化铝:氧化锌=或2:98,导电性好，高温稳定性强，防辐射性能好。该产品是一种相对便宜，对环境无害的白色导电材料，可以耐受1975℃的高温，导电性用蒸镀法沉积可达到6×10⁴Ω.cm的极限，而且高温稳定性也非常强。抗氧剂为酚类抗氧剂1010，其熔点为110.0～125.0℃，含量≥98.0%，密度1.15g/cm3。

实施方式

下面通过具体实施例对本发明白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料及其制备工艺作进一步详细说明。

实施例1

本发明白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料的制备工艺包括下述步骤：

第一步

称取50重量份高密度聚乙烯、20重量份低密度聚乙烯、5重量份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入搅拌机中，60℃烘干搅拌1小时，经上料机加入双螺杆挤出机；

第二步

将5重量份导电钛白粉、5重量份铝掺杂氧化锌、12重量份阻燃剂、3.5重量份增韧剂、5重量份碳酸钙粉、0.2重量份抗氧剂、3重量份相容剂、0.5重量份分散剂加入双螺杆挤出机；

第三步

双螺杆挤出机温度设定160℃，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、导电钛白粉、铝掺杂氧化锌、阻燃剂、增韧剂、碳酸钙粉、抗氧剂、相容剂、分散剂经双螺杆挤出机混合后挤出；

第四步

双螺杆挤出机挤出的混合料，经过多孔模具、旋转飞刀切粒、颗粒水冷、高速旋转甩干、风冷降温冷却、进行包装后得到白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料。

实施例2

本发明白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料的制备工艺包括下述步骤：

第一步

称取53重量份高密度聚乙烯、23重量份低密度聚乙烯、7重量份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入搅拌机中，60℃烘干搅拌1小时，经上料机加入双螺杆挤出机；

第二步

将6重量份导电钛白粉、5.5重量份铝掺杂氧化锌、10重量份阻燃剂、3重量份增韧剂、4重量份碳酸钙粉、0.25重量份抗氧剂、4重量份相容剂、0.7重量份分散剂加入双螺杆挤出机；

第三步

双螺杆挤出机温度设定180℃，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、导电钛白粉、铝掺杂氧化锌、阻燃剂、增韧剂、碳酸钙粉、抗氧剂、相容剂、分散剂经双螺杆挤出机混合后挤出；

第四步

双螺杆挤出机挤出的混合料，经过多孔模具、旋转飞刀切粒、颗粒水冷、高速旋转甩干、风冷降温冷却、进行包装后得到白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料。

实施例3

本发明白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料的制备工艺包括下述步骤：

第一步

称取55重量份高密度聚乙烯、25重量份低密度聚乙烯、7.5重量份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入搅拌机中，65℃烘干搅拌1小时，经上料机加入双螺杆挤出机；

第二步

将6.5重量份导电钛白粉、5.5重量份铝掺杂氧化锌、12.5重量份阻燃剂、4重量份增韧剂、5重量份碳酸钙粉、0.3重量份抗氧剂、6重量份相容剂、1重量份分散剂加入双螺杆挤出机；

第三步

双螺杆挤出机温度设定190℃，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、导电钛白粉、铝掺杂氧化锌、阻燃剂、增韧剂、碳酸钙粉、抗氧剂、相容剂、分散剂经双螺杆挤出机混合后挤出；

第四步

双螺杆挤出机挤出的混合料，经过多孔模具、旋转飞刀切粒、颗粒水冷、高速旋转甩干、风冷降温冷却、进行包装后得到白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料。

实施例4

本发明白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料的制备工艺包括下述步骤：

第一步

称取58重量份高密度聚乙烯、28重量份低密度聚乙烯、8.5重量份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入搅拌机中， 70℃烘干搅拌1小时，经上料机加入双螺杆挤出机；

第二步

将7重量份导电钛白粉、5.8重量份铝掺杂氧化锌、13.5重量份阻燃剂、4.5重量份增韧剂、5.5重量份碳酸钙粉、0.35重量份抗氧剂、7重量份相容剂、1.2重量份分散剂加入双螺杆挤出机；

第三步

双螺杆挤出机温度设定200℃，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、导电钛白粉、铝掺杂氧化锌、阻燃剂、增韧剂、碳酸钙粉、抗氧剂、相容剂、分散剂经双螺杆挤出机混合后挤出；

第四步

双螺杆挤出机挤出的混合料，经过多孔模具、旋转飞刀切粒、颗粒水冷、高速旋转甩干、风冷降温冷却、进行包装后得到白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料。

实施例5

本发明白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料的制备工艺包括下述步骤：

第一步

称取60重量份高密度聚乙烯、30重量份低密度聚乙烯、10重量份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入搅拌机中， 70℃烘干搅拌1小时，经上料机加入双螺杆挤出机；

第二步

将8重量份导电钛白粉、6重量份铝掺杂氧化锌、15重量份阻燃剂、5重量份增韧剂、6重量份碳酸钙粉、0.4重量份抗氧剂、8重量份相容剂、1.5重量份分散剂加入双螺杆挤出机；

第三步

双螺杆挤出机温度设定220℃，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、导电钛白粉、铝掺杂氧化锌、阻燃剂、增韧剂、碳酸钙粉、抗氧剂、相容剂、分散剂经双螺杆挤出机混合后挤出；

第四步

双螺杆挤出机挤出的混合料，经过多孔模具、旋转飞刀切粒、颗粒水冷、高速旋转甩干、风冷降温冷却、进行包装后得到白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料。

本发明所提供的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料及其制备工艺，并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料，其特征在于包括下列重量份的组分：

高密度聚乙烯 50——60重量份

低密度聚乙烯 20——30重量份

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 5——10重量份

导电钛白粉 5——8重量份

铝掺杂氧化锌 5——6重量份

阻燃剂 10——15重量份

增韧剂 3——5重量份

碳酸钙粉 4——6重量份

抗氧剂 0.2——0.4重量份

相容剂 3——8重量份

分散剂 0.5——1.5重量份。

2.根据权利要求1所述的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的高密度聚乙烯为PE100级管道专用高密度聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的 醋酸乙烯含量在12％一24％。

4.根据权利要求1所述的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的导电钛白粉的颜色为白色，粒径0.27-5.15μm，吸油量70gr/100gr，纯度90-95%。

5.根据权利要求1所述的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的铝掺杂氧化锌为白色，粒径20-30nm，比表面积30-50㎡，电阻小于12Ω.cm。

6.根据权利要求1所述的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的阻燃剂为氮-磷协同无卤环保高效阻燃剂，氮-磷协同无卤环保高效阻燃剂为焦磷酸哌嗪（JNP-2），其为白色粉末，其氮含量≥19%，磷含量≥17%。

7.根据权利要求1所述的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的增韧剂为聚烯烃弹性体，密度为0.87g/cm3，熔体质量流动速率为5.0g/10min。

8.根据权利要求1所述的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010，相容剂为马来酸酐接枝相容剂，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺。

9.权利要求1至8任一项所述的白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料的制备工艺，其特征在于包括下述步骤：

第一步

称取50——60重量份高密度聚乙烯、20——30重量份低密度聚乙烯、5——10重量份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入搅拌机中，60-70℃烘干搅拌1小时，经上料机加入双螺杆挤出机；

第二步

将5——8重量份导电钛白粉、5——6重量份铝掺杂氧化锌、10——15重量份阻燃剂、3——5重量份增韧剂、4——6重量份碳酸钙粉、0.2——0.4重量份抗氧剂、3——8重量份相容剂、0.5——1.5重量份分散剂加入双螺杆挤出机；

第三步

双螺杆挤出机温度设定160℃至220℃，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、导电钛白粉、铝掺杂氧化锌、阻燃剂、增韧剂、碳酸钙粉、抗氧剂、相容剂、分散剂经双螺杆挤出机混合后挤出；

第四步

双螺杆挤出机挤出的混合料，经过多孔模具、旋转飞刀切粒、颗粒水冷、高速旋转甩干、风冷降温冷却、进行包装后得到白色环保抗静电阻燃聚乙烯材料。