CN102911460B - 一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材及其制备工艺，由以下重量份的原料制成的：聚氯乙烯树脂100份、热稳定剂0.1～10.0份、增韧剂1～20份、金属氢氧化物阻燃剂10～80份、金属化合物阻燃协效剂1～20份、加工助剂0.5～3.0份、润滑剂1.1～5份、抗氧剂0.01～5份、着色剂0.03～5份、紫外线吸收剂0.1～5份。本发明生产的排水管材加工性能好、机械强度高、烟密度低、阻燃性能好、耐老化性能好，生产工艺简单，普通排水管材生产设备即可满足生产需求，成本较低。本发明较之现有技术不同，同时进行了PVC排水管材的“阻燃”、“低烟无卤”、“耐老化”三种性能研究。

Description

一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种高耐候、燃烧时低烟雾、无卤气释放的高耐候性低烟无卤阻燃排水用硬聚氯乙烯管材及其制备工艺，属于排水用硬质聚氯乙烯（PVC）管材技术领域。

背景技术

在建筑系统中，塑料管材具有耐腐蚀、成本低、易安装、密封性能好等特点，在我国得到了大量应用，替代传统的铸铁管材已是大势所趋。其主要原料为聚氯乙烯（PVC），由于其具有强度高、价格较低等优点，得到广泛的应用。

排水管材很大部分用于明装，由于紫外线的破坏很容易老化，使管材变色并伴随着机械性能降低，众所周知PVC在燃烧时会放出大量烟雾和氯气，一旦楼房发生火灾，大量的烟雾和氯气会给人员造成逃生的困难，并且造成环境污染。因此开发此技术以完善塑料排水管材的不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材及其制备工艺，其具有低烟、阻燃、无卤和良好的耐候性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材，由以下重量份的原料制成的：聚氯乙烯树脂100份、热稳定剂0.1～10.0份、增韧剂1～20份、金属氢氧化物阻燃剂10～80份、金属化合物阻燃协效剂1～20份、加工助剂0.5～3.0份、润滑剂1.1～5份、抗氧剂0.01～5份、着色剂0.03～5份、紫外线吸收剂0.1～5份。

所述的高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材，优选由以下重量份的原料制成的：聚氯乙烯树脂100份、热稳定剂0.3～8份、增韧剂3～10份、金属氢氧化物阻燃剂20～40份、金属化合物阻燃协效剂3～5份、加工助剂2.0～3.0份、润滑剂1.1～2.0份、抗氧剂0.01～3份、着色剂0.03～5份、紫外线吸收剂0.1～5份。

所述增韧剂为MBS、CPE、ACR、丁腈橡胶中的一种或几种。

所述金属氢氧化物阻燃剂为氢氧化镁或氢氧化铝或两者共混物。

所述金属化合物阻燃协效剂为氧化锌、氧化铝、氧化镁中的一种或几种。

所述加工助剂为丙烯酸酯类的高分子共聚物，优选ACR。

所述热稳定剂为有机锡稳定剂、复合铅盐稳定剂或钙锌稳定剂。

所述润滑剂为硬脂酸铅、硬脂酸钙、硬质酸、石蜡、微晶蜡、褐煤脂蜡、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡中的任一种或几种的混合物。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂中的一种或几种的混合物。

所述的着色剂为金红石型钛白粉。

所述的紫外线吸收剂是以水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类紫外线吸收剂中的一种或多种与受阻胺类光稳定剂的复配物。

上述高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材的制备工艺：

a）按配方量称取各原料，将聚氯乙烯树脂、热稳定剂、增韧剂、金属氢氧化物阻燃剂、金属化合物阻燃协效剂、加工助剂、润滑剂、抗氧剂、着色剂、紫外线吸收剂，在90～130℃的条件下混合均匀，并在该温度范围内保持10-30分钟；

b)将上述混合物放入冷混机中冷却至25～45℃，放入干燥料仓储存；

c)将干燥料仓中的混合料用双螺杆挤出管材，工艺参数选择如下：料筒温度：150～200℃，合流芯温度：160～180℃，机头温度：170～220；主机转速：10～60转/分，喂料转速：10～90转/分；

d)挤出的管材经真空定型、冷却成型；

e)定长切割、包装。

所述的PVC树脂为SG-5型树脂，各项性能指标要求为：表观密度：≥0.4g/ml；粘数：107-118ml/g；挥发份：≤0.5%。热稳定剂是指能改善PVC热稳定性的助剂，其作用是在管材生产过程减少脱出氯化氢，同时提高制品在使用过程中的热稳定性，延长使用寿命。加工助剂的作用是加工过程中促进塑化，提高产品的加工性能。抗氧剂为受阻酚类物质，其作用是捕捉PVC加工或使用过程中受热或受到紫外线的作用形成的自由基，保证材料使用的寿命。在上述管材中中还应该加入着色剂，以满足管材不透光的需要，还可使制品美观，提高耐候性，主要为钛白粉。

本发明较之现有技术不同，本发明同时进行了PVC排水管材的“阻燃”、“低烟无卤”、“耐老化”三种性能研究。按照本发明生产的排水管材加工性能好、机械强度高、烟密度低、阻燃性能好、耐老化性能好，生产工艺简单，普通排水管材生产设备即可满足生产需求，成本较低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1

一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材，由以下重量份的原料制成的：聚氯乙烯树脂100千克、有机锡热稳定剂0.5千克、CPE增韧剂2千克、MBS树脂增韧剂1千克，氢氧化铝阻燃剂40千克、金属化合物阻燃协效剂氧化锌5千克、加工助剂ACR 1.5千克、润滑剂2.6千克、抗氧剂0.3千克、着色剂2千克、紫外线吸收剂0.1千克。

制备工艺，步骤如下：

a）按配方量称取各原料，将聚氯乙烯树脂、热稳定剂、增韧剂、金属氢氧化物阻燃剂、金属化合物阻燃协效剂、加工助剂、润滑剂、抗氧剂、着色剂、紫外线吸收剂。在90～130℃的条件下混合均匀，并在该温度范围内保持10分钟以上；

b)将上述混合物放入冷混机中冷却至25～45℃，放入干燥料仓储存；

c)将干燥料仓中的混合料用双螺杆挤出管材，工艺参数选择如下：料筒温度：150～200℃，合流芯温度：160～180℃，机头温度：170～220；主机转速：10～60转/分，喂料转速：10～90转/分；

d)挤出的管材经真空定型、冷却成型；

e)定长切割、包装。

实施例2-5

配方见表1，工艺同实施例1。

以下是本发明的几种不同配比（重量份）的实施例，各组分的用量按千克计，如表1所示：

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						PVC树脂	100	100	100	100	100
有机锡	0.5		0.5
						三盐基硫酸铅		2		3
二盐基亚磷酸铅		3		2
						钙锌稳定剂					3
MBS	1	2	0	2	1.5
						CPE	2		3	2	1.8
ACR	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
						氢氧化镁		10	20	30	40
氢氧化铝	40	30	20	10	0
						钛白粉	2	2	2	2	2
氧化锌	5	8	3	5	5

硬脂酸钙	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
						聚乙烯蜡	2	2	2	2	2
氧化聚乙烯蜡	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
						抗氧剂264	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
UV-9	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1

本发明高耐候性低烟无卤阻燃排水用硬聚氯乙烯管材性能典型值如表2所示：

表2高耐候性低烟无卤阻燃排水用硬聚氯乙烯管材性能典型值

序号	性能	检测结果
			1	烟密度	65
2	氧指数	35
			3	拉伸强度	42
4	断裂伸长率	265
			5	老化后拉伸强度（65±3℃6000h）	45
6	老化后断裂伸长率（65±3℃6000h）	251

本发明的高耐候性低烟无卤阻燃排水用硬聚氯乙烯管材性能指标符合GB/T5836.1-2006《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材》。

最后，应当指出的是，具体实施方式是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域技术人员以本发明中所公开提到的或是其联想到的技术方案，均应认为是本专利所要保护的范围。

Claims (8)

1.一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材，其特征是，由以下重量份的原料制成的：聚氯乙烯树脂100份、热稳定剂0.1～10.0份、增韧剂1～20份、金属氢氧化物阻燃剂10～80份、金属化合物阻燃协效剂1～20份、加工助剂0.5～3.0份、润滑剂1.1～5份、抗氧剂0.01～5份、着色剂0.03～5份、紫外线吸收剂0.1～5份；所述金属氢氧化物阻燃剂为氢氧化镁或氢氧化铝或两者共混物，所述金属化合物阻燃协效剂为氧化锌、氧化铝、氧化镁中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材，其特征是，由以下重量份的原料制成的：聚氯乙烯树脂100份、热稳定剂0.3～8份、增韧剂3～10份、金属氢氧化物阻燃剂20～40份、金属化合物阻燃协效剂3～5份、加工助剂2.0～3.0份、润滑剂1.1～2.0份、抗氧剂0.01～3份、着色剂0.03～5份、紫外线吸收剂0.1～5份。

3.根据权利要求1或2所述的一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材，其特征是，所述增韧剂为MBS、CPE、ACR、丁腈橡胶中的一种或几种。

4.根据权利要求1或2所述的一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材，其特征是，所述加工助剂为丙烯酸酯类的高分子共聚物。

5.根据权利要求1或2所述的一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材，其特征是，所述热稳定剂为有机锡稳定剂、复合铅盐稳定剂或钙锌稳定剂。

6.根据权利要求1或2所述的一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材，其特征是，所述润滑剂为硬脂酸铅、硬脂酸钙、硬质酸、石蜡、微晶蜡、褐煤脂蜡、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡中的任一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1或2所述的一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材，其特征是，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂中的一种或几种的混合物，所述的紫外线吸收剂是以水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类紫外线吸收剂中的一种或多种与受阻胺类光稳定剂的复配物。

8.权利要求1或2所述的一种高耐候性低烟无卤阻燃硬聚氯乙烯管材的制备方法，其特征是，步骤如下：

a）按配方量称取各原料，将聚氯乙烯树脂、热稳定剂、增韧剂、金属氢氧化物阻燃剂、金属化合物阻燃协效剂、加工助剂、润滑剂、抗氧剂、着色剂、紫外线吸收剂，在90～130℃的条件下混合均匀，并在该温度范围内保持10-30分钟；

b)将上述混合物放入冷混机中冷却至25～45℃，放入干燥料仓储存；

c)将干燥料仓中的混合料用双螺杆挤出管材，工艺参数选择如下：料筒温度：150～200℃，合流芯温度：160～180℃，机头温度：170～220；主机转速：10～60转/分，喂料转速：10～90转/分；

d)挤出的管材经真空定型、冷却成型；

e)定长切割、包装。