[发明专利]一种溶胶凝胶法改性阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的方法

说明书

本发明涉及一种溶胶凝胶法改性阻燃乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物的方法，属于阻燃材料技术领域。该方法通过溶胶凝胶法反应挤出制备乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物/二氧化硅母粒，再将乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物、相容剂、无机阻燃剂、乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物/二氧化硅母粒和加工助剂等原料在双螺杆挤出机中熔融挤出，经切粒注塑后，最后制得乙烯‑乙酸乙烯酯纳米阻燃复合材料。本发明乙烯‑乙酸乙烯酯纳米阻燃复合材料避免了添加气相二氧化硅带来的加工困难问题、健康问题，并且阻燃剂在材料中分散良好，复合材料的热释放速率、烟释放量较小，能更加有效地促进凝聚相成炭，阻燃性能得到有效改善，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种溶胶凝胶法改性阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的方法，属于阻燃材料技术领域。

背景技术

乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)由乙烯和乙酸乙烯酯共聚生成，将乙酸乙烯酯引入分子结构中以达到降低结晶度的目的，使EVA具有优良的弹性、耐候性、与填料和色母料的相容性，并且更易于进行成型加工，因此被广泛应用于农业、汽车产业、电线电缆等领域。但EVA易燃且燃烧时产生熔融滴落以及大量烟雾的特点，限制了其多方面的应用。在全世界范围内，虽然卤素阻燃剂在阻燃聚合物材料时表现出优异的性能，但是由于卤系阻燃剂在燃烧过程中会产生大量有毒的气体，会给人本身和环境带来危害，因此，无卤阻燃剂的发展不仅是为应对更高的环保要求，更是阻燃产业顺应历史的选择。

二氧化硅(SiO₂)基纳米复合材料因为类陶瓷颗粒在聚合物表面聚集，起到催化成炭的作用，不仅能降低热释放速率和质量损失速率，也能减少在燃烧过程中的烟释放，因而能起到较好的阻燃效果。但是气相二氧化硅堆积密度低，在高填充聚合物中添加困难，存在难以实现双螺杆挤出加工、颗粒难实现均匀分布和纳米分散以及粉末飘散引起的健康和安全等问题。期刊论文《无机纳米粒子原位复合聚氨酯研究》中对比了SiO₂的不同添加方法对聚氨酯性能影响，发现常温直接混合不利于SiO₂分散，改性效果较差。目前广泛使用的是在二氧化硅颗粒进行表面改性的方法，但是效果有限。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种溶胶凝胶法改性阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的方法。

本发明的目的是通过上述技术问题实现的。

一种溶胶凝胶法改性阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的方法，具体步骤如下：

一、溶胶制备：将正硅酸乙酯与蒸馏水按1:2～1:6比例混合后，在搅拌条件下加入共溶剂乙醇，加入催化剂调节pH为3～7，搅拌得到稳定透明的体系，即得溶胶。

二、溶胶凝胶法反应挤出乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/二氧化硅母粒的制备：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物在烘箱中60～100℃烘干2～6h后，将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物在双螺杆挤出机中熔融挤出，在挤出过程中通过料斗向熔体中加入步骤一制得的溶胶，得到溶胶凝胶法反应挤出乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/二氧化硅母粒。

三、将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、步骤二制得的改性溶胶凝胶法反应挤出乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/二氧化硅母粒、相容剂、无机阻燃剂和加工助剂先分别在烘箱中60～100℃烘2～6h后，再将它们放在高混机中混合15～30min，最后在双螺杆挤出机中进行熔融挤出，得到溶胶凝胶法反应挤出制备改性阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；以溶胶凝胶法反应挤出制备改性阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物总质量为百分之百记，所述的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、步骤二制得的溶胶凝胶法反应挤出乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/二氧化硅母粒、相容剂、无机阻燃剂、加工助剂添加量分别为：30～50％、3～8％、3～8％、40～55％、0.2～1％。

步骤一所述催化剂包括氢氟酸HF、盐酸HCl、氢碘酸HI、硝酸HNO₃、硫酸H₂SO₄、氯化钙CaCl₂或一水合氨NH₄OH中的一种。