一种阻燃型热熔胶及其制备方法
阅读说明：本技术 一种阻燃型热熔胶及其制备方法 (Flame-retardant hot melt adhesive and preparation method thereof ) 是由 王胜义 屈喜良 于 2021-08-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种阻燃型热熔胶,按质量百分数计,包括以下组分：20～50％的热塑性弹性体、20～50％的增粘树脂、8～27％的阻燃剂母粒、10～30％的合成蜡和1～5％的抗氧剂；其中,所述阻燃剂母粒包括氮磷系阻燃剂和EVA载体。本发明通过设计原料及配比,选用特定的阻燃剂母料代替一般的阻燃剂粉末,可以与热熔胶配方相容性更佳,且不存在阻燃剂分散不均匀的问题。本发明公开了一种阻燃型热熔胶的制备方法,其先将增粘树脂和阻燃剂母粒进行混合均匀,再加入热塑性弹性体和合成蜡进入混合,进一步提高了阻燃剂母粒的分散效果,使得热熔胶在保持原有性能的同时,阻燃性能也满足相应的要求。(The invention discloses a flame-retardant hot melt adhesive which comprises the following components in percentage by mass: 20-50% of thermoplastic elastomer, 20-50% of tackifying resin, 8-27% of flame retardant master batch, 10-30% of synthetic wax and 1-5% of antioxidant; wherein, the flame retardant master batch comprises a nitrogen-phosphorus flame retardant and an EVA carrier. According to the invention, through designing raw materials and proportioning, a specific flame retardant master batch is selected to replace general flame retardant powder, so that the compatibility with a hot melt adhesive formula is better, and the problem of nonuniform dispersion of the flame retardant is avoided. The invention discloses a preparation method of a flame-retardant hot melt adhesive, which comprises the steps of uniformly mixing tackifying resin and flame retardant master batches, adding a thermoplastic elastomer and synthetic wax, and mixing, so that the dispersion effect of the flame retardant master batches is further improved, and the flame retardant property of the hot melt adhesive meets corresponding requirements while the original property is maintained.)
技术领域
本发明涉及热熔胶制备技术领域，具体涉及一种阻燃型热熔胶及其制备方法。
背景技术
目前在畜牧业领域，为了有效阻隔细菌病毒以及空气污染对饲养动物的感染风险，主流公司均在积极推进空气过滤装置用以降低这种风险，保证饲养动物的成活率。
空气过滤装置中，会采用热熔胶对过滤材料进行粘接固定，过滤材料一般由有机合成类材料组成，如PP、玻璃纤维等，而这些材料大多数均不具备阻燃性能，一般出现火灾事故，无法起到阻燃作用，进而无法有效降低火灾风险。
现有的解决方式是在热熔胶中添加阻燃剂，来使得热熔胶具备一定的阻燃效果。阻燃剂主要有液态阻燃剂和固态阻燃剂两种形态。现有液态阻燃剂产品体系，阻燃效果不佳，同时伴随有刺激性气味，经高温加热使用时，容易产生大量气泡；其次添加较多液态阻燃剂后，热熔胶本身物理性能会有明显变化，如拉伸强度变低，对材料的粘接剥离效果变差，另外存在容易老化的问题，热稳定性差。液态阻燃剂存在的上述问题，目前都很难克服，因此往往选用固态阻燃剂来制备阻燃型热熔胶，固态阻燃剂一般为粉末状。现有制备阻燃型热熔胶的工艺，主要是将阻燃剂和热熔胶原有配方的物料同时投入到反应釜中，经加热搅拌，形成熔融状混合物，再经滤网过滤并挤出，冷却干燥后，得到热熔胶。现有工艺采取全部原料同时入料混合的方式，阻燃剂粉末非常不容易搅拌分散。为了使阻燃效果达到阻燃等级UL-94V1-V0的要求，往往需要添加一定量的阻燃剂粉末，由于阻燃剂粉末与热熔胶配方的相容性差，且由于阻燃剂粉末不容易分散均匀，没有充分分散开，容易被包裹结团，形成颗粒物，导致制备的热熔胶性能受影响，阻燃等级达不到要求，热熔胶原有的粘结性能、拉伸强度、断裂伸长率等机械性能也有所降低。虽然可以通过增加提高阻燃剂比例的方式，来达到阻燃等级的要求，但阻燃剂比例越高，越不容易分散，更进一步影响热熔胶原有的性能，有的甚至达不到热熔胶最基本的粘结性能要求。另外，由于阻燃剂不容易搅拌分散，一方面需要额外延长搅拌时间，另一方面，在过滤时，有些较大颗粒物堵塞滤网，也降低了过滤效率，增加了过滤时间，导致整体生产时间延长，生产效率不高。如何解决固态阻燃剂的分散不充分、不均匀的问题，实现热熔胶在满足阻燃等级的前提下，很好保持原有性能，且不堵塞滤网，有待研究。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种阻燃型热熔胶，该热熔胶是通过一定原料及配比制备而成，阻燃剂分散均匀，阻燃性能满足要求，并兼顾热熔胶原有性能。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种阻燃型热熔胶，按质量百分数计，包括以下组分：
其中，所述阻燃剂母粒包括氮磷系阻燃剂和EVA载体。
在一些实施方式中，所述EVA载体熔融指数150～400，VA醋酸含量20～33％；所述阻燃剂母粒中EVA载体质量比不超过40％，高温150℃及以上的温度下具有流动性。
在一些实施方式中，所述热塑性弹性体为乙烯醋酸乙烯酯、乙烯丙烯共聚物、乙烯辛烯共聚物、非晶态α-烯烃共聚物、三元乙丙共聚物中的至少一种。
在一些实施方式中，所述增粘树脂为初级松香树脂、松香甘油酯、氢化松香树脂、碳九石油树脂、氢化碳九石油树脂、碳五树脂、氢化碳五树脂、氢化DCPD、碳五碳九共聚树脂中的至少一种。优选的，所述增粘树脂选用低粘度树脂，150℃下，粘度值≤1500cps，软化点≤105℃。
在一些实施方式中，所述氮磷系阻燃剂为三聚氰胺氮磷阻燃剂、无卤高氮系阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂、无卤高氮磷复合型阻燃剂中的至少一种。
在一些实施方式中，所述合成蜡为聚乙烯蜡、EVA蜡、氧化聚乙烯蜡、费托蜡中的至少一种。具体地，所述聚乙烯蜡包括但不限于沙索的H1、HM105；所述氧化聚乙烯蜡包括但不限于霍尼韦尔A-C6A、A-C629A、AC307A等；所述费托蜡包括但不限于壳牌SX105、SX80、SX90、日本精蜡FT115、FT105等；所述EVA蜡包括但不限于巴斯夫LUWAX EVA3、霍尼韦尔AC400等。
在一些实施方式中，抗氧剂选自巴斯夫的抗氧剂1010，台湾双键的抗氧剂2112中的至少一种，优选的，为二者按质量比为1：2的混合物。
本发明的目的之二在于提供上述任一实施方式的阻燃型热熔胶的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、按质量比称取物料；
S2、将增粘树脂与抗氧剂加入反应釜中，加热至150-155℃，将增粘树脂全部均匀熔化；
S3、将阻燃剂母粒加入反应釜中，升温至160-165℃，高速搅拌，快速将阻燃剂母粒与增粘树脂均匀分散；
S4、将剩余物料加入反应釜中，降温至150-155℃，使物料完全熔融，混合均匀；
S5、抽真空，然后将混合均匀后的物料，完成过滤并挤出，冷却干燥，得到阻燃型热熔胶。
上述的制备方法，可根据实际需求，在热熔胶挤出后，将阻燃型热熔胶制成包括但不限于粒状、条状等形状，便于实际应用。
在一些实施方式中，步骤S2中，将增粘树脂与抗氧剂加入反应釜后，以30-60转/min的速度搅拌30-60min,将增粘树脂全部均匀熔化。
在一些实施方式中，步骤S3中，加入阻燃剂母粒后，以90-120转/min的速度高速搅拌30-60min，使阻燃剂母粒分散均匀。
在一些实施方式中，步骤S4中，降温后，调整转速为50-80转/min，搅拌50-80min，使物料充分混合均匀。
在一些实施方法中，步骤S5中，抽真空30-60min，保持真空度0.05-0.08MPa，再进行过滤。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明通过对原料、配比、制备方法的改进，使得阻燃型热熔胶的阻燃剂分散充分、均匀，在可以达到阻燃等级的前提下，有效的降低了阻燃剂的比例，制得的热熔胶很好地保持原有性能，同时有效解决了生产过程中堵塞滤网的问题，生产效率得到提升。
在原料及配比上，选用特定的阻燃剂母粒代替一般的阻燃剂粉末，由于可以更好得与热熔胶配方相容，阻燃剂不易结团，且分散均匀，在满足阻燃等级要求的同时，很好保持了热熔胶原有性能，在热熔胶的生产过程中，不易堵塞滤网，生产效率明显提高。
在制备方法上，首先将增粘树脂与抗氧剂进行混合，利用抗氧剂的特性，解决增粘树脂在加热过程中容易老化的问题；在增粘树脂与抗氧剂混合均匀后，再加入阻燃剂母粒，利用增粘树脂相较于热塑性弹性体的低粘度特性，可以使得阻燃剂母粒可以更好得融于增粘树脂中，分散更均匀，同时由于粘度较低，搅拌阻力小，可提高搅拌速度，缩短混合所需时长，既提高生产效率，又降低物料老化程度。通过前面两步的关键步骤，先把阻燃剂母粒充分分散开，最后再加入热塑性弹性体、合成蜡，通过工艺改进，使得阻燃剂母粒的分散效果得到进一步提高，也更好得保证了阻燃效果。
本发明的方法，制备工艺简单，适于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明的具体实施例，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的一部分实施例，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。
下述实施例中，所用材料均可市购，其中：
热塑性弹性体选自台湾聚合化学的EVA，型号：653、638、649、612、947；埃克森美孚的EVA，型号：7711、7720、7510；陶氏化学的乙烯辛烯共聚物，型号：GA1950、GA1900、8402、8407，赢创化学的非晶态α-烯烃共聚物，型号：750、730、E1060PL-1。热塑性弹性体，可选择以上其中一种或两种以上的混合物；优选的，采用台湾聚合化学的638、653、649，质量比为1：3：2。
增粘树脂选自山东鲁华化工有限公司生产的氢化碳五树脂，埃克森美孚的氢化DCPD树脂，台湾合益的氢化碳九树脂；优选的，选自埃克森美孚的氢化DCPD树脂与台湾合益的氢化碳九树脂，质量比为2：3。上述树脂，均为低粘度树脂，150℃下，粘度值≤1500cps，软化点≤105℃。
阻燃剂母粒由EVA载体和氮磷系阻燃剂组成，阻燃剂母粒中，EVA载体熔融指数150～400，VA醋酸含量20～33％，EVA载体质量比不超过40％，高温150℃及以上的温度下具有流动性。优选无卤氮磷系阻燃剂母粒，选自HiBlai公司阻燃剂母粒HPM055，诚宏锐化工公司阻燃剂母粒PFR-40。为了便于对比，另选用粉末无卤阻燃剂，为科莱恩无卤阻燃剂OP1312。
合成蜡，聚乙烯蜡选自沙索的H1、HM105；氧化聚乙烯蜡选自霍尼韦尔的A-C6A、A-C629A、AC307A；费托蜡选自壳牌的SX105、SX80、SX90，日本精蜡的FT115，FT105；EVA蜡为巴斯夫LUWAX EVA3、霍尼韦尔AC400；合成蜡可选以上其中一种或两种以上的混合物。
抗氧剂选自巴斯夫的抗氧剂1010，台湾双键的抗氧剂2112中的至少一种，优选的，为二者按质量比为1：2的混合物。
为便于对比，特将本发明内容的配方和其他的配方，分别按照本发明内容的制备方法和以往的制备方法，制得不同的热熔胶。具体原料种类、用量、制备方法，如表1
表1实施例1-6、对比例1-6、参照例的原料种类、用量及对应制备方法
实施例1-3、对比例4-6的热熔胶，按本发明内容的方法，进行制备，具体如下：
方法A：一种阻燃型热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量比称取物料；
S2、将增粘树脂与抗氧剂加入反应釜中，加热至155℃，以60转/min的速度搅拌30min,将增粘树脂全部均匀熔化；
S3、将阻燃剂母粒加入反应釜中，升温至160℃，以90转/min的速度高速搅拌60min，快速将阻燃剂母粒与增粘树脂均匀分散；
S4、将剩余物料加入反应釜中，降温至150℃，调整转速为50转/min，搅拌80min，使物料完全熔融，混合均匀；
S5、抽真空30min并保持真空度0.08MPa，然后将混合均匀后的物料，完成过滤，挤出造粒，冷却干燥，得到阻燃型热熔胶。
实施例4-6、对比例1-3、参照例的热熔胶，按以往的方法，进行制备，具体如下：
方法B：一种热熔胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、按质量比称取物料；
S2、将热塑性弹性体与合成蜡加入反应釜中，加热至150℃，以30转/min的速度搅拌60min；
S3、将剩余物料加入反应釜中，，以50转/min的速度搅拌150min，使物料完全熔融，混合均匀；
S5、抽真空30min并保持真空度0.08MPa，然后将混合均匀后的物料，完成过滤，挤出造粒，冷却干燥，得到阻燃型热熔胶。
将实施例1-6、对比例1-6和参照例制成的热熔胶进行相关性能检测，检测方法如下：
1、粘度测试
按照GB/T 2794规定进行，使用美国博勒飞公司的CAP2000型粘度计(4号转子)来测定粘度，结果以厘泊(cps)记录。Cps/150℃表示在150℃下的粘度值，在空气过滤材料行业，操作温度一般在130-160℃之间，粘度不宜过高或者过低，粘度过高则设备出胶困难，粘度过低，流动性太好则容易流淌。因此一般将粘度控制在4000—9000cps/150℃比较常见。
2、UL-94阻燃性能测试
UL-94阻燃性能测试采用美国阻燃材料标准UL94垂直燃烧测试方法，试样尺寸为130mm(长)×20mm(宽)×2mm(厚)，试片厚度不可超过2mm。阻燃等级由HB、V-2、V-1向V-0逐级递增；其中：
V-0：对样品进行10秒的燃烧测试后，滴落物不可引燃棉花，火焰在30秒内熄灭，无燃烧物掉下；
V-1：对样品进行10秒的燃烧测试后，滴落物不可引燃棉花，火焰在60秒内熄灭，无燃烧物掉下；
V-2：对样品进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，有燃烧物掉下。
3、高温过滤测试
取120目不锈钢滤网将其固定在铝箔盘上，取200g热熔胶置于滤网上，然后放进150℃烘箱内，持续加热4h，观察滤网表面残留杂质与阻燃剂颗粒情况。
4、粘结效果测试
取300g热熔胶装入500ml玻璃烧杯内，放置在150℃烘箱内，待其充分熔融，用水银温度计实测温度为150±2℃；准备10cm*3cm玻纤材质若干条。
将热熔胶液淋在玻纤材质上(热熔胶尺寸长*宽＝30mm*2mm)，于开放时间15s内，用另外的玻纤材质进行贴合，冷却2h后进行剥离测试，观察是否能够达到材质表面破坏。材料破坏面积越大，说明粘结效果越好。材料破坏面积至少达到60％，才算基本达标。
5.拉伸强度与断裂伸长率测试
按照国标GBT528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定，制作标准哑铃型试样，测试比较热熔胶的机械强度变化。热熔胶的拉伸强度越高，伸长率越大代表热熔胶的韧性越好。若拉伸强度越高，而伸长率越低，代表热熔胶越脆，应用方面越容易出现断胶的风险。
实施例1-6、对比例1-6和参照例的各项性能测试结果如表2所示。
表2实施例1-6、对比例1-6和参照例各项性能测试结果
如表2所示，本发明的热熔胶，因使用阻燃剂母粒，阻燃剂分散效果好，再搭配本发明的制备方法，阻燃剂的分散效果更好，经高温过滤，杂质少，甚至无杂质。在满足阻燃等级的同时，也很好的兼顾到了热熔胶原有的性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围的方案，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。