阅读说明：本技术 用于低密度聚乙烯的阻燃剂、制备方法及其应用 (Flame retardant for low-density polyethylene, preparation method and application thereof ) 是由 童张法 许严严 戴新 王涛 韦藤幼 宋叶叶 刘玮 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种用于低密度聚乙烯的阻燃剂、制备方法及其应用,属于复合阻燃剂技术领域。所述的阻燃剂,包括以下重量份数的原料：4～21份三氧化二锑、13～63份十溴二苯乙烷、17～83份改性氢氧化镁；所述的阻燃剂是由三氧化二锑、十溴二苯乙烷、改性氢氧化镁按重量份数混合均匀制得的。本发明融合了卤系阻燃剂和无机阻燃剂的优点,在保障低密度聚乙烯基材的拉伸强度、硬度、抗弯曲强度和抗冲击强度的情况下解决了低密度聚乙烯燃烧时滴落严重、发烟量大的问题,并提高了复合阻燃材料的极限氧指数,降低了三氧化二锑和十溴二苯乙烷的用量。(The invention discloses a flame retardant for low-density polyethylene, a preparation method and application thereof, and belongs to the technical field of composite flame retardants. The flame retardant comprises the following raw materials in parts by weight: 4-21 parts of antimony trioxide, 13-63 parts of decabromodiphenylethane and 17-83 parts of modified magnesium hydroxide; the flame retardant is prepared by uniformly mixing antimony trioxide, decabromodiphenylethane and modified magnesium hydroxide in parts by weight. The invention integrates the advantages of halogen flame retardant and inorganic flame retardant, solves the problems of serious dripping and large smoke generation amount during the combustion of the low-density polyethylene under the condition of ensuring the tensile strength, hardness, bending strength and impact strength of the low-density polyethylene base material, improves the limit oxygen index of the composite flame retardant material, and reduces the using amounts of antimony trioxide and decabromodiphenylethane.)

用于低密度聚乙烯的阻燃剂、制备方法及其应用

技术领域

本发明属于复合阻燃剂技术领域，具体涉及一种用于低密度聚乙烯的阻燃剂、制备方法及其应用。

背景技术

聚乙烯是中国合成树脂中产能最大、进口最多的品种。聚乙烯主要分为线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯三大类。主要应用于各种注塑和吹塑制品、管材和电线、电缆的绝缘和护套等。聚乙烯因具有优良的物理力学性能、电性能和耐化学腐蚀性能，尤其是具有很好的加工性能，所以用途极为广泛。由于聚乙烯本身极易燃烧，其氧指数仅为17％，燃烧时熔融滴落严重，发烟量大，使用过程中存在潜在的火灾风险，因此对其进行阻燃改性是十分必要的。

中国专利申请文献“一种阻燃低密度聚乙烯的膨胀型阻燃剂(专利申请号：专利申请号201810057187.7)”公开了一种阻燃剂，由改性赤泥、聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺与低密度聚乙烯熔融共混，该发明所制备的低密度聚乙烯复合材料氧指数达到29.0％以上，垂直燃烧等级达到UL94、V-0级。

中国专利申请文献“一种用于低密度聚乙烯的复合阻燃剂(专利申请号：专利申请号201810111891.6)”公开了一种阻燃剂，由三氧化二锑、十溴二苯乙烷、酞酸酯偶联剂NDZ-201改性膨润土组成，该发明所制备的复合阻燃剂在保障低密度聚乙烯基材的拉伸强度和抗冲击强度的情况下解决低密度聚乙烯燃烧时熔融滴落严重、发烟量大的问题，但存在氧指数较低，成本较高等问题。

以改性氢氧化镁替代部分卤锑阻燃剂，能够结合无机阻燃剂和卤系阻燃剂的优点，减少卤系阻燃剂的使用量并降低阻燃剂的添加量。在保障低密度聚乙烯力学性能的情况下解决低密度聚乙烯燃烧时熔融滴落严重、发烟量大的问题，并提高复合阻燃材料的极限氧指数和降低成本。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明提供一种用于低密度聚乙烯的阻燃剂、制备方法及其应用，以解决如何提高极限氧指数和降低成本的实际问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于低密度聚乙烯的阻燃剂，包括以下重量份数的原料：4～21份三氧化二锑、13～63份十溴二苯乙烷、17～83份改性氢氧化镁。

优选地，所述的用于低密度聚乙烯的阻燃剂，包括以下重量份数的原料：17份三氧化二锑、50份十溴二苯乙烷、33份改性氢氧化镁。

优选地，三氧化二锑与改性氢氧化镁的质量比为1：0.8～20。

优选地，所述改性氢氧化镁的制备方法为：将氢氧化镁溶于蒸馏水中，控制温度在30～90℃范围内，搅拌分散均匀，再取季戊四醇硬脂酸酯加入无水乙醇中，在50～90℃温度条件下溶解，再将溶解后的季戊四醇硬脂酸酯溶液加入氢氧化镁溶液中，恒温搅拌1～60min，反应完毕后过滤，放入烘箱于90℃下干燥，冷却后过200目筛，得到改性氢氧化镁。

优选地，溶于蒸馏水中的氢氧化镁的重量份数为100份。

优选地，蒸馏水与氢氧化镁的液固比为15～30。

优选地，加入无水乙醇中的季戊四醇硬脂酸酯的重量份数为0.4-1.6份。

本发明还提供一种用于低密度聚乙烯的阻燃剂的制备方法，是由三氧化二锑、十溴二苯乙烷、改性氢氧化镁按重量份数混合均匀即可制得。

本发明还提供一种用于低密度聚乙烯的阻燃剂的应用，应用于制备低密度聚乙烯，其包含质量分数为6～24％的用于低密度聚乙烯的阻燃剂。

优选地，应用于制备低密度聚乙烯，其包含质量分数为18％的用于低密度聚乙烯的阻燃剂。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)单一卤锑阻燃剂用于聚乙烯生产存在价格昂贵、发烟量大、熔融滴落严重等问题，本发明使用了改性氢氧化镁与卤锑阻燃剂协效阻燃，利用氢氧化镁脱水温度较低，因此在燃烧初期时阻燃效果显著。并且能促进材料碳化，形成碳层，有效的抑制了材料熔融滴落的现象和添加卤锑阻燃剂后存在的燃烧发烟量大的问题。添加一定量的复合阻燃剂能使材料极限氧指数提高到34.9％，因此改性氢氧化镁与卤锑阻燃剂协效阻燃能使是具有很大的可行性。本发明不仅可降低卤锑阻燃剂的用量，还能有效的降低阻燃剂的成本。

(2)本发明利用改性氢氧化镁作为阻燃剂的主要成分之一，相比未改性氢氧化镁能更好的在基材中分散，从而增强了复合阻燃剂的阻燃效果；另一方面，经过有机改性的氢氧化镁能够避免无机阻燃剂降低基材机械性能的问题，使得复合阻燃材料能够满足更多的产品需求。

(3)本发明融合了卤系阻燃剂和无机阻燃剂的优点，在燃烧过程中不会产生熔融滴落，成炭率高，炭层稳定。

具体实施方式

为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。

实施例1

一种用于低密度聚乙烯的阻燃剂，包括以下重量份数的原料：21份三氧化二锑、63份十溴二苯乙烷、17份改性氢氧化镁。

所述改性氢氧化镁的制备方法为：按重量份数计，将100份氢氧化镁加入蒸馏水中，液固比为15，控制在30℃条件下，搅拌分散均匀，再取0.4份季戊四醇硬脂酸酯加入无水乙醇中，在50～90℃温度条件下溶解，再将溶解后的季戊四醇硬脂酸酯溶液加入氢氧化镁溶液中，恒温搅拌60min，反应完毕后过滤，放入烘箱于90℃下干燥，冷却后过200目筛，得到改性氢氧化镁。

所述低密度聚乙烯的阻燃剂是由三氧化二锑、十溴二苯乙烷、改性氢氧化镁按重量份数混合均匀即可制得。

实施例2

一种用于低密度聚乙烯的阻燃剂，包括以下重量份数的原料：17份三氧化二锑、50份十溴二苯乙烷、33份改性氢氧化镁。

所述改性氢氧化镁的制备方法为：按重量份数计，将100份氢氧化镁加入蒸馏水中，液固比为20，控制在50℃条件下，搅拌分散均匀，再取0.8份季戊四醇硬脂酸酯加入无水乙醇中，在50～90℃温度条件下溶解，再将溶解后的季戊四醇硬脂酸酯溶液加入氢氧化镁溶液中，恒温搅拌45min，反应完毕后过滤，放入烘箱于90℃下干燥，冷却后过200目筛，得到改性氢氧化镁。

所述低密度聚乙烯的阻燃剂是由三氧化二锑、十溴二苯乙烷、改性氢氧化镁按重量份数混合均匀即可制得。

实施例3

一种用于低密度聚乙烯的阻燃剂，包括以下重量份数的原料：13份三氧化二锑、37份十溴二苯乙烷、50份改性氢氧化镁。

所述改性氢氧化镁的制备方法为：按重量份数计，将100份氢氧化镁加入蒸馏水中，液固比为25，控制在70℃条件下，搅拌分散均匀，再取1.2份季戊四醇硬脂酸酯加入无水乙醇中，在50～90℃温度条件下溶解，再将溶解后的季戊四醇硬脂酸酯溶液加入氢氧化镁溶液中，恒温搅拌30min，反应完毕后过滤，放入烘箱于90℃下干燥，冷却后过200目筛，得到改性氢氧化镁。

所述低密度聚乙烯的阻燃剂是由三氧化二锑、十溴二苯乙烷、改性氢氧化镁按重量份数混合均匀即可制得。

实施例4

一种用于低密度聚乙烯的阻燃剂，包括以下重量份数的原料：4份三氧化二锑、13份十溴二苯乙烷、83份改性氢氧化镁。

所述改性氢氧化镁的制备方法为：按重量份数计，将100份氢氧化镁加入蒸馏水中，液固比为30，控制在90℃条件下，搅拌分散均匀，再取1.6份季戊四醇硬脂酸酯加入无水乙醇中，在50～90℃温度条件下溶解，再将溶解后的季戊四醇硬脂酸酯溶液加入氢氧化镁溶液中，恒温搅拌15min，反应完毕后过滤，放入烘箱于90℃下干燥，冷却后过200目筛，得到改性氢氧化镁。

所述低密度聚乙烯的阻燃剂是由三氧化二锑、十溴二苯乙烷、改性氢氧化镁按重量份数混合均匀即可制得。

实施例5

一种低密度聚乙烯，包含质量分数为24％的实施例1制备的阻燃剂。

实施例6

一种低密度聚乙烯，包含质量分数为24％的实施例2制备的阻燃剂。

实施例7

一种低密度聚乙烯，包含质量分数为24％的实施例3制备的阻燃剂。

实施例8

一种低密度聚乙烯，包含质量分数为18％的实施例2制备的阻燃剂。

实施例9

一种低密度聚乙烯，包含质量分数为12％的实施例2制备的阻燃剂。

比较例1

一种纯低密度聚乙烯，不包含阻燃剂。

比较例2

中国专利申请文献“一种用于低密度聚乙烯的复合阻燃剂(专利申请号：专利申请号201810111891.6)”中实施例5制备的低密度聚乙烯。

比较例3

中国专利申请文献“一种用于低密度聚乙烯的复合阻燃剂(专利申请号：专利申请号201810111891.6)”中实施例6制备的低密度聚乙烯。

比较例4

中国专利申请文献“一种用于低密度聚乙烯的复合阻燃剂(专利申请号：专利申请号201810111891.6)”中实施例7制备的低密度聚乙烯。

具体设计的测试方法为：

将实施例5～9以及比较例1～4进行性能测试，主要测试极限氧指数、燃烧等级、弯曲强度及拉伸强度等性能，测试标准依据分别为GB/T 2048-2008、GB/T 1040-92、GB/T9341-2000。各性能测试结果见表1。

表1

由以上实施例5～9和比较例1～4的实验数据可知，本发明的复合阻燃剂在大幅度提高材料阻燃性能的情况下并未使其力学性能降低。表明本发明具有阻燃效果好、制备成本低等优势。本发明相对现有的技术而言，极限氧指数至少提高13.82％以上，因此，本发明具有突出的进步和显著的效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用了限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。