[发明专利]一种超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于聚乙烯复合材料技术领域，公开了一种超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料及其制备方法。该材料的原料组成为：超高分子量聚乙烯树脂100份，复合阻燃剂15～25份，抗氧剂0.1～1份；复合阻燃剂包括磷基阻燃剂、氢氧化物和锡基阻燃剂。本发明将原料预混后熔融挤出，实现了超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料的高效挤出，制备方法工艺简单，生产效率高，易于操作，易于工业化生产应用。且本发明使用的原料价格适宜，所制备的材料性能优良，具有良好的力学性能、阻燃性能和抑烟效果，具有良好的市场价值。

技术领域

本发明涉及聚乙烯复合材料技术领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料及其制备方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯管材、板材和零衬件等制品因具有良好的耐磨性、耐化学腐蚀性、耐冲击性、低摩擦系数、抗低温性、抗结垢性等优势，备受科学工作者关注，并被广泛地应用在煤炭、化工、输送管道、料仓衬里、滑轨、衬板等领域，因此具有重要的研究意义和巨大的市场价值。然而，超高分子量聚乙烯在熔融状态下粘度高达108Pa·s，是典型的具有极端流变行为的树脂，很难用一般的加工设备进行加工。另外，由于应用场合特殊(化工、管道、耐磨衬垫等领域)，阻燃性差的超高分子量聚乙烯易因摩擦产生静电火花引起燃烧甚至爆炸，具有安全隐患。因此，需要采用合适的阻燃剂对超高分子量聚乙烯进行阻燃改性，并采用合适的加工设备，以保证其可以高效加工并具有良好的阻燃性。

据报道，对超高分子量聚乙烯的阻燃改性主要采用阻燃剂填充改性的方法。目前，卤系阻燃剂由于和基体相容性好，添加量较少而被广泛应用，卤-锑复合阻燃体系在添加量为15～20wt％时极限氧指数可达27％。然而卤系阻燃剂体系在燃烧过程中会释放大量毒性气体，不符合相关环保要求，随着绿色环保要求的逐渐提升，该类阻燃材料受到越来越多的限制。而以氮系、氢氧化物为主的阻燃填料阻燃效果差，必须在较大量添加量时才能显示出较好的阻燃效果，而较大填充量严重影响材料的物理、机械及加工性能。因此，开发新型高效绿色环保阻燃剂具有重要意义。

目前，超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料的加工方法主要包括模压成型法、密炼法和单(双)螺杆挤出法等。模压成型法不受聚合物的分子量和粘度的限制，制品内应力小、密实性高、力学性能好。但作为一种非连续性加工方法，模压法效率低、成本高、且分散效果差。而在密炼机和螺杆挤出机的加工过程中，超高分子量聚乙烯受到强剪切作用力，造成物料局部过热和分子链断裂的现象，并且通常需要加入一定量流动改性剂，对制品的性能造成很大影响。近年来，大量研究表明，剪切流场下纳米颗粒在聚合物基体中的分散性不如拉伸流场。综上，模压成型法、密炼加工以及螺杆挤出加工在制备超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料上受到一定限制。

因此，如何提供一种阻燃效果优异、加工性能好、力学性能高的超高分子量聚乙烯复合材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料及其制备方法，解决现有技术提供的超高分子量聚乙烯材料存在的上述问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料，由包含以下质量份数的原料制备而成：

超高分子量聚乙烯树脂100份，复合阻燃剂15～25份，抗氧剂0.1～1份；

其中，复合阻燃剂包括磷基阻燃剂、氢氧化物和锡基阻燃剂。

优选的，在上述一种超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料中，所述复合阻燃剂中磷基阻燃剂、氢氧化物和锡基阻燃剂的质量比为3～7：3～7：0.1～1。

优选的，在上述一种超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料中，所述磷基阻燃剂为聚磷酸铵、焦磷酸哌嗪或三聚氰胺聚磷酸盐。

优选的，在上述一种超高分子量聚乙烯基阻燃复合材料中，所述氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化镁。