CN101172537B - 阻燃聚氯乙烯输送带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输送带。公开了一种阻燃聚氯乙烯输送带，包括面层、打底料、纤维织物芯和贴合料，其中，纤维织物芯经含磷阻燃剂与聚氯乙烯糊树脂共混物涂覆处理。此外，本发明对输送带中面层、打底料和贴合料的配方也进行了改进。本发明的阻燃聚氯乙烯输送带，阻燃性能优良，符合IS03标准要求，产品化学成分构成也符合欧盟双指令(WEEE/ROHS指令案)要求。

Description

阻燃聚氯乙烯输送带

技术领域

本发明涉及输送带，特别涉及一种以聚酯纤维织物芯和聚氯乙稀塑料制成的阻燃输送带。

背景技术

二十世纪第二次工业大革命后，各行各业机械化、自动化迅速发展，需求越来越多的输送带，生产输送带是化工行业传统的制造业，原使用的材料是橡胶和普通的棉纤维织物芯。国家商务部(原化工部科技司)在互联网上发布的信息：现世界发达国家因环保原因已逐步淘汰输送带普通橡胶材料和棉纤维材料，用性能优越的高分子塑料材料和高强度、低收缩的化学纤维材料生产塑料输送带取代之。而现发达国家对塑料输送带有两个最基本要求：一.安全阻燃性能符合ISO340标准；二.产品化学成分构成符合欧盟双指令(WEEE/ROHS指令案)。

现中国有关塑料燃烧性能测试的国家标准和行业标准有三十六个，国际及发达国家塑料燃烧性能测试标准有五十多个。我国公安部认可和授权的测试标准主要是GB/T2406-93《氧指数法》。但欧美发达国家针对输送带认可的是ISO340：2004《输送带-阻燃-具体要求和测试方法》。此标准要求将试样于喷火枪火焰中大约45秒，(酒精或煤气、液化气喷枪，火焰总高度大约为150～180mm，内焰高度大约50mm长，内焰温度大约900±100℃)，移开喷火枪1分钟(公差±5秒)，对试样以1.5m/s的速率吹风。试样每组6次测试，合计明火持续时间应该小于45秒，各次测试不得超过15秒；再接触气流后不会出现明火。

欧盟双指令(WEEE/ROHS指令案)包括涉及循环再利用WEEE和限制使用有害物质的ROHS。欧洲议会和委员会第2005/618/EC号决议明确指出了电子电气等设备所含有害物质的浓度上限：同质物质所含的铅、汞、六价铬、多溴联苯和多溴二苯乙醚，最高浓度不得超过重量的0.1％；同质物质所含的镉，最高浓度不得超过重量的0.01％。

使塑料产品阻燃的通行方法一般有两大类。

第一大类为用化学或物理方法，改变聚合物或原料的组成和结构，达到阻燃的目的：

a、原料分子中导入起阻燃作用的元素，如溴、氯、磷、锑、硼等元素，经合成反应后，聚合物大分子中，即含有这些阻燃元素而具有阻燃性。

b、用化学交联或辐射交联，使线性聚合物大分子变成具有三维空间网状、体型结构的物质，提高它们的热稳定性和成炭性，从而达到阻燃效果。

第二大类方法是在制造塑料材料或制品的加工成型过程中加入阻燃剂、阻燃填料、阻燃增效剂等添加剂，或添加已有一定阻燃效果的聚合物，如聚氯乙稀、氯化聚乙烯等，使塑料制品具有阻燃型：

a.阻燃剂受热分解产生高能H0·自由基的捕捉剂，从而中止这些高能自由基的链式反应，大大降低反应热，减缓聚合物的热分解，使燃烧停止。这类阻燃作用多发生于聚合物燃烧的气相。

b.阻燃剂受热分解，产生黏稠薄膜或泡沫炭层，对聚合物表面进行包裹和覆盖，把聚合物与空气中氧隔开，使燃烧停止。这类阻燃作用多发生在聚合物的凝集相(固相)。

c.阻燃剂受热分解反应是一个强烈的吸热反应，有的还放出水蒸气或其它不燃气体(如氮气)，这就大大降低了聚合物的温度，减缓了其热分解；放出的水蒸气和不燃气体，还可冲淡可燃气体或覆盖聚合物表面，隔开空气中氧，中止燃烧。这种阻燃作用发生在聚合物的气、固二相中。

d.阻燃剂受热后，可阻滞聚合物的热分解，减少分解后产生的小分子可燃气体的量；有的阻燃剂与聚合物表面的氧起作用(消耗氧气)，从而达到阻燃目的。

e.阻燃剂的加入，改变了聚合物热分解的进程和机制，促进不易燃烧的炭层形成，减少生成可燃气体小分子的反应进程，达到阻燃目的。在当今的阻燃工艺中，经常是加入阻燃剂、协效剂、增效剂、阻燃填料、交联剂等成分，构成一个复合的阻燃体系。

生产聚氯乙烯塑料输送带所使用的原料一般是聚酯布、聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂、抗氧剂、颜料。聚酯布不阻燃，其发火点≤500℃、引火点≤350℃，表面燃烧速度和火焰传播速度≥17mm/min。要达到ISO340标准要求，必须用阻燃剂改性；聚氯乙烯树脂有一定阻燃性能，《聚氯乙稀树脂》国家标准规定阻燃氧指数≥42；生产聚氯乙烯塑料输送带最常用的增塑剂是DOP(邻苯二甲酸二辛酯)，不阻燃，要达到ISO340标准要求必须全改用或部分改用阻燃增塑剂、；生产聚氯乙烯塑料输送带最常用的抗氧剂是环氧大豆油，不阻燃，要达到ISO340标准要求也必须改用阻燃抗氧剂；聚氯乙烯塑料输送带产品要符合欧盟双指令(WEEE/ROHS指令案)要求所选用的树脂、增塑剂、稳定剂和阻燃剂等助剂不得含有致癌有害物质：重金属、溴化物、多环芳烃。

发明内容

本发明的目的是提供一种阻燃聚氯乙烯输送带。

本发明采用了如下技术方案：

一种阻燃聚氯乙烯输送带，包括面层、打底料、纤维织物芯和贴合料，其中，纤维织物芯经含磷阻燃剂与聚氯乙烯糊树脂共混物涂覆处理。

含磷阻燃剂与聚氯乙烯糊树脂共混物的组分及其重量份数为：聚氯乙烯糊树脂100、含磷阻燃剂1.5～2、磷酸酯类增塑剂65～80、有机磷类抗氧剂1～2，多元异氰酸酯3～5，钡锌稳定剂3～4。

上述方案用含磷阻燃剂如赤磷，配制成打底料处理聚酯纤维织物芯。当含磷阻燃剂与火接触时，熔融并分解产生黏稠玻璃状的磷酸、偏磷酸和聚偏磷酸(黏滞薄膜状)，它们可把聚合物表面覆盖、包裹，使其与空气中氧和火焰隔开，从而起到阻燃功效。此外，由于环氧大豆油不阻燃，因此用有机磷类抗氧剂如亚磷酸酯取代常规抗氧剂环氧大豆油。

改进的，本发明的阻燃聚氯乙烯输送带中，面层、打底料和贴合料的材料组成及各组分包括：聚氯乙烯糊树脂、含磷阻燃剂、增塑剂和稳定剂。较佳的，各组分的重量份数为：聚氯乙烯糊树脂100、阻燃剂1.5～6、增塑剂60～75、钡、锌、钙、锡类稳定剂3～4，其中，增塑剂包括磷酸酯类增塑剂或氯化石蜡中的一种或多种，且磷酸酯类增塑剂和氯化石蜡的重量份数之和为40～55。

本发明选用阻燃剂时禁用含溴、氯等卤素的阻燃剂，优选含磷阻燃剂和/或三氧化二锑。

本发明为降低阻燃成本，提高氯化石蜡阻燃效率，面层、打底料和贴合料的阻燃剂组成中还包括氧化锑，其重量份数为4～6(以聚氯乙烯糊树脂100份为基准)，用作阻燃协效剂。当加入C₁₅H₂₆Cl₆与Sb₂O₃聚合物遇火受热时，氯化石蜡也会受热分解，放出卤化氢，它们立即与氧化锑反应，生成SbCl₃和SbOCl；SbCl₃和SbOCl₃都是气态物质，即在气相中能“捕捉”HO·和H·自由基，成为HO·和H·的“陷阱”；这是因为它们的外电子层在n＝4的层有空轨道，可以吸收电子，其次SbCl₃的蒸气相对密度比空气大，它们可对聚合物表面起覆盖和包裹作用，隔绝空气中氧，起到阻燃作用。另外SbCl₃还可在固相中促进致密而坚实的炭层或碳化物的形成，起到阻燃功效，这归结于它们是缺电子物，可以促进聚合物按形成炭正离子的历程脱水，最终形成炭层。

为了获得阻燃的效果，与现有的输送带相比，本发明全改用或部分改用磷酸酯类增塑剂、氯化石蜡取代常规增塑剂DOP等。在本发明中，增塑剂包括磷酸酯类增塑剂如磷酸三(2-乙基)辛酯(TOP)、磷酸三甲酚酯(TCP)、磷酸三异丙基苯酯(IPPP)，磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)或者氯化石蜡中的一种或多种，同时也可以含有其它类型的增塑剂，如液体橡胶增塑剂、聚酯增塑剂、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸丁苄酯或环氧大豆油等。最佳的，增塑剂为磷酸三异丙基苯酯。

本发明中，用钡、锌、钙、锡类稳定剂取代重金属稳定剂，稳定剂可以选自钡类稳定剂、锌类稳定剂、钙类稳定剂、锡类稳定剂中的一种或多种，如不含丝毫润滑剂的液体有机钙锌复合物、液体有机钡锌复合物或液体有机钡镉锌复合物。

本发明的聚氯乙烯输送带，产品阻燃性能优良，符合ISO3标准要求，产品化学成分构成也符合欧盟双指令(WEEE/ROHS指令案)要求。

附图说明

图1：实施例中聚氯乙烯输送带结构示意图

1：阻燃面层料  2：纤维织物芯  3：阻燃打底料  4：阻燃贴合料  5：反面阻燃处理

图2：环保型阻燃聚氯乙烯输送带生产工艺流程图

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步说明本发明。应理解，实施例并非用于限制本发明的范围。

实施例1：含磷阻燃剂与聚氯乙烯糊树脂共混物涂覆处理纤维织物芯

将赤磷、三苯基磷酸酯、多元异氰酸酯和糊状树脂的共混物对聚酯布进行涂覆处理。共混物配制具体方法：将赤磷、三苯基磷酸酯、多元异氰酸酯和糊状树脂等原料按所定配比称量投入到搅拌打浆机中，搅拌均匀再抽真空脱泡。具体涂覆方法：先将织物芯经生产线烘箱加温干燥、拉幅定型；然后经涂覆机涂刀将含磷阻燃剂与聚氯乙烯糊树脂共混物涂覆到织物芯正反两面，渗入到织物芯布眼，再进烘箱烘干。然后用ISO340标准规定的喷灯分别燃烧①未处理的聚酯布、②用普通打底料处理的聚酯布、③用含磷阻燃剂处理的聚酯布。其各个燃烧的速度、表面温度和离开燃烧火焰1分钟再吹风，共混打底料组分配方及实验情况见表1。

表1

组份材料/  试验项目	未处理的	用普通打底料处  理的(质量份数)	用含磷阻燃剂   打底料处理的  (质量份数)	用含磷阻燃剂   打底料处理的  (质量份数)
					聚酯布	试样长200mm±5  mm  宽25mm±1mm	试样长200mm±5  mm  宽25mm±1mm	试样长200mm  ±5mm  宽25mm±1mm	试样长200mm  ±5mm  宽25mm±1mm
PVC糊树脂	-	100	100	100
					二辛酯	-	80	-	-
磷酸三异丙基苯  酯	-	-	80	65

多元异氰酸酯	-	-	5	3
					VP粘结剂	-	10	-	-
钡锌稳定剂	-	4	4	3
					环氧大豆油	-	5	-	-
亚磷酸酯  JH1500	-	1	2	1
					双酚A	-	1.5	1.5	1.5
赤磷	-	-	2	1.5
					燃烧速度	100mm/min	120mm/min	25mm/min	25mm/min
燃烧表面温度	570℃	600℃	370℃	370℃
					离火焰情况	仍燃烧、熔体速缩	仍燃烧、熔体滴落	12秒自熄	12秒自熄
再吹风情况	更旺	更旺	不燃	不燃

从结果可看出：用含磷阻燃剂打底料处理的聚酯布阻燃性能完全符合ISO3标准要求。

实施例2：不同增塑剂对聚氯乙稀输送带阻燃效果的影响

选用不同增塑剂配制成聚氯乙稀输送带表面涂覆层小样，按ISO340规定进行试验，其结果见表2。

将增塑剂、稳定剂加入聚氯乙烯树脂搅拌均匀，抽真空脱泡；在深1mm、大小200mm×200mm的模腔中倒满已配好处理好的贴合料或面层料、刮平；再将倒好料的模具放入远红外加热烘箱，按生产常规工艺温度参数和加热时间参数执行加温；待所配料完全熔融好再取出模具冷却，取出小样。

表2

增塑剂	配合量  /phr	含磷  量  ％	燃烧  速度   mm/min	燃烧表  面温度    ℃	离火焰    情况	再吹风    情况
							邻苯二甲酸二辛酯(DOP)	80	0	120	600	仍燃烧、熔体  滴落	更旺
磷酸三(2-乙基)辛酯(top)	80	3.18	30	400	14秒自熄	不再燃
							磷酸三甲酚酯(TCP)	80	3.76	30	380	10秒自熄	不再燃
磷酸三异丙基苯酯(IPPP)	80	3.8	25	370	2秒自熄	不再燃
							IPPP∶DOP∶氯化石蜡	40∶20∶    20	1.77	30	380	3秒自熄	不再燃
小样的其他成分：聚氯乙稀糊树脂100/phr、钡锌稳定剂3/phr

从结果可看出：增塑剂磷酸三异丙基苯酯(IPPP)阻燃效果最好，IPPP∶DOP∶氯化石蜡协同使用效果其次，且都完全符合ISO3标准要求。

实施例3：阻燃聚氯乙烯输送带的制备及测试

环保型阻燃聚氯乙烯输送带产品结构见图1。聚酯布(纤维织物芯)按实施例1的方式处理。

环保型阻燃聚氯乙烯输送带生产工艺流程如图2。

打底料、贴合料、面层料的配方及按ISO340规定进行测试的结果见表3。

表3

从实施例三可看出：本发明配制的打底料、贴合料、面层料做成的聚氯乙烯输送带产品阻燃性能完全符合ISO3标准要求，产品化学成分构成符合欧盟双指令(WEEE/ROHS指令案)要求。

Claims (4)

1.一种阻燃聚氯乙烯输送带，包括面层、打底料、纤维织物芯和贴合料，其特征在于，纤维织物芯经含磷阻燃剂与聚氯乙烯糊树脂共混物涂覆处理，所述含磷阻燃剂与聚氯乙烯糊树脂共混物包括下列重量份数的组分：

含磷阻燃剂1.5～2，所述含磷阻燃剂为赤磷；

聚氯乙烯糊树脂100；

有机磷类抗氧剂1～2，所述有机磷类抗氧剂为亚磷酸酯；

磷酸酯类增塑剂65～80，所述磷酸酯类增塑剂选自磷酸三(2-乙基)辛酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三异丙基苯酯或磷酸三(2-氯乙基)酯中的一种或多种；

多元异氰酸酯3～5；

钡锌稳定剂3～4。

2.如权利要求1所述阻燃聚氯乙烯输送带，其特征在于，所述面层、打底料和贴合料的材料组分包括：聚氯乙烯糊树脂、阻燃剂、增塑剂和稳定剂，其中，增塑剂包括磷酸酯类增塑剂或氯化石蜡中的一种或多种，且阻燃剂不含卤素。

3.如权利要求2所述阻燃聚氯乙烯输送带，其特征在于，所述阻燃剂选自含磷阻燃剂和/或三氧化二锑。

4.如权利要求2所述阻燃聚氯乙烯输送带，其特征在于，所述稳定剂不含重金属，且选自钡、锌、钙、锡类稳定剂中的一种或多种。

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