CN102875880B - 一种同时具有防静电与阻燃两种功能的塑料发泡板材及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同时具有防静电与阻燃两种功能并且环保的塑料发泡板材及其制作工艺，是将竹碳粉、高岭土、塑料、抗静电剂、阻燃剂及其它化工助剂等原料经过配制、密炼、开炼、截断机出片制成薄片半成品后，再由发泡机发泡成型；所述的塑料发泡板材的原料采用竹碳粉、高岭土、塑料、抗静电剂、阻燃剂、化工助剂配制，其质量份为5.5～6份塑料、1.0～1.5份竹碳粉、1.5～3.5份高岭土、1.0～2.5份抗静电剂、1.5～3.5份阻燃剂、0.5～1.0份化工助剂。本发明生产出同时具有防静电与阻燃两种高标准功能的塑料发泡板材，克服了现有技术的缺陷和不足，对解决上述问题具有重要而深远的意义，市场潜力极其广阔。

Description

一种同时具有防静电与阻燃两种功能的塑料发泡板材及其制作工艺

技术领域：

本发明涉及一种塑料发泡板材，特别是一种同时具有防静电与阻燃两种功能并且环保的塑料发泡板材及其制作工艺。

背景技术：

现有的塑料发泡板材原料包括：乙烯--醋酸乙烯共聚物、POE弹性体塑料、高压低密度聚乙烯、低压高密度聚乙烯、高低压复合聚乙烯等塑料，以及抗静电剂、阻燃剂、化工助剂、碳酸钙填充剂等，用以上材料生产具有防静电与阻燃两种高效能的塑料发泡板材效果不理想。主要有四大缺陷：一是材料难以分解，因为为了实现防静电与阻燃好效果，抗静电剂和阻燃剂添加量必须增加，造成在生产中材料难分解，相溶性差。静电值稳定时有10⁹次方,不稳定时静电值只有10^10-12次方。阻燃效果最高耐温温度只有180℃～左右。做出来的板材会经常出现如鸡蛋或花生米大小的泡，凹凸不平，重影响产品质量；二是材料环保效果一般，达不到行业最高标准；三是按原来的配方与制作工艺已不适应发展需要；四是在实际应用中，或因塑料发泡板材没防静电功能而引起的火灾***事故时有发生，又或因塑料发泡板材阻燃效果达不到有关标准，也发生火灾事故。也就是说长期以来，塑料发泡板材有防静电功能但没有阻燃功能，或有阻燃功能但没有防静电功能，或就算同时有两种功能但效果不理想，功能不稳定。造成防静电与阻燃功能不理想,还因为制作工艺方法粗糙过时，细节把握不好，使得材料分解差，发泡出来的塑料板材起泡，密度不够，不整齐美观；同时在环保新材料的开发利用方面与生产工艺方面守旧没创新，也制约了更大的应用范围，特别是难以满足安防等领域的特殊性与高要求，因此引发的火灾和***事故给国家和人民生命财产造成极大损害。

发明内容：

本发明的目的正是为了解决上述现有技术缺陷和不足而发明的一种同时具有防静电与阻燃两种功能并且环保的塑料发泡板材及其制作工艺。(也称EVA发泡或交联发泡)

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

本发明的一种塑料发泡板材及其制作工艺，是将竹碳粉、高岭土、塑料、抗静电剂、阻燃剂及其它化工助剂等原料经过配制、密炼、开炼、截断机出片制成薄片半成品后，再由发泡机发泡成型；所述的塑料发泡板材的原料采用竹碳粉、高岭土、塑料、抗静电剂、阻燃剂、化工助剂配制，其质量份为5.5～6份塑料、1.0～1.5份竹碳粉、1.5～3.5份高岭土、1.0～2.5份抗静电剂、1.5～3.5份阻燃剂、0.5～1.0份化工助剂。

所述的竹碳粉粒径为500---800目；所述的高岭土粒径为1000--3000目；所述的塑料为高压低密度聚乙烯、低压高密度聚乙烯、高低压复合聚乙烯、乙烯—醋酸乙烯共聚物、POE弹性体塑料至少一种；所述的抗静电剂是德国进口的P18或美国进口的XID7103F1、XID1053F2、XID1045FL任选一种；所述的阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂或溴化聚苯乙烯至少一种；所述的化工助剂为偶氮二甲酰胺、固性硬脂酸锌、水性硬脂酸锌、99.5%～99.7%氧化锌及非离子型交联剂W-8035、W-8135或W-8235至少三种。

本发明的塑料发泡板材的制造方法包括：

⑴先将竹碳粉、高岭土、抗静电剂放入橡塑胶捏炼机(即密炼机，以下用密炼机表述)稍作密炼研磨3分钟，目的是使竹碳粉、高岭土、抗静电剂与后来一起密炼的所有材料取得合适的相溶点,保证材料充分分解；

⑵再放入塑料、阻燃剂与化工助剂，密炼至85℃～90℃物料开始融溶时，放入交联剂；

⑶放入交联剂后，要彻底翻动物料7～9次，密炼至温度达到115℃～120℃即可，整个密炼时间为14～16分钟；

⑷密炼后的整团物料通过开炼机炼胶，再通过截断机出片制成薄片半成品；

⑸将半成品按模具设计工艺的要求，经过发泡机发泡成形。

本发明的塑料发泡板材的制造方法采用添加竹碳粉、高岭土，对现有的配方与工艺进行创新改造，生产出同时具有防静电与阻燃两种高标准功能的塑料发泡板材，克服了现有技术的缺陷和不足，对解决上述问题具有重要而深远的意义，市场潜力极其广阔。

具体实施方式：

本发明的一种塑料发泡板材及其制作工艺，是将竹碳份、高岭土、塑料、抗静电剂、阻燃剂及其他化工助剂等原料经配制、密炼、开炼、截断制成薄片半成品后，再由发泡机发泡成型；塑料板材的原料采用竹碳粉、高岭土、塑料、抗静电剂、阻燃剂、化工助剂配制，其质量份为5.5～6份塑料、1.0～1.5份竹碳粉、1.5～3.5份高岭土、1.0～2.5份抗静电剂、1.5～3.5份阻燃剂、0.5～1.0份化工助剂。

竹碳粉粒径为500---800目；高岭土粒径为1000～3000目；塑料为高压低密度聚乙烯、低压高密度聚乙烯、高低压复合聚乙烯、乙烯—醋酸乙烯共聚物、POE弹性体塑料至少一种；抗静电剂是德国进口的P18或美国进口的XID7103F1、XID1053F2或XID1045FL任选一种；阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂或溴化聚苯乙烯至少一种；化工助剂为偶氮二甲酰胺、固性硬脂酸锌、水性硬脂酸锌、99.5%～99.7%氧化锌及非离子型交联剂W-8035、W-8135或W-8235至少三种。

本发明的塑料发泡板材的制造工艺步骤为：(1）根据工艺特殊要求先将竹碳粉、高岭土、抗静电剂放入密炼机稍作密炼研磨约3分钟，使抗静电剂与竹碳粉，高岭土充分分解；约3分钟后放入塑料、阻燃剂与化工助剂，重点是交联剂先不放，目的是减缓材料的过快交联，影响材料分解。当密炼至85℃～90℃物料开始融溶时，马上放入交联剂，放入交联剂后要彻底翻动材料7～9次，密炼至温度达到115℃～120℃物料融溶成团时即可，整个密炼时间为14～16分钟，比普通塑料发泡板材的密炼时间延长3～4分钟；(2）密炼后的整团物料通过开炼机炼胶，再通过截断机出片制成薄片半成品；(3）此刻将半成品按模具设计工艺的要求，经过发泡机发泡，最后成形。

本发明的塑料发泡板材具有以下明显优势：

1）同时具有防静电与阻燃两种高效能。静电值从原来稳定时10⁹次方,不稳定时10^10-12次方到现在的10^6～8次方，大大提高了稳定性；阻燃燃点从原来的180℃提高到现在的650℃以上，大幅度提高了耐高温温度，防静电与阻燃效果显著；

2）可减少抗静电剂与阻燃剂的分量，降低成本，用途广泛。添加竹碳粉可以减少0.5%～0.8%的抗静电剂，因为竹碳粉有一定的抗静电功能。添加高岭土相对减少1，5～2，5%的阻燃剂，因为高岭土有较好的阻燃功能。而做竹碳粉的竹炭是经过1000度高温烧成的，本身也有一定的阻燃性，与耐高温的高岭土一起使用时相溶性很好，阻燃效果更进一步。添加竹碳粉和高岭土降低了成本，使得大量工业需要成为可能，极大地增加了产品的应用范围。这种同时具有防静电与阻燃两种高效能的塑料发泡板材可以用在所有机动车、轮船和飞机上的地板、墙壁、座椅，公共娱乐场所的地板地毯、隔音墙、天花板，坦克的外包围等方面。举例说明：用在油罐车的外包围上可以从源头防止事故发生，因为这种塑料发泡板材具有良好的韧性、拉力、扭力、耐磨力和很强的抗冲击力，可以防止油罐车在发生意外碰撞时得到有效的保护，碰撞时由于外包围塑料板材有抗静电功能，不会因静电产生火灾***，如果因外来因素带来火源，那么650℃以上的阻燃功能也可以很好的防止事故的发生；

3）原材料环保，低烟，不会出现毒害。因为添加了竹碳粉与高岭土两种环保新材料，减少了抗静电剂与阻燃剂的份量，使材料更环保，而且竹碳粉还有很强的吸附力，把材料的异味吸附清除掉；

4）工艺方案创新完整。竹碳粉和高岭土与其他材料相溶性很适合，又在配方方面和材料先下后下方面做了创新，材料得到充分的分解和交联，使得抗静电剂与阻燃剂用少于以往的量，却大大提高了功能效果；

5）产品加工运输方便。可以熔接成长度为10米--1000米的卷材，可以剖成0.5毫米--100毫米的厚度，可以冲压成各种形状，可以截断后再拼装。另外，这种板材比竹木板材更易加工，因为发泡时可以调整配方取得需要的软硬度，比如可以发泡成较软的25度--45度硬度，较硬的50度—70度硬度，重量还较竹木板材轻。

6）产品除了有很强的抗冲击力和隔热之外，还有良好的抗震、缓冲、隔音、防腐、防菌、防潮、防水、耐压等显著优点。

下面对本发明通过具体配比及工艺方案对本发明进行进一步的限定，使得本领域工作人员能够更进一步了解并实施本发明。

实施例1：

具有防静电与阻燃两种高效能的环保材料，由质量份6份塑料，1份竹碳粉，1.5份高岭土，1.5份抗静电剂，1.5份阻燃剂，0.5份化工助剂构成。

本发明的竹碳粉粒径为500--800目；

高岭土粒径为1000—3000目；

塑料采用低压高密度聚乙烯、高压低密度聚乙烯、高低压复合聚乙烯、乙烯--醋酸乙烯共聚物、POE弹性体塑料至少一种；

抗静电剂为德国进口的P18或美国进口的XID7103F1、XID1053F2、XID1045FL任选一种；

阻燃剂为十溴二苯乙烷；

化工助剂为偶氮二甲酰胺、99.5%-99.7%氧化锌、固性硬脂酸锌、水性硬脂酸锌、非离子型交联剂W-8235至少三种。

实施例2：

具有防静电与阻燃两种高效能的环保材料，由质量份5.5份塑料、1.5份竹碳粉、2份高岭土、1份抗静电剂、1.5份阻燃剂、0.5份化工助剂构成。

本发明的竹碳粉粒径为500—800目；

高岭土粒径为1000—3000目；

塑料为高压低密度聚乙烯、低压高密度聚乙烯、高低压复合聚乙烯、乙烯—醋酸乙烯共聚物或POE弹性体塑料任意选一种或几种组合；

抗静电剂为德国进口的P18或美国进口的XID1045FL、XID7103F1、XID1053F2任选一种；

阻燃剂为溴化环氧树脂；

化工助剂为偶氮二甲酰胺、99.5%--99.7%氧化锌、固性硬脂酸锌、水性硬脂酸锌及非离子型交联剂W--8035、W--8130或W--8235至少三种。

本发明环保材料的制作工艺为：

1、将以上实例1或实例2所述的环保新材料（即竹碳粉，高岭土）以及所需的塑料、抗静电剂、阻燃剂、化工助剂等配料准备好，先把竹碳粉、高岭土、抗静电剂放入密炼机密炼研磨，再把塑料、阻燃剂等其它材料放进去一起密炼，最后才放进交联剂，密炼成团。即所有物料分三个步骤放入。

2，经过上述设备后处理后，再经过开炼机炼胶，通过截断机出片制成薄片半成品。

3，此刻将半成品，按模具设计工艺要求，经过发泡机发泡，最后成型。

其进一步具体操作流程为所述的防静电与阻燃环保材料其发泡工艺的详细制作步骤为：

制作工艺及技术要点：由于竹碳粉、高岭土、抗静电剂与阻燃剂的份量都比较多，要达到防静电与阻燃两种功能，而且发泡出来的板材平滑无孔，密度好，所以在工艺上要非常注意，细节要严把关：

（一）密炼机混合密炼材料是所有工艺流程中最重要的一环，下面分6个步骤详细说明：（1）把竹碳粉、高岭土和抗静电剂先放进密炼机，只盖上防尘盖防尘，压力盖先不盖，目的是先充分密炼研磨以上材料，使之与后来一起密炼的所有材料取得合适的相溶点，因为抗静电剂无论是颗粒也好片状也好都很难分解，利用竹碳粉和高岭土先一起混炼研磨，让其相互摩擦加快分解；（2）约过2分30秒--3分钟后，把塑料、阻燃剂和化工助剂放进去密炼机，切记只留下交联剂最后放（说明：最后放交联剂目的是不让材料交联太快而影响材料的分解。如果按平常做普通的或功能单一的板材时，全部材料都是一起放进去密炼的，但由于本发明的特殊性与高要求，就要求全部材料溶点要一致，所以交联剂一定要单独最后放）；（3）约3分钟后，这时温度在65°C---70°C度左右时，掀起防尘盖，放下压力盖加压（说明：余下的密炼时间都不用盖防尘盖，只盖压力盖，目的是盖压力盖可以稍稍加快温度提升，让物料加快融溶，不影响材料功能与生产效率）；（4）大约过3分钟，温度约在85°C—90°C度物料开始融溶成团，这时马上打开压力盖把交联剂放进去，立刻盖上压力盖加压密练；（5）再过3分钟左右，温度在100°C--105°C时，温度会很快上升,要马上掀起压力盖开始翻动材料,从105度左右开始到结束都不用盖压力盖,并在最后的3分钟里要频频翻动物料7—9次左右，约20秒翻一次,使交联剂与其它物料充分相溶交联，翻动时一定要每次都把底部的物料彻底翻到上面；（6）走完以上（1）--（5）程序后，温度在115°C---120°C时，所有物料都充分分解融溶成团了，也就是说密炼机密炼程序完成了，整个工艺流程时间约需14—16分钟（说明：这种方法比普通的材料多密炼延长3--4分钟）。

（二）这时候把密炼机倒出来的整团的物料放到开炼机反复翻动炼胶打厚2次（开炼机两个滚轮的温度75°--80°，要先预热15分钟），再翻动打薄两次后，马上放到截断机出片，截成薄片半成品，薄片半成品的长度和宽度要根据模具设计要求来调整（截断刀的温度要预热到140°C--145°C）。薄片半成品的厚度是0，8毫米，厚薄要均匀，不要造成两边厚薄不一，影响上模具发泡质量。

（三）这时把截断后的薄片半成品根据摸具设计工艺要求计算好称好重量，放入发泡机内发泡。发泡机热板的温度为170°C--175°C。经过规定的压力、加流时间和温度进行发泡（压力、加流时间和温度是根据成品板材的硬度和厚度计算出来的），发泡出来的成品板材是薄片半成品的1.8--2倍，发泡倍率也是按不同硬度的成品板材计算的。

发泡原理：（1）发泡剂（即偶氮二甲酰胺）通过交联化学反应，产生大量的气体，使物料因热而膨胀；（2）架桥剂（即非离子型交联剂W-8035）采用过氧化物进行加流；（3）完成上述工艺程序发泡后，打开发泡机模具，拉出成品板材平放在地面冷却，地面要平整，无任何杂物，12小时后才能使用。

按以上要求做出来的板材，防静电与阻燃都达到高效能，板材方正美观，密度好无小孔。

以上工艺关键是分三步骤，先下竹碳粉、高岭土和抗静电剂密炼研磨，再放塑料、阻燃剂、化工助剂等材料，最后放交联剂；要严格遵循规定的时间、温度、压力及彻底翻动成团物料的要求。这些都是保证板材达到高品质的关键。

尽管以上对本发明进行了详细描述，但是应该理解本文的实施方法并不是对本发明进行限制，任何简单的配方替换和等效的工艺流程修改都应该落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种同时具有防静电与阻燃功能的塑料发泡板材的制作工艺，其特征在于：所述的塑料发泡板材的制造工艺为： 

⑴先将质量份1.0～1.5份竹碳粉、1.5～3.5份高岭土、1.0～2.5份抗静电剂放入密炼机稍作混炼研磨3分钟； 

⑵再放入5.5～6份塑料、1.5～3.5份阻燃剂与除交联剂的化工助剂，以上材料密炼至85℃～90℃温度时,物料开始熔融，这时最后放入交联剂；化工助剂含量为0.5～1.0份； 

⑶放入交联剂后，要彻底翻动物料7～9次，密炼至温度达到115℃～120℃整团物料交联熔融即可； 

⑷密炼后的整团物料通过开炼机炼胶，再通过截断机出片,制成薄片半成品； 

⑸将半成品按模具设计工艺的要求，经过发泡机发泡成形。 

2.根据权利要求1所述的一种同时具有防静电与阻燃功能的塑料发泡板材的制作工艺，其特征在于：所述的竹碳粉粒径为500---800目，所述的高岭土粒径为1000--3000目；所述的抗静电剂是德国进口的P18；所述的阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化环氧树脂或溴化聚苯乙烯至少一种；所述的化工助剂为偶氮二甲酰胺、固性硬脂酸锌、水性硬脂酸锌、99.5％～99.7％氧化锌及非离子型交联剂W-8035、W-8135或W-8235至少三种；所述的塑料为高压低密度聚乙烯、低压高密度聚乙烯、高低压复合聚乙烯、乙烯--醋酸乙烯共聚物或POE弹性体塑料至少一种。