CN102382400A - 一种阻燃聚氯乙烯组合物及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃聚氯乙烯组合物，各组分含量为，按重量以聚氯乙烯为100份计、弹性体10-30份、阻燃剂15～35份、偶联剂1～10份、填料5～10份、抗静电剂3-7份、抗氧剂1～4份；其制备方法为：先制备阻燃剂；再将制备的阻燃剂用球磨机磨10～15min，粉末过200目筛子；最后将聚氯乙烯、弹性体、阻燃剂、偶联剂、填料、抗静电剂和抗氧剂按比例混合，用密炼机在150～160℃下混炼10～15min，取出共混物用平板硫化机在150～160℃下压板得阻燃聚氯乙烯组合物。本发明在提高产品的阻燃效果的情况下不影响原有材料的性能，复合材料的力学性能，加工性能较好。

Description

一种阻燃聚氯乙烯组合物及制备方法

技术领域

本发明涉及塑料制品领域，尤其是一种阻燃聚氯乙烯组合物及制备方法。

背景技术

聚氯乙烯是用途宽广的一类重要通用树脂，其制成品从薄膜、管材、日用品到电线电缆护套料等等随处可见，但聚氯乙烯属于较易燃材料，在燃烧时热释放速率大，热值高，火焰传播速度快，分解产生可燃气体CO等，不易熄灭，极易造成火灾，对人们的生命和财产安全形成巨大的威胁，这就使聚氯乙烯制品在电器、高层建筑、煤矿、隧道、装饰等许多领域的应用受到限制，需要对其进行一定的阻燃改性。

当前，对聚氯乙烯的阻燃改性一直是研究的热点。传统的聚氯乙烯阻燃剂为卤素阻燃剂和三氧化锑复配，阻燃性比较好，但在燃烧时会产生大量的有害气体，严重危害人类和环境的安全。随着环保政策的不断出台和实施，无卤阻燃聚氯乙烯复合材料成为一个新的研究方向。

目前对聚氯乙烯塑料阻燃的手段主要是采用添加型技术，即添加阻燃剂在聚氯乙烯中，所述的阻燃剂主要有铝化物、硼酸锌等以及复合金属氧化物等技术，但因添加量大，严重影响了塑料的理化性能，或因阻燃剂的价位偏高，造成产品成本太高等。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种阻燃聚氯乙烯组合物及制备方法，能够在保持聚氯乙烯树脂的原有性能的基础上具有良好的阻燃性能，加工方便，成本低廉。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种阻燃聚氯乙烯组合物，各组分含量为，按重量以聚氯乙烯为100份计、弹性体10-30份、阻燃剂15～35份、偶联剂1～10份、填料5～10份、抗静电剂3-7份、抗氧剂1～4份。

在本发明一个较佳实施例中，所述的弹性体为乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。

在本发明一个较佳实施例中，所述的阻燃剂是由磷酸，季戊四醇和三聚氰胺按质量比制成的复合物，阻燃剂中各组分的质量比磷酸：季戊四醇：三聚氰胺为4：1：3。  

在本发明一个较佳实施例中，所述的阻燃剂是将磷酸加入反应器中，缓慢加热升温至120 ℃，分3～4次加入季戊四醇，恒温搅拌2 h，生成酯中间产物，然后加入三聚氰胺的乙二醇溶液在100℃下反应4 h即得最终产物。最终产物经多次去离子水水洗并抽滤，使母液pH值6～7，真空干燥后的产品。

在本发明一个较佳实施例中，所述的偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、三硬酯基钛酸异丙酯、三（十二烷基苯磺酰基）钛酸异丙酯中的一种或几种。

在本发明一个较佳实施例中，所述的填料为二氧化硅或二氧化钛。

在本发明一个较佳实施例中，所述的抗静电剂为碳黑、碳纤维、石墨、石墨纤维、玻璃空心微珠或陶瓷微珠中的一种或几种。

在本发明一个较佳实施例中，所述的抗氧剂为硫酸盐、硝酸盐、重铬酸钾、高锰酸盐、高氯酸盐中的一种或几种。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：一种阻燃聚氯乙烯组合物的制备方法，包括如下加工步骤：

（1）制备阻燃剂：将磷酸、季戊四醇和三聚氰胺按照质量比为4：1：3称量，先将磷酸加入反应器中，缓慢加热升温至120 ℃，分3～4次加入季戊四醇，恒温搅拌2 h，生成酯中间产物，然后加入三聚氰胺的乙二醇溶液在100℃下反应4 h即得最终产物，最终产物经多次去离子水水洗并抽滤，使母液pH值6～7，固体真空干燥后得阻燃剂；

（2）将制备的阻燃剂用球磨机磨10～15min，粉末过200目筛子；

（3）将聚氯乙烯、弹性体、阻燃剂、偶联剂、填料、抗静电剂和抗氧剂按比例混合，用密炼机在150～160℃下混炼10～15min，取出共混物用平板硫化机在150～160℃下压板得阻燃聚氯乙烯组合物。

本发明的有益效果是：

1、本发明的阻燃剂是采用磷酸，季戊四醇和三聚氰胺按质量比制成的复合物，不含卤素，具有较宽的吸热范围和优异的热稳定性，环保且阻燃性能优异。

2、本发明在提高产品的阻燃效果的情况下不影响原有材料的性能，复合材料的力学性能，加工性能较好。

具体实施方式

一种阻燃聚氯乙烯组合物，各组分含量为，按重量以聚氯乙烯为100份计、弹性体10-30份、阻燃剂15～35份、偶联剂1～10份、填料5～10份、抗静电剂3-7份、抗氧剂1～4份。

其中，所述的弹性体为乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种；所述的阻燃剂是由磷酸，季戊四醇和三聚氰胺按质量比制成的复合物，阻燃剂中各组分的质量比磷酸：季戊四醇：三聚氰胺为4：1：3；所述的阻燃剂是将磷酸加入反应器中，缓慢加热升温至120 ℃，分3～4次加入季戊四醇，恒温搅拌2 h，生成酯中间产物，然后加入三聚氰胺的乙二醇溶液在100℃下反应4 h即得最终产物。最终产物经多次去离子水水洗并抽滤，使母液pH值6～7，真空干燥后的产品；所述的偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、三硬酯基钛酸异丙酯、三（十二烷基苯磺酰基）钛酸异丙酯中的一种或几种；，所述的填料为二氧化硅或二氧化钛；所述的抗静电剂为碳黑、碳纤维、石墨、石墨纤维、玻璃空心微珠或陶瓷微珠中的一种或几种；所述的抗氧剂为硫酸盐、硝酸盐、重铬酸钾、高锰酸盐、高氯酸盐中的一种或几种。

一种阻燃聚氯乙烯组合物的制备方法，包括如下加工步骤：

（1）制备阻燃剂：将磷酸、季戊四醇和三聚氰胺按照质量比为4：1：3称量，先将磷酸加入反应器中，缓慢加热升温至120 ℃，分3～4次加入季戊四醇，恒温搅拌2 h，生成酯中间产物，然后加入三聚氰胺的乙二醇溶液在100℃下反应4 h即得最终产物，最终产物经多次去离子水水洗并抽滤，使母液pH值6～7，固体真空干燥后得阻燃剂；

（2）将制备的阻燃剂用球磨机磨10～15min，粉末过200目筛子；

（3）将聚氯乙烯、弹性体、阻燃剂、偶联剂、填料、抗静电剂和抗氧剂按比例混合，用密炼机在150～160℃下混炼10～15min，取出共混物用平板硫化机在150～160℃下压板得阻燃聚氯乙烯组合物。

下面结合优选实施例对本发明作进一步详细的说明。

制备阻燃剂：将磷酸、季戊四醇和三聚氰胺按照质量比为4：1：3称量，磷酸80份、季戊四醇20份和三聚氰胺60份，将磷酸加入反应器中，缓慢加热升温至120 ℃，分3～4次加入季戊四醇，恒温搅拌2 h，生成酯中间产物，然后加入三聚氰胺的乙二醇溶液在100℃下反应4 h即得最终产物，最终产物经多次去离子水水洗并抽滤，使母液pH值6～7，真空干燥后的阻燃剂产品，备用。

实施例1

（1）称取取制备的阻燃剂15份，用球磨机磨10min,粉末过200目筛子；

（2）称取乙烯为100份计、乙丙橡胶10份、乙烯基三乙氧硅烷10份、二氧化硅5份、碳黑3份、硫酸盐4份和过筛后的阻燃剂15份按比例混合，用密炼机在150～160℃下混炼10～15min，转速50r/min,取出共混物用平板硫化机在150～160℃压板得阻燃聚氯乙烯组合物1。

实施例2

（1）称取取制备的阻燃剂20份，用球磨机磨12min,粉末过200目筛子；

（2）称取乙烯为100份计、三元乙丙橡胶20份乙烯基三甲氧基硅烷5份、二氧化硅8份、碳纤维5份、硝酸盐3份和过筛后的阻燃剂20份按比例混合，用密炼机在150～160℃下混炼10～15min，转速50r/min,取出共混物用平板硫化机在150～160℃压板得阻燃聚氯乙烯组合物1。

实施例3

（1）称取取制备的阻燃剂35份，用球磨机磨15min,粉末过200目筛子；

（2）称取乙烯为100份计、丁基橡胶30份、三（十二烷基苯磺酰基）钛酸异丙酯1份、二氧化钛10份、石墨7份、重铬酸钾1份和过筛后的阻燃剂35份按比例混合，用密炼机在150～160℃下混炼10～15min，转速50r/min,取出共混物用平板硫化机在150～160℃压板得阻燃聚氯乙烯组合物1。

表1是按本发明的技术方案，分别对实施例1、2、3提供的阻燃聚氯乙烯组合物1、2和3进行力学性能和阻燃性能测试的数据结果。参见表1，从测试数据中可以看出，所提供的材料在力学强度上都达到了实际应用的要求，氧指数测试数据表明，材料的阻燃性能也较为优越。

    表1：

由此可见，本发明的阻燃剂是采用磷酸，季戊四醇和三聚氰胺按质量比制成的复合物，不含卤素，具有较宽的吸热范围和优异的热稳定性，环保且阻燃性能优异；本发明在提高产品的阻燃效果的情况下不影响原有材料的性能。复合材料的力学性能，加工性能较好。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1. 一种阻燃聚氯乙烯组合物，其特征在于，各组分含量为：按重量以聚氯乙烯为100份计、弹性体10-30份、阻燃剂15～35份、偶联剂1～10份、填料5～10份、抗静电剂3-7份、抗氧剂1～4份。

2.根据权利要求1所述的阻燃聚氯乙烯组合物，其特征在于，所述的弹性体为乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶或乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的阻燃聚氯乙烯组合物，其特征在于，所述的阻燃剂是由磷酸，季戊四醇和三聚氰胺按质量比制成的复合物，阻燃剂中各组分的质量比磷酸：季戊四醇：三聚氰胺为4：1：3。

4.根据权利要求1所述的阻燃聚氯乙烯组合物，其特征在于，所述的阻燃剂是将磷酸加入反应器中，缓慢加热升温至120 ℃，分3～4次加入季戊四醇，恒温搅拌2 h，生成酯中间产物，然后加入三聚氰胺的乙二醇溶液在100℃下反应4 h即得最终产物；最终产物经多次去离子水水洗并抽滤，使母液pH值6～7，真空干燥后的产品。

5.根据权利要求1所述的阻燃聚氯乙烯组合物，其特征在于，所述的偶联剂为乙烯基三乙氧硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、三硬酯基钛酸异丙酯、三（十二烷基苯磺酰基）钛酸异丙酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的阻燃聚氯乙烯组合物，其特征在于，所述的填料为二氧化硅或二氧化钛。

7.根据权利要求1所述的阻燃聚氯乙烯组合物，其特征在于，所述的抗静电剂为碳黑、碳纤维、石墨、石墨纤维、玻璃空心微珠或陶瓷微珠中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的阻燃聚氯乙烯组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为硫酸盐、硝酸盐、重铬酸钾、高锰酸盐、高氯酸盐中的一种或几种。

9.一种阻燃聚氯乙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括如下加工步骤：

（1）制备阻燃剂：将磷酸、季戊四醇和三聚氰胺按照质量比为4：1：3称量，先将磷酸加入反应器中，缓慢加热升温至120 ℃，分3～4次加入季戊四醇，恒温搅拌2 h，生成酯中间产物，然后加入三聚氰胺的乙二醇溶液在100℃下反应4 h即得最终产物，最终产物经多次去离子水水洗并抽滤，使母液pH值6～7，固体真空干燥后得阻燃剂；

（2）将制备的阻燃剂用球磨机磨10～15min，粉末过200目筛子；

（3）将聚氯乙烯、弹性体、阻燃剂、偶联剂、填料、抗静电剂和抗氧剂按比例混合，用密炼机在150～160℃下混炼10～15min，取出共混物用平板硫化机在150～160℃下压板得阻燃聚氯乙烯组合物。