[发明专利]硅烷交联改性的无卤阻燃EVA复合材料及其改性方法

说明书

技术领域

本发明属于无卤阻燃EVA的制备技术领域，特别是对无卤阻燃EVA进行硅烷水交联改性的复合材料及其改性方法。

背景技术

EVA具有良好的耐冲击性，耐应力开裂性，柔性高，高弹性，抗撕裂性，穿刺以及低密度，良好的电性能和化学稳定性，同时与填料和阻燃剂有较好的相容性。EVA分子链的主链上和侧链上都没有双键、苯基、胺基等燃烧时容易产生烟雾的基团，所以特别适合用作低烟阻燃材料的基体材料；此外，EVA分子中α-烯烃上的氢原子较为活泼，在过氧化物自由基或者高能电子射线的作用下容易发生夺氢的交联反应，成为交联的塑料或者橡胶材料，可以用于制造要求更为苛刻的电缆材料。EVA燃烧时会产生带有毒性气体的黑烟，这限制了其在家电、建筑、建材和电缆绝缘等方面的应用，而且会对人民的生命财产造成威胁。聚烯烃阻燃大多是通过添加含卤的阻燃剂，这种阻燃材料虽然具有优良的阻燃性能，但是在发生火灾时会产生大量的烟雾和有毒的卤化氢气体，因此，使用无机阻燃剂(氢氧化镁/氢氧化铝/纳米镁铝水滑石)制备EVA复合材料乃是大势所趋。

由于无机阻燃剂具有热稳定性好、不挥发、效果持久、价格便宜等特点，越来越被科学研究人员所重视。目前使用的金属氢氧化物主要是氢氧化镁(MH)和氢氧化铝(ATH)，氢氧化镁和氢氧化铝阻燃剂都有以下的优点：阻燃、抑烟效果好，具有填充作用。燃烧后不产生有毒气体，而且材料本身没有毒性、不挥发、价格低廉、阻燃效果持久。受热分解的时候，分解反应还会吸收大量的热量，导致材料表面的温度降低，使可燃物的生成减缓，抑制材料温度的升高。阻燃剂在燃烧温度下释放出二氧化碳、水蒸气等气体，同时金属氢氧化物层还具有氧化还原的作用，起到阻燃的效果。这类阻燃型聚合物在燃烧后热分解使聚合物表面迅速炭化，形成碳层，起到隔热、隔绝氧气和防止熔滴的作用。其中，氢氧化镁、氢氧化铝、钠镁水滑石等水合金属化合物的阻燃效果主要发生在固体降解区的外层，使可燃物在燃烧过程中很顺利，导致烟雾的产生量很低。除此之外，释放出来的烟雾会被燃烧释放的水蒸气和二氧化碳所稀释，具有一定的消烟作用。硅烷交联就是通过硅烷偶联剂引入聚合物材料中，增加聚合物材料的强度，抗老化性等特性。硅烷交联经历：引发剂分解→链引发→接枝反应→交联反应4个步骤。现在工业上硅烷交联有3种工艺方法一步法、共聚法和二步法。一步法是把聚烯烃树脂、硅烷、过氧化物和交联催化剂等原料直接加入到挤出机中，挤出的产品经过温水处理后即得交联制品，存在的问题是影响因素过多。共聚法是在高压的聚乙烯反应釜中，使乙烯和硅烷发生共聚而制得乙烯一硅烷共聚物，存在的问题是反应条件苛刻。二步法的主要原理是使用过氧化物(常用的是过氧化二异丙苯)作为引发剂，让乙烯基硅烷(常用的有乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷)在熔融状态下接枝到聚烯烃的分子链上，然后和具有催化剂的聚烯烃混合挤出，在温水中交联，反应条件温和。关于EVA硅烷交联方面的研究不多。虽然硅烷交联能够提高了EVA的耐热性能，但它仍是不阻然的，因此研究硅烷交联EVA的阻燃具有十分重要的意义。

发明内容

本发明目的是解决EVA阻燃性能差的问题，提供一种硅烷交联改性的无卤阻燃EVA复合材料及其硅烷交联改性方法。本发明以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA作为实验的基体材料，通过对两种阻燃剂在总量一定条件下进行配比，制备EVA/氢氧化铝/纳米镁铝水滑石复合材料或者EVA/氢氧化铝/氢氧化镁复合材料；之后对EVA/氢氧化铝/纳米镁铝水滑石复合材料或者EVA/氢氧化铝/氢氧化镁复合材料进行硅烷水交联改性。

本发明技术方案：

硅烷交联改性的无卤阻燃EVA复合材料，由EVA/氢氧化铝/纳米镁铝水滑石[EVA/Al(OH)₃/NLDH]或者EVA/氢氧化铝/氢氧化镁[EVA/Al(OH)₃/Mg(OH)₂]经过硅烷水交联制成。

硅烷交联改性的无卤阻燃EVA复合材料的硅烷交联改性方法，该方法的具体的步骤为：

以两种阻燃剂氢氧化铝与纳米镁铝水滑石，或者氢氧化铝与氢氧化镁的总质量为160份，将两种阻燃剂混合搅拌均匀，与质量份数为100份的EVA在双辊开炼机上塑化混合；然后放到60℃～100℃的恒温水浴中，水交联12小时，取出放到100℃的烘箱中干燥12小时，制成EVA/Al(OH)₃/NLDH或者EVA/Mg(OH)₂/Al(OH)₃复合材料。

所述方法的具体操作步骤如下：