CN105733133A - 一种阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其原料组成按质量份数计为：聚氯乙烯糊树脂80～120份；邻苯二甲酸二异壬酯50～85份；阻燃剂5～50份；交联剂0.5～30份；紫外线吸收剂0.5～30份；填充剂5～50份；热稳定剂1～20份；偶联剂1～20份；所述的阻燃剂为锡酸锌?三氧化钼或锡酸锌?钼酸铵。本发明在聚氯乙烯中添加高效阻燃抑烟剂，改善了材料阻燃、耐热和抑烟性能。

Description

一种阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料
技术领域
本发明涉及聚氯乙烯膜结构材料，具体涉及一种阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)膜材料综合性能优异，被广泛应用在建筑、运动、休闲等领域，但是在PVC膜材加工过程中增塑剂用量大，导致PVC膜材阻燃性能的大幅下降，且其在燃烧过程中释放出大量有毒气体和烟雾，限制了其应用，也易造成火灾危害和经济损失。为了提高PVC膜材的阻燃性能、降低生烟量，开始利用无机阻燃剂和抑烟剂协同阻燃高分子材料，如使用无机阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝和三氧化二锑，虽然三氧化二锑阻燃效率较佳，但生烟量较大，膜材可获得优异的阻燃性能，但消烟效率较低。为了降低生烟量，可采用抑烟剂代替生烟量大的阻燃剂添加到高分子材料中，如采用无机阻燃剂次磷酸铝、聚磷酸铵、亚磷酸酯、氢氧化镁、氢氧化铝及聚硅氧烷中的一种或多种混合物阻燃聚氯乙烯，以减少生烟量，安全性更高，但此无机复合阻燃剂的阻燃效率较低，满足难燃材料要求时，添加量很大，使材料力学性能大幅度降低。为了同时满足高效阻燃和抑烟，开始制备出含硅、氮、磷、卤等多元素协同阻燃抑烟剂化合物，如二甲基端二氧基硅烷聚合物，采用二甲基二甲氧基硅烷或二甲基二乙氧基硅烷和端二醇在有机溶剂中反应合成二甲基端二氧基硅烷聚合物，此类阻燃剂同时具有阻燃性和消烟性，适合用作聚氯乙烯、聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂等阻燃增塑剂，但由于操作复杂、成本高、采用有机溶剂导致废液有毒性、增塑效率低，且阻燃剂耐久性较差。
目前对高分子材料阻燃的方法主要是添加阻燃剂，其阻燃剂主要是铝类、镁类、硼酸锌及复合金属氧化物等，但因添加量大，导致材料力学性能大幅度降低，难满足应用需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，在聚氯乙烯中添加高效阻燃抑烟剂，改善了材料阻燃、耐热和抑烟性能。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案为：
一种阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其原料组成按质量份数计为：
所述的阻燃剂为锡酸锌-三氧化钼或锡酸锌-钼酸铵。
作为优选，其原料组成按质量份数计为：
所述的阻燃剂为锡酸锌-三氧化钼或锡酸锌-钼酸铵。
作为优选，所述的阻燃剂为锡酸锌-三氧化钼或锡酸锌-钼酸铵。锡酸锌、三氧化钼和钼酸铵具有无毒、无害和良好的阻燃和抑烟性能，但单一的阻燃剂需要添加量较大时才能满足材料防火等级要求，而将两种或多种阻燃剂进行复配时候，阻燃效果大大增加，同时可减少阻燃剂的用量和对基体力学性能的影响。
作为优选，所述的锡酸锌与三氧化钼或钼酸铵的质量比为2/3～3/2。作为进一步优选，所述的锡酸锌与三氧化钼或钼酸铵的质量比为6/4、5/5或4/6。锡酸锌与三氧化钼或钼酸铵的质量比为6/4、5/5或4/6，进行阻燃剂的复配增效，就是要充分考虑高聚物的热力学性能后选择最适宜的阻燃剂品种，最大限度地发挥阻燃剂的协效性,同时考虑与各种助剂如增塑剂、热稳定剂、偶联剂之间的相互作用，达到减少用量、提高阻燃效果的目的。
作为优选，所述的交联剂为异氰酸酯。
作为优选，所述的紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯、2-(2＇-羟基-5＇-甲基苯基)苯并三氮唑。
作为优选，所述的填充剂为纳米碳酸钙、二氧化硅或超细重质碳酸钙。
作为优选，所述的热稳定剂为钡锌稳定剂或有机钙液体稳定剂。
作为优选，所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
作为优选，其原料组成按质量份数计为：聚氯乙烯糊树脂98～102份；邻苯二甲酸二异壬酯63～67份；阻燃剂13～17份；异氰酸酯1～5份；2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮1.5～5.5份；纳米碳酸钙28～32份；钡锌稳定剂0.5～4.5份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷1～5份；所述的阻燃剂为锡酸锌-三氧化钼或锡酸锌-钼酸铵。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明在聚氯乙烯中添加阻燃剂来增加阻燃性能，并在阻燃聚氯乙烯中添加多种辅助剂后使阻燃聚氯乙烯的抑烟、耐热、防熔滴性能得到提升，同时增加聚氯乙烯阻燃稳定性，并通过复配，减少原料的使用，从而降低生产成本。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述。
实施例1
阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，锡酸锌9份，三氧化钼6份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
实施例2
各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，锡酸锌7.5份，三氧化钼7.5份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
实施例3
各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，锡酸锌6份，三氧化钼9份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
实施例4
各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，锡酸锌9份，八钼酸铵6份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷占3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
实施例5
各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，锡酸锌7.5份，八钼酸铵7.5份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷占3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
实施例6
各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，锡酸锌6份，八钼酸铵9份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷占3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
对比例1
聚氯乙烯膜结构材料各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷占3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
对比例2
聚氯乙烯膜结构材料各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，氢氧化铝9份，三氧化二锑6份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷占3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
对比例3
各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，氢氧化铝7.5份，三氧化二锑7.5份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷占3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
对比例4
各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，氢氧化铝6份，三氧化二锑9份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷占3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
对比例5
各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，氢氧化铝15份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷占3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
对比例6
各组分重量配比为：聚氯乙烯糊树脂100份，邻苯二甲酸二异壬酯65份，三氧化二锑15份，异氰酸酯3份，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮3.5份，纳米碳酸钙30份，钡锌稳定剂2.5份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷占3份。
制备方法：步骤一、将聚氯乙烯膜结构材料各组分充分搅拌混合，得到PVC浆料，步骤二、均匀涂覆于聚酯纤维基布(普通聚酯工业丝制备的聚酯纤维基布)上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜结构材料。
阻燃性能和抑烟性能：
由于阻燃和抑烟剂不同配比，其性能出现不同程度差别。因此，采用实施例1～6和对比例1～6中的产品，将其应用于聚氯乙烯(PVC)膜材中。
参照：GB/T2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为第2部分：温室试验》中非支撑材料(薄膜)提供的方法进行；GB/T8627-2007《建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》提供的方法进行；FZ/T64014-2009《膜结构用涂层织物第5.13部分：燃烧性能的测定》中标准(GB/T8626)和(GB/T20284)提供的方法进行；美国阻燃材料级别测试标准ANSI/UL94-1985提供的方法进行。分别取上述阻燃剂、填充剂、交联剂、紫外吸收剂、偶联剂、增塑剂、热稳定剂和聚氯乙烯糊树脂以不同比例混合均匀后，均匀涂覆于聚酯纤维基布上，在165℃烘箱里烘燥5min后，制成厚度1.5mm的聚氯乙烯膜材料，测试其阻燃性能和抑烟性能，部分试验结果如表1、表2所示。
表1为实施例1-3及对比例1-6分别制备的聚氯乙烯膜材料的阻燃性能和抑烟性能
对比例5中是使用纯氢氧化铝，它阻燃效率低，填充量大于50％才能有效果，但会大大降低材料力学性能；添加量较低时，只能充当填充料使用，不能满足阻燃等级要求。实际应用中，让氢氧化铝和三氧化二锑复配，很好的发挥阻燃剂的协效性，但会产生黑烟，烟密度较大。且三氧化二锑阻燃性优异，但其有毒，会使材料产生大量有毒有害的黑烟。因此，我们研发出一种绿色环保高效阻燃抑烟剂来代替目前大量使用的氢氧化铝和三氧化二锑，氢氧化镁，卤素阻燃剂。
表2为实施例4-6及对比例1-6分别制备的聚氯乙烯膜材料的阻燃性能和抑烟性能
根据表1和表2可以看出，本发明的阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料中，阻燃剂对聚氯乙烯膜材具有优异的阻燃性能和高效的抑烟性能以及优异的防熔滴性能。同时，增加阻燃聚氯乙烯膜材的稳定性，并减少阻燃剂的使用量，从而解决由于单一阻燃剂效率低和添加量大带来的成本问题。

Claims (9)

1.一种阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其特征在于，其原料组成按质量份数计为：
所述的阻燃剂为锡酸锌-三氧化钼或锡酸锌-钼酸铵。
2.根据权利要求1所述的阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其特征在于，其原料组成按质量份数计为：
所述的阻燃剂为锡酸锌-三氧化钼或锡酸锌-钼酸铵。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其特征在于，所述的锡酸锌与三氧化钼或钼酸铵的质量比为2/3～3/2。
4.根据权利要求1所述的阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其特征在于，所述的交联剂为异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其特征在于，所述的紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯、2-(2＇-羟基-5＇-甲基苯基)苯并三氮唑。
6.根据权利要求1所述的阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其特征在于，所述的填充剂为纳米碳酸钙、二氧化硅或超细重质碳酸钙。
7.根据权利要求1所述的阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其特征在于，所述的热稳定剂为钡锌稳定剂或有机钙液体稳定剂。
8.根据权利要求1所述的阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其特征在于，所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
9.根据权利要求1所述的阻燃抑烟的聚氯乙烯膜结构材料，其特征在于，其原料组成按质量份数计为：聚氯乙烯糊树脂98～102份；邻苯二甲酸二异壬酯63～67份；阻燃剂13～17份；异氰酸酯1～5份；2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮1.5～5.5份；纳米碳酸钙28～32份；钡锌稳定剂0.5～4.5份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷1～5份；所述的阻燃剂为锡酸锌-三氧化钼或锡酸锌-钼酸铵。
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