[發(fā)明專利]硼酸-氧化鋅改性氫氧化鎂阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010273430.2
• 申請(qǐng)日: 2010-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN101921426A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 虞鑫海;霍蛟龍;趙炯心
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L23/08
• 分類號(hào): C08L23/08;C08L51/06;C08K9/06;C08K9/02;C08K3/22;C09C1/02;C09C3/12;C09C3/06
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達(dá);謝文凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氫氧化鎂阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物及其制備方法領(lǐng)域，特別涉及一種硼酸-氧化鋅改性氫氧化鎂阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，三大合成材料(合成塑料、合成橡膠和合成纖維)得到了迅速發(fā)展，而三大合成材料的應(yīng)用往往采用復(fù)合材料的形式，這主要是因?yàn)閺?fù)合材料的綜合性能優(yōu)良，可設(shè)計(jì)性及易加工等。促使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

眾所周知，三大合成材料都是含碳、氫、氧量很高的有機(jī)高分子化合物，它們都比較容易燃燒，在燃燒過程中，熱釋放率較高，熱值較大，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤矣锌赡墚a(chǎn)生濃煙和毒氣。一旦發(fā)生火災(zāi)便很難撲滅，給人們生產(chǎn)生活帶來了潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)性。所以積極發(fā)展和推廣應(yīng)用難燃材料，提高社會(huì)生產(chǎn)生活的安全意識(shí)，已引起全社會(huì)的廣泛關(guān)注。

EVA是近年來發(fā)展很迅速的塑料產(chǎn)品之一。它具有優(yōu)良的耐沖擊和耐應(yīng)力開裂、撕裂性、穿刺以及低密度、柔軟性、高彈性、良好電性和化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)與填料、阻燃劑等均具有較好的相容性。

EVA樹脂是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，其性能與醋酸乙烯酯(VA)的含量有著密切的關(guān)系。通常情況下，醋酸乙烯(VA)含量在5％～40％。與聚乙烯相比，由于在高分子鏈中引入了醋酸乙烯單體，從而降低了結(jié)晶度，提高了材料的柔韌性、抗沖擊性、填料相溶性和熱密封性能，因而，被廣泛應(yīng)用于電線電纜、包裝膜、功能性棚膜、熱熔膠、發(fā)泡鞋料及玩具等領(lǐng)域。一股來說，EVA樹脂的性能主要取決于分子鏈上醋酸乙烯酯(VA)的含量。VA含量低(通常小于10％)，樹脂性質(zhì)類似于低密度聚乙烯，柔軟且抗沖擊強(qiáng)度較好，適合制造重負(fù)荷裝袋材料。當(dāng)VA含量為10-20％的EVA透明性好，適合制造農(nóng)業(yè)收縮包裝薄膜。VA含量更大的EVA可做涂層、粘合劑、涂料和交聯(lián)彈性體用。

盡管乙烯-醋酸乙烯酯共聚物性能優(yōu)異，其燃燒熱值隨乙烯含量增加而增加。隨著VA的含量的增加，其阻燃性能有一定地提高，但是仍舊不能滿足一些特殊領(lǐng)域的使用要求。其燃燒過程中產(chǎn)生帶有毒性氣體的黑煙，限制了其在家電、建筑、建材和電纜等方面的應(yīng)用。

鹵系阻燃劑因其用量少，就能達(dá)到較好的阻燃效果，且應(yīng)用范圍廣，曾一度成為阻燃劑市場(chǎng)的主流。但鹵系阻燃劑阻燃的同時(shí)也產(chǎn)生大量的腐蝕性和有毒氣體，由此引發(fā)的二噁英(Dioxin)問題得到人們的廣泛關(guān)注。隨著人們環(huán)保意識(shí)和社會(huì)環(huán)保力度的加強(qiáng)，含鹵阻燃劑的使用受到了很大的沖擊。磷系阻燃劑本身有毒且發(fā)煙量大，在常溫下為液態(tài)，容易從廢料中泄露出去，且在使用過程中存在污染電子元件的可能性，從而降低環(huán)氧樹脂的耐濕性和可加工性等，紅磷阻燃劑成型時(shí)還會(huì)產(chǎn)生紅磷分解氣體。對(duì)生態(tài)環(huán)境和人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活產(chǎn)生不良影響。

氫氧化鎂可以說是當(dāng)前公認(rèn)具有填充、阻燃和抑煙三重功能的阻燃助劑，和其他阻燃劑相比，其在高分子材料應(yīng)用中不僅能達(dá)到優(yōu)良的阻燃效果，且有很好的抑煙效果，而且具有無毒、無腐蝕和低價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。

氫氧化鎂屬于無機(jī)極性添加型阻燃劑，熱分解溫度在340-490℃范圍內(nèi)，分解時(shí)，吸熱量可高達(dá)448KJ/mol。在受熱分解的過程中會(huì)產(chǎn)生水汽，該水汽可沖淡可燃物表面氧氣的濃度，從而使表面燃燒較難進(jìn)行；同時(shí)吸收大量的熱，降低了材料表面火焰的實(shí)際溫度，使高分子聚合物降解為低分子的速度減慢，減少了可燃物質(zhì)的產(chǎn)生；另外氫氧化鎂可以形成表面炭化層，并且阻止了熱量和空氣中氧氣的進(jìn)入；同時(shí)高溫分解生成的氧化鎂是良好的耐火材料，所以一旦火源熄滅，燃燒即可自行很快停止，起到了較好的阻燃效果。此外，氫氧化鎂具有硬度低的優(yōu)點(diǎn)，是一種軟質(zhì)材料，與氫氧化鋁相比能承受更高的加工溫度，對(duì)機(jī)械磨損較小，可加快擠塑速度，縮短模塑時(shí)間。因氫氧化鎂的阻燃作用主要發(fā)生在固體降解區(qū)，即減少可燃物的產(chǎn)生，但對(duì)預(yù)燃區(qū)的作用很小，可燃物質(zhì)的燃燒不受影響，從而產(chǎn)生的煙霧就小了。另外，在最外層的燃燒產(chǎn)物區(qū)可沖淡和吸收一部分煙霧，故氫氧化鎂具有消煙的作用。

氫氧化鎂由于表面極性大，阻燃機(jī)理為脫水、與氧化產(chǎn)物阻隔，其阻燃效率相對(duì)比較低，要想達(dá)到一定的阻燃級(jí)別要求，在使用過程中一股添加量在60％左右。但是此時(shí)聚合物體系力學(xué)性能嚴(yán)重下降，不能滿足實(shí)際應(yīng)用需求。因此針對(duì)不同的高分子聚合物材料，需要對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行表面改性和協(xié)同阻燃處理。偶聯(lián)劑法、表面活性劑法、微膠囊化法、超細(xì)化法、與其他阻燃劑的協(xié)同增效等五種方法，目前是用來改性氫氧化鎂的主要方法。