CN105885275A - 一种可陶瓷化耐火pvc板材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料加工领域，涉及一种可陶瓷化耐火PVC板材的制备方法。该方法是在以聚氯乙烯树脂为聚合物基体，配合以热稳定剂、润滑剂、冲击改性剂、加工助剂和成瓷填料等，通过挤出成型的方法制备可陶瓷化耐火PVC板材。本发明的特点在于，可陶瓷化耐火PVC板材采用现有的生产设备和生产方法进行生产，在常温使用时保持PVC板材的特性；在高温下具有快速陶瓷化的特点，能够保证板材的基本形状，有利于阻止火灾的蔓延，可应用于建筑防火门。

Description

一种可陶瓷化耐火PVC板材的制备方法
一、技术领域
本发明属于高分子材料加工领域，涉及一种可陶瓷化耐火PVC板材的制备方法。
二、背景技术
随着社会、经济和科学技术的发展，现代的建筑，特别是一些大型豪华娱乐场所、车站等人员密集的地方，使用聚合物材料作为建筑材料越来越多，如塑料门窗。如果这些地方在发生火灾的时候，高分子材料不具有耐极限高温性能，那么现场所有人员的人身及财产安全都将面临更大的危险，若可燃物放出大量烟雾，特别是有毒气体，还将导致二次灾害的发生，因此如何提高聚合物板材的耐极限高温性能成为了一个亟待解决的问题。
PVC板材隔热及阻燃性能良好，力学强度优异，但是也存在明显的缺点，相比于无机非金属材料，与绝大多数高分子材料一样，其耐热性能差，尤其是耐极限高温性能极差。传统PVC板材在普通状况下可以表现出良好的力学性能和阻燃性能，但是一旦发生重大火灾，则PVC板材在耐极限高温方面的缺陷显露无疑。特别是作为建筑材料的防火门，如果在大火中被烧蚀软化就起不到防火、隔火的作用。可陶瓷化耐火PVC板材是一种拥有广大前景的新型聚合物基复合材料，与普通PVC板材在高温环境中软化、变形、降解和燃烧不同，这种新型PVC板材在正常使用时保持有PVC板材的特性，在火灾等高温、火焰条件下则能快速陶瓷化，形成更高强度、能够自支撑的陶瓷状材料，起到阻燃和高温热隔绝作用，效能达到和超过铁制防火门的作用。该板材其加工和成型工艺与传统的高分子材料加工和成型工艺相同，正常使用性能也相同，但是在火灾现场中会表现出优异的耐火、防火性能。
三、发明内容
本发明的目的在于使用双螺杆挤出机生产出可陶瓷化耐火PVC板材，可以是实壁的和微发泡的。其特点是常温下保持有PVC板材的优异性能，而在高温(如火灾)等情况下可以使板材陶瓷化，从而达到耐火、防火的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可陶瓷化耐火PVC板材，其特征在于由聚氯乙烯树脂为聚合物基体，配合以热稳定剂、润滑剂、冲击改性剂、加工助剂和成瓷填料等组成。其原料组分及各组分的重量份数分别为：
(1)所述的聚氯乙烯为SG5～7型树脂；所述的热稳定剂为有机锡稳定剂、铅盐类稳定剂或钙锌复合热稳定剂；所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌或硬脂酸钙，石蜡、聚乙烯蜡等；所述的冲击改性剂为CPE、ACR类助剂；所述的加工助剂为ACR流动改性剂等；所述的发泡剂为AC、柠檬酸、碳酸氢钠等。
(2)所述的成瓷填料为玻璃粉、陶瓷粉、玻璃纤维、滑石粉、云母粉或粘土中的一种或任意几种的混合物。成瓷填料由高软化点组分成瓷填料和低软化点组分成瓷填料组成；其中高软化点组分成瓷填料的软化点在800～1500℃，低软化点组分成瓷填料的软化点在300～500℃；高软化点组分成瓷填料用量为成瓷填料总重量的40％～70％，低软化点组分成瓷填料用量为成瓷填料总重量的30％～60％。
(3)可陶瓷化耐火PVC板材的制备方法具体步骤为：首先将50～100重量份数的成瓷填料和0.5～2.5重量份数的偶联剂加入高速混合机中，60～70℃，高速混合10～15min后，得表面改性的成瓷填料备用；再依次将100重量份数的聚氯乙烯、3～5重量份数的热稳定剂、表面改性的成瓷填料、1～2重量份数的润滑剂、1-8重量份数抗冲改性剂、1～5重量份数的加工助剂加入高速混合机中，混合5～10min至125℃，双螺杆挤出板材。其中，双螺杆造粒挤出机各段温度依次为：一区190～200℃，二区180～170℃，三区160～165℃，四区165～170℃；模具温度为175℃。
本发明的可陶瓷化耐火PVC板材在通常环境下具有良好的加工性能，在常温使用时保持PVC板材的特性；在高温下具有快速陶瓷化的特点，能够保证板材的基本形状，有利于阻止火灾的蔓延。同时，快速陶瓷化耐火PVC板材可采用现有的生产设备和生产方法进行生产，具有工艺简单、施工方便、成本低、无污染等优点。
本发明的可陶瓷化耐火PVC板材可在750～950℃范围内快速形成致密的陶瓷化产物，所形成的陶瓷化产物具有良好的抗冲击性、高温绝缘性、致密性以及一定的强度。
四、具体实施方式
下面以具体实例对本发明做进一步说明。
本实例中所用到的聚氯乙烯为SG-5型树脂；高软化点玻璃粉(玻璃粉A)为市售磨碎玻璃纤维；低软化点玻璃粉(玻璃粉B)为市售玻璃粉；市售滑石粉(HS)；热稳定剂为有机锡热稳定剂；润滑剂为硬脂酸；发泡剂为AC；加工助剂为ACR。
实施例1
一种陶瓷化耐火PVC板材，其原料配比如下：
将玻璃粉A、玻璃粉B和3-甲基丙烯基酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入高速混合机中，60℃，混合10min后出料备用。依次将聚氯乙烯、热稳定剂、表面改性的成瓷填料、润滑剂、加工助剂加入高速混合机中，混合10min，然后用双螺杆挤出板材，双螺杆挤出机各段温度依次为：一区190℃，二区180℃，三区165℃，四区165℃；机头模具温度为175℃。
用火焰枪对板材进行灼烧，至其燃烧完毕后，观察其灼烧后的结构特征和形状，发现灼烧后，其外观基本保持不变，形成表面致密的瓷化层，能够完成自支撑。其他性能测试结果如表1。
实施例2
一种陶瓷化耐火PVC板材，其原料配比如下：
将玻璃粉A、玻璃粉B和3-甲基丙烯基酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入高速混合机中，60℃，混合10min后出料备用。依次将聚氯乙烯、热稳定剂、表面改性的成瓷填料、润滑剂、加工助剂加入高速混合机中，混合10min，然后用双螺杆挤出板材，双螺杆挤出机各段温度依次为：一区190℃，二区180℃，三区165℃，四区165℃；机头模具温度为175℃。
用火焰枪对板材进行灼烧，至其燃烧完毕后，观察其灼烧后的结构特征和形状，发现灼烧后，其外观基本保持不变，形成表面致密的瓷化层，能够完成自支撑。其他性能测试结果如表1。
实施例3
一种陶瓷化耐火PVC板材，其原料配比如下：
将滑石粉(HS)、玻璃粉B和3-甲基丙烯基酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入高速混合机中，60℃，混合10min后出料备用。依次将聚氯乙烯、热稳定剂、表面改性的成瓷填料、润滑剂、加工助剂加入高速混合机中，混合10min，然后用双螺杆挤出板材，双螺杆挤出机各段温度依次为：一区190℃，二区180℃，三区165℃，四区165℃；机头模具温度为175℃。
用火焰枪对板材进行灼烧，至其燃烧完毕后，观察其灼烧后的结构特征和形状，发现灼烧后，其外观基本保持不变，形成表面致密的瓷化层，能够完成自支撑。其他性能测试结果如表1。
实施例4
一种陶瓷化耐火PVC板材，其原料配比如下：
将滑石粉(HS)、玻璃粉B和3-甲基丙烯基酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入高速混合机中，60℃，混合10min后出料备用。依次将聚氯乙烯、热稳定剂、表面改性的成瓷填料、润滑剂、加工助剂加入高速混合机中，混合10min，然后用双螺杆挤出板材，双螺杆挤出机各段温度依次为：一区190℃，二区180℃，三区165℃，四区165℃；机头模具温度为175℃。
用火焰枪对板材进行灼烧，至其燃烧完毕后，观察其灼烧后的结构特征和形状，发现灼烧后，其外观基本保持不变，形成表面致密的瓷化层，能够完成自支撑。其他性能测试结果如表1。
实施例5
一种陶瓷化耐火PVC板材，其原料配比如下：
将玻璃粉A、玻璃粉B和3-甲基丙烯基酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入高速混合机中，60℃，混合10min后出料备用。依次将聚氯乙烯、热稳定剂、表面改性的成瓷填料、润滑剂、发泡剂、加工助剂加入高速混合机中，混合10min，然后用双螺杆挤出板材，双螺杆挤出机各段温度依次为：一区190℃，二区180℃，三区165℃，四区165℃；机头模具温度为175℃。
用火焰枪对板材进行灼烧，至其燃烧完毕后，观察其灼烧后的结构特征和形状，发现灼烧后，其外观基本保持不变，形成表面致密的瓷化层，能够完成自支撑。其他性能测试结果如表1。
实施例6
一种陶瓷化耐火PVC板材，其原料配比如下：
将玻璃粉A、玻璃粉B和3-甲基丙烯基酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入高速混合机中，60℃，混合10min后出料备用。依次将聚氯乙烯、热稳定剂、表面改性的成瓷填料、润滑剂、发泡剂、加工助剂加入高速混合机中，混合10min，然后用双螺杆挤出板材，双螺杆挤出机各段温度依次为：一区190℃，二区180℃，三区165℃，四区165℃；机头模具温度为175℃。
用火焰枪对板材进行灼烧，至其燃烧完毕后，观察其灼烧后的结构特征和形状，发现灼烧后，其外观基本保持不变，形成表面致密的瓷化层，能够完成自支撑。其他性能测试结果如表1。
表1(性能测试结果)
项目 实例1 实例2 实例3 实例4 实例5 实例6
密度(g/cm3) 1.97 1.95 2.03 1.98 1.56 1.49
拉伸强度(MPa) 12.3 11.9 10.7 11.2 10.7 9.8
断裂伸长率(％) 9.4 9.8 10.5 9.9 11.2 12.1
氧指数(％) 51 50 48 49 48 46

Claims (4)

1.一种可陶瓷化耐火PVC板材的制备方法，其特征在于由聚氯乙烯树脂为聚合物基体，配合以热稳定剂、润滑剂、冲击改性剂、加工助剂和成瓷填料等，通过挤出成型的方法制备可陶瓷化耐火PVC板材。
2.根据权利要求1所述的可陶瓷化耐火PVC板材，其特征在于所述的成瓷填料为玻璃粉、陶瓷粉、玻璃纤维、滑石粉、云母粉或粘土中的一种或任意几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的可陶瓷化耐火PVC板材所用成瓷填料，其特征在于所述的成瓷填料由高软化点组分成瓷填料和低软化点组分成瓷填料组成；其中高软化点组分成瓷填料的软化点在800～1500℃，低软化点组分成瓷填料的软化点在300～500℃；高软化点组分成瓷填料用量为成瓷填料总重量的40％～70％，低软化点组分成瓷填料用量为成瓷填料总重量的30％～60％。
4.根据权利要求1所述的可陶瓷化耐火PVC板材，其特征在于其配料中可陶瓷化填料的重量份数为10～400份。
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