一种用于聚酯类纱网的高阻燃材料制备方法

技术领域

本发明涉及窗纱生产加工领域，具体涉及一种用于聚酯类纱网的高阻燃材料制备方法制备方法。

背景技术

目前，市场上的窗纱产品主要是玻璃纤维窗纱。玻璃纤维窗纱是玻璃纤维经单丝涂覆聚氯乙烯(PVC)涂层后织布形成的。由于PVC材料耐热性差，高温易分解产生氯化氢气体，对人体产生巨大危害；并且PVC材料的耐气候性差，易老化，使用寿命短；同时，PVC材料燃烧时还会产生二噁英，具有很强的致癌性。因此，开发新一代窗纱替代品，势在必行。聚丙烯是最常用的通用塑料之一，良好的耐热性，优异的化学稳定性，综合性能优异；比重低，是最轻的通用塑料；具有良好的加工性能和低廉的价格，被广泛用于家电、建筑、包装等行业，是替代玻纤窗纱的首选材料。

专利号为CN201610561819.4的专利提出一种多用途皮芯复合单丝及其生产方法、应用，该申请指出，按照其方法制备出的皮芯具有加工方便、易粘合、粘合强度高、颜色可选、挺括防皱，及窗纱后加工容易等优点。如果皮层和芯层材料全部为不同硬度的弹性体材料，可以实现一种弹性复合单丝，用于动力传送皮带的基材和鞋材网布，良好的抗冲击和抗疲劳，高的冲击强度和良好的低温柔韧性，温度上升时保持良好性能，良好的对化学物油品溶剂的抵抗能力，高抗撕裂和高耐摩擦性能。其皮层组分是聚乙烯、橡塑弹性复合材料、聚氨酯弹性复合材料、或聚酯弹性复合材料，由此可以推断出其阻燃性一般，主要PP本身易燃，燃烧时发热量大，燃烧速度快，还伴随着熔滴现象，存在着安全隐患。

发明内容

根据以上技术问题，本发明提供一种用于聚酯类纱网的高阻燃材料制备方法，其特征在于，制备配方为：聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、阻燃剂、表面活性剂、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂、阻燃剂复配剂，配方中各成分的质量份数为：

聚丙烯：3份-72份、

聚乙烯：0-24份、

聚对苯二甲酸乙二醇酯：0-15份、

阻燃剂：5份-10份、

阻燃复配剂：10-28份、

表面活性剂：5份-15份、

抗氧剂：0.1份-0.5份、

抗滴落剂：0.1份-5份、

润滑剂：0.1份-3份。

所述阻燃复配剂为纳米铝粉、熔融石英粉或其中的一种，所述纳米铝粉作为阻燃剂复配剂起到阻燃作用。

所述阻燃剂为纳米金属氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂中的至少一种。

所述的表面活性剂为钛酸酯、铝酸酯、硅烷偶联剂、硬脂酸中的至少一种。

所述的抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、酚类抗氧剂的复配。

所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯类抗滴落剂。

所述的润滑剂为脂肪酸酰胺类润滑剂、石蜡润滑剂中的至少一种。

一种用于窗纱的高阻燃材料的制备方法，包括混料步骤、填料步骤、挤出混合步骤，其特征在于，所述混料步骤、填料步骤、挤出混合步骤依次进行，

首先将阻燃剂、阻燃剂复配剂进行混合复配得到新型阻燃剂，然后将新型阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀、充分活化后，加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂并混合均匀，得到混合原料；

所述填料步骤中，将混配新型阻燃剂加入聚丙烯原料填充到第一台双螺杆挤出机中，将聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂中的一种和新型阻燃剂填充到第二台双螺杆挤出机中，第一台双螺杆挤出机中的新型阻燃剂含量占总新型阻燃剂的30-70％，第二台双螺杆挤出机中的新型阻燃剂含量占总新型阻燃剂的30-70％；

挤出混合步骤中，将两台双螺杆挤出机中的物料共同挤出到共挤机头中，进行挤出，第一挤出机组挤出温度为200-245℃，挤出压力区间6-12Pa，挤出速度120-250m/min；第二挤出机组挤出温度为 180-220℃，挤出压力区间5-10Pa；挤出速度120-250m/min；第一挤出机组和第二挤出机组内部材料处于微熔融状态在等压、等速情况下，第一挤出机组挤出聚丙烯为芯层结构，第二挤出机组挤出聚乙烯复合包覆在芯层结构上，其两种材料其接触部分为接触内层，接触内层在微融、等速和压力作用下，接触点交联作用形成新的复合材质，新的复合材质牢牢将两部分材料溶成一体，形成核壳结构的改性高阻燃材料。

所述混合原料作为填充料的双螺杆挤出机的螺杆转速为 60-100rpm，温度为160℃-220℃，以所述聚乙烯为填充料的双螺杆挤出机的螺杆转速60-100rpm，温度140℃-200℃，以聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂为填充料的双螺杆挤出机的螺杆转速60-100rpm，温度230-280℃。

所述挤出混合步骤挤出时，第二台双螺杆挤出机中的混合原料包裹并在两层接触部分熔融在第一台双螺杆挤出机挤出的物料上。

本发明的有益效果为：本发明采用纳米铝粉、熔融石英或纳米铝粉、熔融石英混合物作为阻燃剂复合剂和阻燃剂复合成新型阻燃剂，阻燃效果好，减缓了材料的升温速率，阻碍燃烧的进行；本申请提出将纳米铝粉、熔融石英混合物作为阻燃剂复合剂，使用时阻燃机理从自由基捕捉，降温，以及燃烧屏障几个方向结合使用，同时涉及相容性分散性解决方案，从而有效的解决在燃烧物少，空间大情况的有效阻燃。

当发生火灾时，纳米铝粉起到导热散热作用，将纱网收到的热量散发到外侧，同时熔融石英粉起到阻火阻燃作用。

纳米铝粉作为阻燃剂复合剂时，纳米铝粉使用量小且覆盖在材料表面，当发生火灾时，纳米铝粉受到高温发生氧化反应而生成氧化铝，产生少量烟雾，氧化铝熔点为2054℃，火灾温度在800-1000℃，氧化铝起到物理屏障的作用，可以隔热，隔氧，抑制可燃性气体向基体的流动，达到阻燃的效果；

熔融石英粉在电弧炉或电阻炉内熔融，熔融温度为1695-1720℃其具有极高的耐火性能，提高了纱窗的阻燃性能，熔融石英粉使用时可以在塑料中分散，作为屏障剂起到阻燃作用。

本申请挤出混合步骤中形成的接触内层仍保持内层材料特质即骨架的硬度及抗拉强度；其接触点外层材料在保持其外层材料特性的同时还可以通过添加功能添加剂实现其表层产品性能的功能化；如外层材质中添加抗静电剂实现不沾灰功能；添加驱蚊剂实现驱蚊功效等。本发明材料制备出的纱窗具有优异的耐候性，耐老化性、耐热性，使用寿命长，不会分解产生有毒物质；燃烧过程中，无烟雾，不产生有毒物质，具有良好的强度、耐冲击性能；并且材料具有良好的粘结性能，编制成纱网的过程中，不需要使用额外的粘结剂，安全环保。

具体实施方式

实施例1

本发明提供一种用于聚酯类纱网的高阻燃材料制备方法，其特征在于，配方包括：聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、阻燃剂、表面活性剂、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂、阻燃剂复配剂，配方中各成分的质量份数为：

聚丙烯：3份-72份、

聚乙烯：0-24份、

聚对苯二甲酸乙二醇酯：0-15份、

阻燃剂：1份-10份、

阻燃剂复配剂：10-28份、

表面活性剂：5份-15份、

抗氧剂：0.1份-0.5份、

抗滴落剂：0.1份-5份、

润滑剂：0.1份-3份。

所述阻燃复配剂为纳米铝粉。

所述阻燃复配剂为熔融石英粉。

所述阻燃复配剂为熔融石英粉和纳米铝粉混合。

所述阻燃剂为纳米金属氢氧化物阻燃剂、磷系阻燃剂中的至少一种。

所述的表面活性剂为钛酸酯、铝酸酯、硅烷偶联剂、硬脂酸中的至少一种。

所述的抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、酚类抗氧剂的复配。

所述的抗滴落剂为聚四氟乙烯类抗滴落剂。

所述的润滑剂为脂肪酸酰胺类润滑剂、石蜡润滑剂中的至少一种。

一种用于窗纱的高阻燃材料的制备方法，包括混料步骤、填料步骤、挤出混合步骤，其特征在于，所述混料步骤、填料步骤、挤出混合步骤依次进行，

首先将阻燃剂、阻燃剂复配剂进行混合复配得到新型阻燃剂，然后将新型阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀、充分活化后，加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂并混合均匀，得到混合原料；

所述填料步骤中，将混配新型阻燃剂加入聚丙烯原料填充到第一台双螺杆挤出机中，将聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂中的一种和新型阻燃剂填充到第二台双螺杆挤出机中，第一台双螺杆挤出机中的新型阻燃剂含量占总新型阻燃剂的30-70％，第二台双螺杆挤出机中的新型阻燃剂含量占总新型阻燃剂的30-70％；

挤出混合步骤中，将两台双螺杆挤出机中的物料共同挤出到共挤机头中，进行挤出，第一挤出机组挤出温度为200-245℃，挤出压力区间6-12Pa，挤出速度120-250m/min；第二挤出机组挤出温度为 180-220℃，挤出压力区间5-10Pa；挤出速度120-250m/min；第一挤出机组和第二挤出机组内部材料处于微熔融状态在等压、等速情况下，第一挤出机组挤出聚丙烯为芯层结构，第二挤出机组挤出聚乙烯复合包覆在芯层结构上，其两种材料其接触部分为接触内层，接触内层在微融、等速和压力作用下，接触点交联作用形成新的复合材质，新的复合材质牢牢将两部分材料溶成一体，形成核壳结构的改性高阻燃材料。

所述挤出混合步骤挤出时，第二台双螺杆挤出机中的混合原料包裹并在两层接触部分熔融在第一台双螺杆挤出机挤出的物料上。

实施例2

按质量比配方包括：

聚丙烯(PP)：50份

聚乙烯(PE)：10份

阻燃剂：60nm氢氧化镁5份；红磷10份；

阻燃复配剂：20nm纳米铝粉15份

表面活性剂：铝酸酯7份

抗氧剂：亚磷酸三乙酯0.15份；IrganoxB9000.05份

抗滴落剂：2份

润滑剂：微晶石蜡0.8份

步骤一将配方中的阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀，充分活化，然后加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂，混合均匀；

步骤二将步骤一中混合好的物料，加入一台双螺杆挤出机中，挤出到特殊流道的共挤机头中，螺杆转速60rpm，温度为180℃；

步骤三同时，将聚乙烯加入到另一台双螺杆挤出机中，挤出到步骤二的特殊流道的共挤机头中，在共挤机头中两种物料混合后定型，即可形成核壳结构的改性高阻燃材料。聚乙烯树脂的挤出条件为，螺杆转速60rpm，温度160℃。

实施例3

按质量比配方包括：

聚丙烯(PP)：50份

聚乙烯(PE)：15份

阻燃剂：100nm氢氧化镁5份；聚磷酸铵5份；

阻燃复配剂：50nm纳米铝粉10份、50nm熔融石英粉10份；

表面活性剂：铝酸酯5份；钛酸酯5份

抗氧剂：亚磷酸三乙酯0.15份；IrganoxB9000.15份

抗滴落剂：1.7份

润滑剂：硬脂酸酰胺3份

步骤一将配方中的阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀，充分活化，然后加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂，混合均匀；

步骤二将步骤一中混合好的物料，加入一台双螺杆挤出机中，挤出到特殊流道的共挤机头中，螺杆转速100rpm，温度为180℃；

步骤三同时，将聚乙烯加入到另一台双螺杆挤出机中，挤出到步骤二的特殊流道的共挤机头中，在共挤机头中两种物料混合后定型，即可形成核壳结构的改性高阻燃材料。聚乙烯树脂的挤出条件为，螺杆转速100rpm，温度180℃。

实施例4

按质量比配方包括：

聚丙烯(PP)：55份

聚乙烯(PE)：10份

阻燃剂：60nm氢氧化铝10份；红磷10份；

阻燃复配剂：100nm纳米铝粉20份

表面活性剂：硬脂酸6.4份

抗氧剂：抗氧剂1680.25份；抗氧剂10100.25份

抗滴落剂：0.1份

润滑剂：N,N,_亚乙基双硬脂酰胺(EBS)3份

步骤一将配方中的阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀，充分活化，然后加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂，混合均匀；

步骤二将步骤一中混合好的物料，加入一台双螺杆挤出机中，挤出到特殊流道的共挤机头中，螺杆转速80rpm，温度为220℃；

步骤三同时，将聚乙烯加入到另一台双螺杆挤出机中，挤出到步骤二的特殊流道的共挤机头中，在共挤机头中两种物料混合后定型，即可形成核壳结构的改性高阻燃材料。聚乙烯树脂的挤出条件为，螺杆转速80rpm，温度160℃。

实施例5

按质量比配方包括：

聚丙烯(PP)：60份

聚乙烯(PE)：5份

阻燃剂：60nm氢氧化铝5份；30nm氢氧化镁10份；

阻燃复配剂：熔融石英粉10份

表面活性剂：硬脂酸2.5份，铝酸酯2.5份

抗氧剂：抗氧剂1680.1份；抗氧剂10100.1份

抗滴落剂：4.7份

润滑剂：N,N,_亚乙基双硬脂酰胺(EBS)0.1份

步骤一将配方中的阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀，充分活化，然后加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂，混合均匀；

步骤二将步骤一中混合好的物料，加入一台双螺杆挤出机中，挤出到特殊流道的共挤机头中，螺杆转速80rpm，温度为200℃；

步骤三同时，将聚乙烯加入到另一台双螺杆挤出机中，挤出到步骤二的特殊流道的共挤机头中，在共挤机头中两种物料混合后定型，即可形成核壳结构的改性高阻燃材料。聚乙烯树脂的挤出条件为，螺杆转速80rpm，温度170℃。

实施例6

按质量比配方包括：

聚丙烯(PP)：70份

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)：10份

阻燃剂：20nm碱式碳酸铝5份；

阻燃复配剂：50nm纳米铝粉5份、熔融石英粉5份

表面活性剂：钛酸丁酯5份

抗氧剂：亚磷酸三辛酯0.05份；抗氧剂10100.05份

抗滴落剂：3份

润滑剂：聚乙烯石蜡1.9份

步骤一将配方中的阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀，充分活化，然后加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂，混合均匀；

步骤二将步骤一中混合好的物料，加入一台双螺杆挤出机中，挤出到特殊流道的共挤机头中，螺杆转速80rpm，温度为160℃；

步骤三同时，将聚对苯二甲酸乙二醇酯加入到另一台双螺杆挤出机中，挤出到步骤二的特殊流道的共挤机头中，在共挤机头中两种物料混合后定型，即可形成核壳结构的改性高阻燃材料。聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的挤出条件为，螺杆转速80rpm，温度240℃。

实施例7

按质量比配方包括：

聚丙烯(PP)：40份

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)：20份

阻燃剂：60nm氢氧化镁5份；红磷10份；

阻燃复配剂：20nm纳米铝粉20份

表面活性剂：铝酸酯7份

抗氧剂：亚磷酸三乙酯0.15份；IrganoxB9000.15份

抗滴落剂：2份

润滑剂：微晶石蜡0.7份

步骤一将配方中的阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀，充分活化，然后加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂，混合均匀；

步骤二将步骤一中混合好的物料，加入一台双螺杆挤出机中，挤出到特殊流道的共挤机头中，螺杆转速60rpm，温度为180℃；

步骤三同时，将聚对苯二甲酸乙二醇酯加入到另一台双螺杆挤出机中，挤出到步骤二的特殊流道的共挤机头中，在共挤机头中两种物料混合后定型，即可形成核壳结构的改性高阻燃材料。聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的挤出条件为，螺杆转速60rpm，温度260℃。

实施例8

按质量比配方包括：

聚丙烯(PP)：50份

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)：10份

阻燃剂：100nm氢氧化镁5份；聚磷酸铵5份；

阻燃复配剂：50nm纳米铝粉9.7份、50nm熔融石英粉5份

表面活性剂：铝酸酯7.5份；钛酸酯7.5份

抗氧剂：亚磷酸三乙酯0.1份；IrganoxB9000.1份

抗滴落剂：5份

润滑剂：硬脂酸酰胺0.1份

步骤一将配方中的阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀，充分活化，然后加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂，混合均匀；

步骤二将步骤一中混合好的物料，加入一台双螺杆挤出机中，挤出到特殊流道的共挤机头中，螺杆转速100rpm，温度为180℃；

步骤三同时，将聚对苯二甲酸乙二醇酯加入到另一台双螺杆挤出机中，挤出到步骤二的特殊流道的共挤机头中，在共挤机头中两种物料混合后定型，即可形成核壳结构的改性高阻燃材料。聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的挤出条件为，螺杆转速100rpm，温度280℃。

实施例9

按质量比配方包括：

聚丙烯(PP)：55份

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)：5份

阻燃剂：60nm氢氧化铝10份；红磷10份；

阻燃复配剂：100nm纳米铝粉10份

表面活性剂：硬脂酸6.4份

抗氧剂：抗氧剂1680.25份；抗氧剂10100.25份

抗滴落剂：0.1份

润滑剂：N,N,_亚乙基双硬脂酰胺(EBS)3份

步骤一将配方中的阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀，充分活化，然后加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂，混合均匀；

步骤二将步骤一中混合好的物料，加入一台双螺杆挤出机中，挤出到特殊流道的共挤机头中，螺杆转速80rpm，温度为220℃；

步骤三同时，将聚对苯二甲酸乙二醇酯加入到另一台双螺杆挤出机中，挤出到步骤二的特殊流道的共挤机头中，在共挤机头中两种物料混合后定型，即可形成核壳结构的改性高阻燃材料。聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的挤出条件为，螺杆转速80rpm，温度250℃。

实施例10

按质量比配方包括：

聚丙烯(PP)：60份

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)：5份

阻燃剂：60nm氢氧化铝5份；30nm氢氧化镁5份；

阻燃复配剂：100nm纳米铝粉10份

表面活性剂：硬脂酸5份，铝酸酯5份

抗氧剂：抗氧剂1680.1份；抗氧剂10100.1份

抗滴落剂：2.8份

润滑剂：N,N,_亚乙基双硬脂酰胺(EBS)2份

步骤一将配方中的阻燃剂、表面活性剂在高速搅拌机中混合均匀，充分活化，然后加入聚丙烯、抗氧剂、抗滴落剂、润滑剂，混合均匀；

步骤二将步骤一中混合好的物料，加入一台双螺杆挤出机中，挤出到特殊流道的共挤机头中，螺杆转速60rpm，温度为180℃；

步骤三同时，将聚对苯二甲酸乙二醇酯加入到另一台双螺杆挤出机中，挤出到步骤二的特殊流道的共挤机头中，在共挤机头中两种物料混合后定型，即可形成核壳结构的改性高阻燃材料。聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的挤出条件为，螺杆转速60rpm，温度230℃。

实施例11

对实施例1-实施例10所制备的用于窗纱的高阻燃材料，进行检验，其中：

拉伸强度按GB/T1040标准进行检验；

弯曲强度和弯曲模量按GB/T9341标准进行检验；

缺口冲击强度按GB/T1043标准进行检验；

阻燃效果按GB2406-80进行检验，

检验结果如下表：

从实施例1-10中可以看出，通过共挤技术制备的新材料的各项性能均超过未改性的PP材料，并且改性过后，制备的材料的阻燃效果明显得的提高，实现阻燃效果，解决了PP材料用于窗纱时存在的易燃问题，安全环保；通过共挤技术，综合了PP和PE(或PET)的性能有点，制备的新材料综合性能优异，可以用于窗纱生产；并且，阻燃剂的添加，能降低材料成本。

实施例12

将现有纱窗A、阻燃剂添加剂为纳米铝粉材料制成的纱窗B、阻燃剂添加剂为纳米铝粉、熔融石英粉材料制成的纱窗C阻燃效果进行对比，具体情况如下：

实施例13

将现有窗纱A、阻燃剂为熔融石英粉制成的窗纱B、阻燃剂添加剂为纳米铝粉、熔融石英粉材料制成的纱窗C，阻燃效果进行对比，具体情况如下：

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本发明提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。