低烟无卤阻燃辐射交联聚乙烯泡沫塑料

李新峰

浙江交联辐照材料股份有限公司 浙江 兰溪 321100

0 引言

泡沫塑料以聚合物为基体，其中的气体分散于固体聚合物中会形成大量的气泡，相较于同类未发泡的纯塑料，泡沫塑料在质量、隔热性能、隔音性能耐冲击性、价格等方面都具有更大的优势性，广泛应用于工业、农业、交通运输、航空航天等领域。随着现代科学技术的不断发展，关于聚乙烯泡沫塑料的研究也在不断深入，对聚乙烯泡沫塑料在辐射交联技术、低烟、无卤、阻燃等方面的技术要求也在不断提高，关于这些方面的实验研究也在不断深入。

聚乙烯泡沫塑料成品密度小，有独立的气泡结构，柔性和弹性好，在耐油性、耐水性、耐老化性等性能方面有着极大的优越性，交联后的聚乙烯高发泡制品在机械强度、耐应力开裂、耐热、耐低温性等方面有更更为显著的提升。由于聚乙烯树脂为结晶型高聚物，为线型结构，发泡存在一定的困难，在未达到熔点前聚乙烯树脂不流动，熔融之后粘度直线下降，发泡气体很难保住，聚乙烯泡沫体从熔融状态到结晶状态会放出大量的热，加之熔融体本身比热较大，这也会使从熔融态到定性固化状态的时间延长，这对气体在发泡过程中的保持是不利的，加之聚乙烯气体透过率较高，容易造成气孔塌陷，使发泡过程中的气体逸出，给泡沫稳定性造成影响[3]。

交联技术的应用对改善上述的问题、提高熔融物的粘弹性有很大帮助，网状结构的形成对发泡过程有很大帮助。一般来讲，交联度会随着交联剂用量的增加而不断增加，随着辐射剂量的增加，泡沫内部炮孔的结构也会有明显的变化，合适的辐射剂量下辐射交联，可以增加分子链之间的相互作用，闭孔结构形成、炮孔均匀，壁厚适中，泡壁坚挺。由于聚乙烯本身极限氧指数偏低，极易燃烧，当材料密度下降时，泡沫塑料更容易燃烧，这也对聚乙烯泡沫塑料的阻燃性提出了更高要求，由于阻燃剂中大多含有卤素，而含卤有机物本身具有一定的毒性，这对环境和人类健康都是不利的，塑料在燃烧过程中会散发出卤化气体，含卤素的阻燃材料着火燃烧时产生大量的有毒气体，同时伴随有大量的浓烟气体产生，人体一旦摄入无法排出，会对人体健康造成很大的威胁。这也给聚乙烯泡沫塑料在低烟无卤方面提出更高的要求，含卤的阻燃材料燃烧放出的有害气体一旦产生会在环境中存在很多年，这对环境和人类的健康生活都会造成长期的危害，当前不少国家都在积极倡导废止含卤素材料[4]。

表1 阻燃剂加入比例对性能的影响

2 实验与结果讨论

2.1 实验过程

2.1.1 主要材料

高压聚乙烯,LDPE 2426H(大庆石化公司)；低烟无卤环保型阻燃剂LM-NPP8083 (青岛联美化工有限公司)；偶氮二甲酰胺，优等品(江苏索普(集团)有限公司)硬脂酸锌，一等品（江西宏远化工有限公司）。

2.1.2 基本配方

聚乙烯100g，偶氮二甲酰胺(AC)16g，硬脂酸锌1g，低烟无卤环保型阻燃剂30～55g。

2.1.3 工艺流程

将聚乙烯、发泡剂、硬脂酸锌及阻燃剂等在两辊开炼机上混炼，混炼温度为90℃～120C，待混合均匀后取出；然后在压片机进行压片，压片温度为100℃～120℃；再经电子束辐照交联，辐照剂量60～80kGy；辐照后的样品在烘箱中发泡，发泡温度为200℃～250℃。

2.1.4 材料性能的测定

氧指数测量采用国产ZR-01氧指数测定仪，参照GB/T2406.2-2009规定进行；烟密度测量采用国产Z801建材烟密度测定仪，参照GB/T8627-2007规定进行；表观密度及力学性能测试参照GB/T6343-2009、GB/T6344-2009的规定进行.

2.2 结果讨论

从表1可看出随着低烟无卤阻燃剂含量的增加，材料的氧指数、烟密度都有所增加，但发泡状态、表观密度和力学性能都变差。当低烟无卤阻燃剂含量超过50%时，发泡状态急剧下降，发泡难度加大，泡沫不易保气、成型。要使材料达到良好的阻燃效果，必须加入大量的阻燃剂，这势必引起材料变硬、变脆，增加了发泡难度和成本。

从实验结果可见，对辐射交联聚乙烯泡沫塑料而言，当加入40%～50%的低烟无卤阻燃剂，可使材料具有发泡倍率高、低烟、无卤、阻燃环保等性能。

3 结束语

辐射交联聚乙烯泡沫塑料与我们的社会生活息息相关，其良好的缓冲、隔热、耐磨、耐低温等性能为社会生产生活的多方面应用带来了便利，在社会各行业领域发挥着不同的作用，当前在低烟无卤、阻燃、辐射交联等方面还有很多问题需要进一步深入的研究。

[1]陈清,刘伟.超高分子量聚乙烯辐射交联的研究[J].天津纺织科技，2016(2):22-23.

[2]罗淑平,陈云平,黄嘉.超高分子质量聚乙烯辐射交联的研究现状[J].中国组织工程研究，2016,20(8):1190-1195.

[3] 杨慧丽,姚占海,徐俊.辐射交联聚乙烯泡沫塑料的阻燃研究[J].辐射研究与辐射工艺学报，1996,14(2):74-77.

[4] 王锦花,陆明华,刘文义,等.辐射交联聚乙烯泡沫塑料的阻燃研究[J].核技术，1998(10):613-616.