[发明专利]硼酸-氧化锌改性氢氧化镁阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氢氧化镁阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物及其制备方法领域，特别涉及一种硼酸-氧化锌改性氢氧化镁阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物及其制备方法。

背景技术

随着科技的不断进步与发展，三大合成材料(合成塑料、合成橡胶和合成纤维)得到了迅速发展，而三大合成材料的应用往往采用复合材料的形式，这主要是因为复合材料的综合性能优良，可设计性及易加工等。促使其在国民经济各个领域中得到广泛的应用。

众所周知，三大合成材料都是含碳、氢、氧量很高的有机高分子化合物，它们都比较容易燃烧，在燃烧过程中，热释放率较高，热值较大，火焰传播速度快，而且有可能产生浓烟和毒气。一旦发生火灾便很难扑灭，给人们生产生活带来了潜在的火灾危险性。所以积极发展和推广应用难燃材料，提高社会生产生活的安全意识，已引起全社会的广泛关注。

EVA是近年来发展很迅速的塑料产品之一。它具有优良的耐冲击和耐应力开裂、撕裂性、穿刺以及低密度、柔软性、高弹性、良好电性和化学稳定性，同时与填料、阻燃剂等均具有较好的相容性。

EVA树脂是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，其性能与醋酸乙烯酯(VA)的含量有着密切的关系。通常情况下，醋酸乙烯(VA)含量在5％～40％。与聚乙烯相比，由于在高分子链中引入了醋酸乙烯单体，从而降低了结晶度，提高了材料的柔韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能，因而，被广泛应用于电线电缆、包装膜、功能性棚膜、热熔胶、发泡鞋料及玩具等领域。一股来说，EVA树脂的性能主要取决于分子链上醋酸乙烯酯(VA)的含量。VA含量低(通常小于10％)，树脂性质类似于低密度聚乙烯，柔软且抗冲击强度较好，适合制造重负荷装袋材料。当VA含量为10-20％的EVA透明性好，适合制造农业收缩包装薄膜。VA含量更大的EVA可做涂层、粘合剂、涂料和交联弹性体用。

尽管乙烯-醋酸乙烯酯共聚物性能优异，其燃烧热值随乙烯含量增加而增加。随着VA的含量的增加，其阻燃性能有一定地提高，但是仍旧不能满足一些特殊领域的使用要求。其燃烧过程中产生带有毒性气体的黑烟，限制了其在家电、建筑、建材和电缆等方面的应用。

卤系阻燃剂因其用量少，就能达到较好的阻燃效果，且应用范围广，曾一度成为阻燃剂市场的主流。但卤系阻燃剂阻燃的同时也产生大量的腐蚀性和有毒气体，由此引发的二噁英(Dioxin)问题得到人们的广泛关注。随着人们环保意识和社会环保力度的加强，含卤阻燃剂的使用受到了很大的冲击。磷系阻燃剂本身有毒且发烟量大，在常温下为液态，容易从废料中泄露出去，且在使用过程中存在污染电子元件的可能性，从而降低环氧树脂的耐湿性和可加工性等，红磷阻燃剂成型时还会产生红磷分解气体。对生态环境和人们日常生产生活产生不良影响。

氢氧化镁可以说是当前公认具有填充、阻燃和抑烟三重功能的阻燃助剂，和其他阻燃剂相比，其在高分子材料应用中不仅能达到优良的阻燃效果，且有很好的抑烟效果，而且具有无毒、无腐蚀和低价等优点。

氢氧化镁属于无机极性添加型阻燃剂，热分解温度在340-490℃范围内，分解时，吸热量可高达448KJ/mol。在受热分解的过程中会产生水汽，该水汽可冲淡可燃物表面氧气的浓度，从而使表面燃烧较难进行；同时吸收大量的热，降低了材料表面火焰的实际温度，使高分子聚合物降解为低分子的速度减慢，减少了可燃物质的产生；另外氢氧化镁可以形成表面炭化层，并且阻止了热量和空气中氧气的进入；同时高温分解生成的氧化镁是良好的耐火材料，所以一旦火源熄灭，燃烧即可自行很快停止，起到了较好的阻燃效果。此外，氢氧化镁具有硬度低的优点，是一种软质材料，与氢氧化铝相比能承受更高的加工温度，对机械磨损较小，可加快挤塑速度，缩短模塑时间。因氢氧化镁的阻燃作用主要发生在固体降解区，即减少可燃物的产生，但对预燃区的作用很小，可燃物质的燃烧不受影响，从而产生的烟雾就小了。另外，在最外层的燃烧产物区可冲淡和吸收一部分烟雾，故氢氧化镁具有消烟的作用。

氢氧化镁由于表面极性大，阻燃机理为脱水、与氧化产物阻隔，其阻燃效率相对比较低，要想达到一定的阻燃级别要求，在使用过程中一股添加量在60％左右。但是此时聚合物体系力学性能严重下降，不能满足实际应用需求。因此针对不同的高分子聚合物材料，需要对氢氧化镁进行表面改性和协同阻燃处理。偶联剂法、表面活性剂法、微胶囊化法、超细化法、与其他阻燃剂的协同增效等五种方法，目前是用来改性氢氧化镁的主要方法。