CN103483734B - 一种高阻燃性聚氯乙烯塑料 - Google Patents
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Abstract
一种纳米聚氯乙烯塑料，其特征在于：其原料组分及重量份数分别为：聚氯乙烯 80-90份；阻燃型塑料添加剂30-60份；硬脂酸钡 5-6份；硬脂酸钙2-4份；溴系阻燃剂4-5份；助剂10-15份；所述阻燃型塑料添加剂的由以下组分按照质量分数组成：三氧化二锑25-30份、硼酸锌15-20份、磷酸三酯60-80份、四溴丁烷10-20份、环氧氯丙烷 1-5份等。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑料，特别是一种高阻燃性聚氯乙烯塑料。
背景技术
由于塑料的应用日益广泛，如电子、军工、日化等行业，这些行业对阻燃的要求相当高，一般都要求在塑料制作过程中添加阻燃剂以达到阻燃目的，当前在塑料生产过程中一般都加入三水合氧化铝、三氧化二锑等单一的阻燃添加剂，这些单一的阻燃添加剂加入过量在某些性能上能对成品产生影响，加入过少又得不到阻燃效果，所以阻燃剂的增效性配方成为该行业技术人员深入研究的重要课题。
聚氯乙烯是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。由于聚氯乙烯具有耐化学药品性高、电绝缘性能好、物理化学性能稳定、价格低廉等优点，其被广泛应用于工业、农业、交通、建筑、通讯以及医疗卫生等各领域。但是纯聚氯乙烯在机械强度和阻燃性能等方面具有一定的缺陷，限制了其使用。为了改善聚氯乙烯的阻燃和机械性能，通常还需要加入其它组份，如阻燃剂、填料等。为了满足某些机械性能和高阻燃的要求，阻燃剂和填料的添加量一般都很大，这些添加的组份通常都不能很好的与聚氯乙烯树脂相容，另一方面由于这些添加物之间的相互协效作用没有合理发挥，需要大量的添加物才能达到需要的效果，从而导致最终聚氯乙烯复合材料的加工流动性能大大降低。现有技术可以看出，在聚氯乙烯改性的过程中，改善其阻燃性和改善其流动性是相互克制的方案，若阻燃性改良，则流动性降低，若流动性改良，则阻燃性降低。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述不足，提出一种高阻燃性聚氯乙烯塑料。
本发明的技术方案为：一种高阻燃性聚氯乙烯塑料，其特征在于：其原料组分及重量份数分别为：
聚氯乙烯 80-90份
阻燃型塑料添加剂 30-60份
硬脂酸钡 5-6份
硬脂酸钙 2-4份
溴系阻燃剂 4-5份
助剂 10-15份
纳米阻燃复合物 25-30份;
所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：
（1）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35：15-20：10-15 ：10-15：8-10：8-10：7-8：5-7的质量份数配比混合，加入到200份二甲亚砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；
（2）、将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时。过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；
（3）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装 置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物；
所述阻燃型塑料添加剂的由以下组分按照质量分数组成：三氧化二锑25-30份、硼酸锌 15-20份、磷酸三酯 60-80份、四溴丁烷 10-20份、环氧氯丙烷 1-5份。
助剂包括增塑剂、润滑剂、热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂，所述增塑剂选用柠檬酸三丁酯、矿物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一种，所述润滑剂为硬脂酸镁，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯。
所述抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂168。
所述溴系阻燃剂为十溴二苯基乙烷。
所述阻燃型塑料添加剂的方法，其特征在于，按照下列步骤进行制备：
（1）将所述三氧化二锑、硼酸锌、磷酸三酯、水溶液加入混料机中充分搅拌均匀；
（2）依次加入四溴丁烷和环氧氯丙烷、纳米阻燃复合物，继续搅拌；
(3) 进入烘箱烘干；
（4）粉碎。
一种制备所述的高阻燃性聚氯乙烯塑料的方法，其特征在于：其步骤为：
（1）将聚氯乙烯、硬脂酸钡、硬脂酸钙和水预混合后，喷洒进已盛有阻燃型塑料添加剂助剂、助剂、纳米阻燃复合物的高速搅拌混合器中搅拌，得到混合物；
（2）将步骤（1）中得到的混合物放入密炼机中密炼0.5-1小时，再用双辊筒炼塑机开炼并压片得到塑料。
步骤（1）中所述搅拌时间为3-5分钟，步骤（2）中所述密炼机的转速设置为60-70r/min。
步骤（2）中所述双辊筒炼塑机的温度设置为130-140℃。
本发明制备的阻燃剂不含卤素、有机物，无毒环保，应用前景广阔；本发明进行二次改性，这样的好处是：增加反应活性点，提高改性效果；改性的同时又能蒸除体系中的水分，干燥与改性同时进行，提高了工作效率；纳米级硅羟基磷灰石、凹凸棒、蒙脱土、高岭土等自身微孔中存在大量的物理和化学吸附水，在高温下产生水蒸汽，阻断氧气，吸收热量，达到多重阻燃的功效；强大吸附性能可以有效改善几种阻燃剂的协同作用，阻止被阻燃物质温度升高，提高了阻燃效率；硅羟基磷灰石、凹凸棒、蒙脱土、高岭土等资源丰富，大大降低了阻燃剂的工业成本，也为凹凸棒土的开发应用提供了一条新途径；本发明采用溶液法超声波分散及机械高速搅拌器搅拌，使得阻燃剂各自组分在溶液中达到了纳米级分散，有效避免了对复合材料的自然氧化，从而使复合材料具有更好的力学性能。复合材料的氧指数为41抗拉强度为5MPa，断裂伸长率为120％，降解周期为120天。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于这些实施例：
实施例1
一种高阻燃性聚氯乙烯塑料，其特征在于：其原料组分及重量份数分别为：
聚氯乙烯 80份
阻燃型塑料添加剂 30份
硬脂酸钡 5份
硬脂酸钙 2份
溴系阻燃剂 4份
助剂 10份
纳米阻燃复合物 25 份;
所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：
（1）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35：15-20：10-15 ：10-15：8-10：8-10：7-8：5-7的质量份数配比混合，加入到200份二甲亚砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；
（2）、将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时。过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；
（3）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装 置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物；所述阻燃型塑料添加剂的由以下组分按照质量分数组成：三氧化二锑25份、硼酸锌 15份、磷酸三酯 60份、四溴丁烷 10份、环氧氯丙烷 1份。
助剂包括增塑剂、润滑剂、热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂，所述增塑剂选用柠檬酸三丁酯、矿物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一种，所述润滑剂为硬脂酸镁，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯。
所述抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂168。
所述溴系阻燃剂为十溴二苯基乙烷。
所述阻燃型塑料添加剂的方法，其特征在于，按照下列步骤进行制备：
（1）将所述三氧化二锑、硼酸锌、磷酸三酯、水溶液、纳米阻燃复合物加入混料机中充分搅拌均匀；
（2）依次加入四溴丁烷和环氧氯丙烷，继续搅拌；
(3) 进入烘箱烘干；
（4）粉碎。
一种制备所述的高阻燃性聚氯乙烯塑料的方法，其特征在于：其步骤为：
（1）将聚氯乙烯、硬脂酸钡、硬脂酸钙和水预混合后，喷洒进已盛有阻燃型塑料添加剂助剂、助剂、纳米阻燃复合物的高速搅拌混合器中搅拌，得到混合物；
（2）将步骤（1）中得到的混合物放入密炼机中密炼0.5-1小时，再用双辊筒炼塑机开炼并压片得到塑料。
步骤（1）中所述搅拌时间为3-5分钟，步骤（2）中所述密炼机的转速设置为60-70r/min。
步骤（2）中所述双辊筒炼塑机的温度设置为130-140℃。
实施例2
一种高阻燃性聚氯乙烯塑料，其特征在于：其原料组分及重量份数分别为：
聚氯乙烯 90份
阻燃型塑料添加剂 60份
硬脂酸钡 6份
硬脂酸钙 4份
溴系阻燃剂 5份
助剂 15份
纳米阻燃复合物 30份;
所述的纳米阻燃复合剂的制备方法为：
（1）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35：15-20：10-15 ：10-15：8-10：8-10：7-8：5-7的质量份数配比混合，加入到200份二甲亚砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；
（2）、将1份一次改性阻燃复合物、10份醋酸钾和25份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W条件下分散2.5小时，然后再在超声电功率250W条件下分散3小时。过滤，并用蒸馏水洗3次，80℃真空干燥24小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；
（3）、将上述1份二次改性阻燃复合物在600W功率超声波分散40min，用恒温加热装 置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌(1200r/min)60分钟；得纳米阻燃复合物；
所述阻燃型塑料添加剂的由以下组分按照质量分数组成：三氧化二锑30份、硼酸锌 20份、磷酸三酯 80份、四溴丁烷 20份、环氧氯丙烷5份。
助剂包括增塑剂、润滑剂、热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂，所述增塑剂选用柠檬酸三丁酯、矿物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一种，所述润滑剂为硬脂酸镁，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯。
所述抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂168。
所述溴系阻燃剂为十溴二苯基乙烷。
所述阻燃型塑料添加剂的方法，其特征在于，按照下列步骤进行制备：
（1）将所述三氧化二锑、硼酸锌、磷酸三酯、水溶液加入混料机中充分搅拌均匀；
（2）依次加入四溴丁烷和环氧氯丙烷，继续搅拌；
(3) 进入烘箱烘干；
（4）粉碎。
一种制备所述的高阻燃性聚氯乙烯塑料的方法，其特征在于：其步骤为：
（1）将聚氯乙烯、硬脂酸钡、硬脂酸钙和水、纳米阻燃复合物预混合后，喷洒进已盛有阻燃型塑料添加剂助剂、助剂、纳米阻燃复合物的高速搅拌混合器中搅拌，得到混合物；
（2）将步骤（1）中得到的混合物放入密炼机中密炼0.5-1小时，再用双辊筒炼塑机开炼并压片得到塑料。
步骤（1）中所述搅拌时间为3-5分钟，步骤（2）中所述密炼机的转速设置为60-70r/min。
步骤（2）中所述双辊筒炼塑机的温度设置为130-140℃。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种纳米聚氯乙烯塑料，其特征在于：其原料组分及重量份数分别为：
聚氯乙烯 80-90 份
阻燃型塑料添加剂 30-60 份
硬脂酸钡 5-6 份
硬脂酸钙 2-4 份
溴系阻燃剂 4-5 份
助剂 10-15 份
纳米阻燃复合物 25-30 份;
所述的纳米阻燃复合物的制备方法为：
（1）将硅羟基磷灰石、红磷、凹凸棒、水滑石、蒙脱土、钛白粉、方解石、高岭土按照25-35 ：15-20 ：10-15 ：10-15 ：8-10 ：8-10 ：7-8 ：5-7 的质量份数配比混合，加入到200 份二甲亚砜(DMSO) 和50 份甲醇的混合溶液中，于65℃搅拌60 小时，过滤，并用60℃温度的热乙醇洗3 次除去过量的二甲亚砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60℃温度干燥24 小时，研磨过筛，得一次改性阻燃复合物；
（2）、将1 份一次改性阻燃复合物、10 份醋酸钾和25 份蒸馏水混合，于温度50℃搅拌10小时以上，于温度30℃，先在超声电功率350W 条件下分散2.5 小时，然后再在超声电功率250W 条件下分散3 小时，过滤，并用蒸馏水洗3 次，80℃真空干燥24 小时，研磨过筛，得二次改性阻燃复合物；
（3）、将上述1 份二次改性阻燃复合物在600W 功率超声波分散40min，用恒温加热装 置加热到90℃，并用机械搅拌器搅拌60 分钟，搅拌速度为1200r/min；得纳米阻燃复合物；
所述阻燃型塑料添加剂的由以下组分按照质量分数组成：三氧化二锑25-30 份、硼酸锌15-20 份、磷酸三酯 60-80 份、四溴丁烷 10-20 份、环氧氯丙烷 1-5 份。
2.根据权利要求1 所述的纳米聚氯乙烯塑料，其特征在于：助剂包括增塑剂、润滑剂、热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂，所述增塑剂选用柠檬酸三丁酯、矿物油、乙酸三丁酯、尿素、甲酰胺中的任一种，所述润滑剂为硬脂酸镁，所述热稳定剂为亚磷酸三苯酯。
3.根据权利要求1 所述的纳米聚氯乙烯塑料，其特征在于：所述抗氧剂是抗氧剂1010或抗氧剂168。
4.根据权利要求1 所述的纳米聚氯乙烯塑料，其特征在于：所述溴系阻燃剂为十溴二苯基乙烷。
5.根据权利要求1 所述纳米聚氯乙烯塑料，其特征在于，所述阻燃型塑料添加剂按照下列步骤进行制备：
（1）将所述三氧化二锑、硼酸锌、磷酸三酯、水加入混料机中充分搅拌均匀；
（2）依次加入四溴丁烷和环氧氯丙烷，继续搅拌；
(3) 进入烘箱烘干；
（4）粉碎。
6.一种制备如权利要求1 所述的纳米聚氯乙烯塑料的方法，其特征在于：其步骤为：
（1）将聚氯乙烯、硬脂酸钡、硬脂酸钙和水预混合后，喷洒进已盛有阻燃型塑料添加剂、溴系阻燃剂、助剂、纳米阻燃复合物的高速搅拌混合器中搅拌，得到混合物；
（2）将步骤（1）中得到的混合物放入密炼机中密炼0.5-1 小时，再用双辊筒炼塑机开炼并压片得到塑料。
7.根据权利要求6 所述的生产方法，其特征在于，步骤（1）中所述搅拌时间为3-5 分钟。
8.根据权利要求6 所述的生产方法，其特征在于，步骤（2）中所述密炼机的转速设置为60-70r/min。
9.根据权利要求6 所述的生产方法，其特征在于，步骤（2）中所述双辊筒炼塑机的温度设置为130-140℃。
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