本發(fā)明公開了一種阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料的制備方法，屬于復(fù)合泡沫材料的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著地球上化石資源的枯竭，人們越來越重視可再生的生物質(zhì)資源開發(fā)利用研究，利用可再生生物質(zhì)資源完全或部分替代不可再生的礦物資源及其衍生產(chǎn)品制備新型輕質(zhì)建材，促進了生物質(zhì)資源高效利用，為生物質(zhì)資源制備新型生物質(zhì)基泡沫復(fù)合材料提供了一條新的途徑，對高分子發(fā)泡材料可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
聚乙烯發(fā)泡材料，俗稱珍珠棉，絕大多數(shù)是由低密度聚乙烯樹脂加入超細(xì)滑石料和抗縮劑單甘油脂采用丁烷經(jīng)物理發(fā)泡成形的，具有高強緩沖能力的新型環(huán)保包裝材料。具有保溫、防潮、耐腐蝕、重量輕、緩沖性能好、耐摩擦等性能特點。EPE克服了EPS、紙漿模塑等產(chǎn)品易碎、易變形、防振能力差的缺點，廣泛適用于電子產(chǎn)品、儀表儀器、家具、玻璃、陶瓷、酒類、工藝品等產(chǎn)品的內(nèi)包裝和特殊包裝，在物流行業(yè)車輛運輸和快遞包裝中也運用極廣，成為運輸包裝最重要的緩沖與保護材料之一。目前，我國的聚乙烯發(fā)泡材料具有阻燃能力差，材料不易降解，環(huán)保效果不佳，回收利用率低、韌性不夠等缺點，對環(huán)境造成一定的影響，儲運過程燃燒現(xiàn)象也有發(fā)生。
聚乙烯復(fù)合泡沫材料是一種以聚乙烯為基體，氣體分散于固體基體中的新型材料，與未發(fā)泡的聚乙烯材料相比，聚乙烯復(fù)合發(fā)泡材料具有質(zhì)輕、隔熱、隔音、熱導(dǎo)率低、節(jié)省材料等優(yōu)點，因此在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前，隨著泡沫材料市場各種新需求的出現(xiàn)，現(xiàn)有的聚乙烯復(fù)合泡沫的阻燃性能不好，在發(fā)泡質(zhì)量、比強度、熱穩(wěn)定性等方面很難滿足新的需求，也無法順應(yīng)聚乙烯復(fù)合泡沫材料工業(yè)化發(fā)展的趨勢。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有的聚乙烯復(fù)合泡沫材料的阻燃性能不好，在發(fā)泡質(zhì)量、比強度、熱穩(wěn)定等方面很難滿足新的需求，不能順應(yīng)聚乙烯復(fù)合泡沫材料工業(yè)化發(fā)展趨勢的缺陷，提供了一種阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料的方法，本發(fā)明首先將硫酸溶液和硝酸溶液混合制得混合酸，并加入納米石墨與納米氧化鋅分散后收集濾渣，洗滌干燥后得改性混合納米顆粒，隨后將其與異丙醇混合，并加入二氯四氟乙烷、偶氮二甲酰胺、甲基硅油和氧化鉬制得發(fā)泡液，接著將聚乙烯加入到二甲苯中，加熱溶解后繼續(xù)加入聚苯胺、萜烯樹脂T-100、柯巴樹脂等，攪拌混合后地發(fā)泡基體，最后將發(fā)泡基體與發(fā)泡液、石蠟等物質(zhì)攪拌混合并倒入磨具中即可得到阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料。本發(fā)明所得的阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料閉孔率高，導(dǎo)熱系數(shù)低，強度好，不易粉化，阻燃性能好，成本低廉，可滿足工業(yè)發(fā)展的趨勢，具有廣闊的應(yīng)用前景。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：
（1）量取100～150mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%硫酸溶液和30～50mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%硝酸溶液混合，得混合酸，稱取2～4g納米石墨和3～5g納米氧化鋅和放入混合酸中，加熱至60～65℃后超聲分散2～3h，分散后加熱至回流30～50min，隨后過濾，得濾渣，用去離子水洗滌至中性后放入烘箱中，在80～90℃溫度下干燥8～10h，干燥后得改性混合納米顆粒；
（2）將上述改性混合納米顆粒按質(zhì)量比1:10與異丙醇混合，超聲分散10～15min后得分散液，向分散液中依次加入2～3g二氯四氟乙烷、1～3g偶氮二甲酰胺、2~4g甲基硅油和0.1～0.3g氧化鉬，繼續(xù)超聲分散15～20min，得發(fā)泡液；備用；
（3）稱取100～120g低密度聚乙烯加入250～350g二甲苯，加熱至60～70℃后攪拌至低密度聚乙烯溶解，溶解后繼續(xù)加入80～100g聚苯胺、50～60g萜烯樹脂T-100、25～35g柯巴樹脂、3～5g正戊烷和5~10g四苯基二磷酸醋，加熱至80～90℃后以400～600r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20～30min，混合后得發(fā)泡基體；
（4）稱取200～250g上述發(fā)泡基體與10～15g步驟（2）備用發(fā)泡液、2～3g石蠟、1～3g間苯二酚四苯基二磷酸酯、2～4gN，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、0.1～0.2g氧化鉻混合，以2000～2800r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌混合5～10s后倒入預(yù)熱至100～120℃的模具中，在溫度為170～180℃，壓力為2～4MPa的條件下發(fā)泡10～15min，發(fā)泡結(jié)束后冷卻至室溫，并放置5～10h，放置后取出，即可得到阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料。
本發(fā)明所得的阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料的泡孔密度為9.3×109～10.8×109個/cm3，孔隙率為95～98%，密度為0.19～0.22g/cm3，抗彎曲強度82～88MPa，極限氧指數(shù)達到32以上，氣孔細(xì)密、均勻，閉孔率高，具有較好的綜合力學(xué)性能，加工性能良好。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明所得的阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料閉孔率高，導(dǎo)熱系數(shù)低，強度好，不易粉化，阻燃性能好，成本低廉，可滿足工業(yè)發(fā)展的趨勢，具有廣闊的應(yīng)用前景；
（2）本發(fā)明所得的阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料制備工藝簡單環(huán)保、設(shè)備簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施方式
量取100～150mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%硫酸溶液和30～50mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%硝酸溶液混合，得混合酸，稱取2～4g納米石墨和3～5g納米氧化鋅和放入混合酸中，加熱至60～65℃后超聲分散2～3h，分散后加熱至回流30～50min，隨后過濾，得濾渣，用去離子水洗滌至中性后放入烘箱中，在80～90℃溫度下干燥8～10h，干燥后得改性混合納米顆粒；將上述改性混合納米顆粒按質(zhì)量比1:10與異丙醇混合，超聲分散10～15min后得分散液，向分散液中依次加入2～3g二氯四氟乙烷、1～3g偶氮二甲酰胺、2~4g甲基硅油和0.1～0.3g氧化鉬，繼續(xù)超聲分散15～20min，得發(fā)泡液；備用；稱取100～120g低密度聚乙烯加入250～350g二甲苯，加熱至60～70℃后攪拌至低密度聚乙烯溶解，溶解后繼續(xù)加入80～100g聚苯胺、50～60g萜烯樹脂T-100、25～35g柯巴樹脂、3～5g正戊烷和5~10g四苯基二磷酸醋，加熱至80～90℃后以400～600r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20～30min，混合后得發(fā)泡基體；稱取200～250g上述發(fā)泡基體與10～15g備用發(fā)泡液、2～3g石蠟、1～3g間苯二酚四苯基二磷酸酯、2～4gN，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、0.1～0.2g氧化鉻混合，以2000～2800r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌混合5～10s后倒入預(yù)熱至100～120℃的模具中，在溫度為170～180℃，壓力為2～4MPa的條件下發(fā)泡10～15min，發(fā)泡結(jié)束后冷卻至室溫，并放置5～10h，放置后取出，即可得到阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料。
實例1
量取100mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%硫酸溶液和30mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%硝酸溶液混合，得混合酸，稱取2g納米石墨和3g納米氧化鋅和放入混合酸中，加熱至60℃后超聲分散2h，分散后加熱至回流30min，隨后過濾，得濾渣，用去離子水洗滌至中性后放入烘箱中，在80℃溫度下干燥8h，干燥后得改性混合納米顆粒；將上述改性混合納米顆粒按質(zhì)量比1:10與異丙醇混合，超聲分散10min后得分散液，向分散液中依次加入2g二氯四氟乙烷、1g偶氮二甲酰胺、2~4g甲基硅油和0.1g氧化鉬，繼續(xù)超聲分散15min，得發(fā)泡液；備用；稱取100g低密度聚乙烯加入250g二甲苯，加熱至60℃后攪拌至低密度聚乙烯溶解，溶解后繼續(xù)加入80g聚苯胺、50g萜烯樹脂T-100、25g柯巴樹脂、3g正戊烷和5~10g四苯基二磷酸醋，加熱至80℃后以400r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20min，混合后得發(fā)泡基體；稱取200g上述發(fā)泡基體與10g備用發(fā)泡液、2g石蠟、1g間苯二酚四苯基二磷酸酯、2gN，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、0.1g氧化鉻混合，以2000r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌混合5s后倒入預(yù)熱至100℃的模具中，在溫度為170℃，壓力為2MPa的條件下發(fā)泡10min，發(fā)泡結(jié)束后冷卻至室溫，并放置5h，放置后取出，即可得到阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料。
本發(fā)明所得的阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料的泡孔密度為9.3×109個/cm3，孔隙率為95%，密度為0.19g/cm3，抗彎曲強度82MPa，極限氧指數(shù)達到33，氣孔細(xì)密、均勻，閉孔率高，具有較好的綜合力學(xué)性能，加工性能良好。
實例2
量取150mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%硫酸溶液和50mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%硝酸溶液混合，得混合酸，稱取4g納米石墨和5g納米氧化鋅和放入混合酸中，加熱至65℃后超聲分散3h，分散后加熱至回流50min，隨后過濾，得濾渣，用去離子水洗滌至中性后放入烘箱中，在90℃溫度下干燥10h，干燥后得改性混合納米顆粒；將上述改性混合納米顆粒按質(zhì)量比1:10與異丙醇混合，超聲分散15min后得分散液，向分散液中依次加入3g二氯四氟乙烷、3g偶氮二甲酰胺、2~4g甲基硅油和0.3g氧化鉬，繼續(xù)超聲分散20min，得發(fā)泡液；備用；稱取120g低密度聚乙烯加入350g二甲苯，加熱至70℃后攪拌至低密度聚乙烯溶解，溶解后繼續(xù)加入100g聚苯胺、60g萜烯樹脂T-100、35g柯巴樹脂、5g正戊烷和5~10g四苯基二磷酸醋，加熱至90℃后以600r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合30min，混合后得發(fā)泡基體；稱取250g上述發(fā)泡基體與15g備用發(fā)泡液、3g石蠟、3g間苯二酚四苯基二磷酸酯、4gN，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、0.2g氧化鉻混合，以2800r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌混合10s后倒入預(yù)熱至120℃的模具中，在溫度為180℃，壓力為4MPa的條件下發(fā)泡15min，發(fā)泡結(jié)束后冷卻至室溫，并放置10h，放置后取出，即可得到阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料。
本發(fā)明所得的阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料的泡孔密度為10.8×109個/cm3，孔隙率為98%，密度為0.22g/cm3，抗彎曲強度88MPa，極限氧指數(shù)達到34，氣孔細(xì)密、均勻，閉孔率高，具有較好的綜合力學(xué)性能，加工性能良好。
實例3
量取125mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%硫酸溶液和40mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%硝酸溶液混合，得混合酸，稱取3g納米石墨和4g納米氧化鋅和放入混合酸中，加熱至62℃后超聲分散2.5h，分散后加熱至回流40min，隨后過濾，得濾渣，用去離子水洗滌至中性后放入烘箱中，在85℃溫度下干燥9h，干燥后得改性混合納米顆粒；將上述改性混合納米顆粒按質(zhì)量比1:10與異丙醇混合，超聲分散12min后得分散液，向分散液中依次加入2g二氯四氟乙烷、2g偶氮二甲酰胺、2~4g甲基硅油和0.2g氧化鉬，繼續(xù)超聲分散17min，得發(fā)泡液；備用；稱取110g低密度聚乙烯加入300g二甲苯，加熱至65℃后攪拌至低密度聚乙烯溶解，溶解后繼續(xù)加入90g聚苯胺、55g萜烯樹脂T-100、30g柯巴樹脂、4g正戊烷和5~10g四苯基二磷酸醋，加熱至85℃后以500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合25min，混合后得發(fā)泡基體；稱取225g上述發(fā)泡基體與12g備用發(fā)泡液、2g石蠟、2g間苯二酚四苯基二磷酸酯、3gN，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、0.1g氧化鉻混合，以2400r/min轉(zhuǎn)速進行攪拌混合8s后倒入預(yù)熱至110℃的模具中，在溫度為175℃，壓力為3MPa的條件下發(fā)泡12min，發(fā)泡結(jié)束后冷卻至室溫，并放置8h，放置后取出，即可得到阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料。
本發(fā)明所得的阻燃低密度聚乙烯復(fù)合泡沫材料的泡孔密度為10.1×109個/cm3，孔隙率為97%，密度為0.21g/cm3，抗彎曲強度85MPa，極限氧指數(shù)達到35，氣孔細(xì)密、均勻，閉孔率高，具有較好的綜合力學(xué)性能，加工性能良好。