CN105968637A - 具有阻燃效果的环保材料及其制备方法 - Google Patents

具有阻燃效果的环保材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有阻燃效果的环保材料，由下列重量份的原料制成：PVC 20‑40份、羟丙基甲基纤维素10‑30份、壳聚糖10‑30份、高岭土3‑15份、钛白粉2‑5份、云母粉5‑12份、聚丙烯醇3‑12份、鲸蜡醇5‑10份、聚丙烯酸钠5‑13份、钛酸四丁酯5‑15份、硫酸钾3‑10份、硼酸锌5‑15份、水杨酸钠5‑12份、粘合剂5‑10份、抗氧化剂2‑5份、阻燃剂5‑12份，通过上述配比，使得该材料的环保性能良好，且具有阻燃的性能。同时，还公开了相应的制备方法。

Description

具有阻燃效果的环保材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保材料技术领域，特别涉及一种具有阻燃效果的环保材料及其制备方法。
背景技术
随着全球经济的发展，具有全球性影响的环境问题日益严重突出。伴随着社会化、工业化的发展，不仅我们的环境受到严重的损害，更是出现了垃圾污染、海洋污染、室内装修污染日益严重等现象。所以面对如此严重的污染问题，环保材料应运而生，在应对全球环境日益恶化的当今社会工业化发展中凸显了尤其重要的作用。
环保材料是指在生产、生活中，人们所使用的基本无毒无害或低毒、低排放的、易于分解、降解的材料。如环保地板、环保墙材、环保墙饰、环保管材、环保漆料、环保照明灯材料。环保材料主要分为基本无毒无害型和低毒、低排放型两类。针对上述特点，行业内对环保材料进行了各项研究，在优化其性能的同时，使其的环保性能增加，尽量降低对环境的有害排放，同时从阻燃性能着手，使其在使用过程中具有较高的阻燃性，提高了材料的安全性能，拓展了材料的使用范围、应用领域，同时也降低了对环境的损耗及危害。为了应对日益严重的环境问题和行业内对环保材料性能的高要求，研究出一款具有阻燃效果的环保材料显得尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有阻燃效果的环保材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了一种新型的具有阻燃效果的环保材料，其环保性能良好，且具有阻燃的性能，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种具有阻燃效果的环保材料，由下列重量份的原料制成：PVC 20-40份、羟丙基甲基纤维素10-30份、壳聚糖10-30份、高岭土3-15份、钛白粉2-5份、云母粉5-12份、聚丙烯醇3-12份、鲸蜡醇5-10份、聚丙烯酸钠5-13份、钛酸四丁酯5-15份、硫酸钾3-10份、硼酸锌5-15份、水杨酸钠5-12份、粘合剂5-10份、抗氧化剂2-5份、防水剂5-12份。
优选地，所述粘合剂选自酚醛树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚氨酯、聚丙烯酸酯中的一种或几种。
优选地，所述抗氧化剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、丁羟甲氧苯、丁羟甲苯、椰油酰甘氨酸钠中的一种或几种。
优选的，所述阻燃剂选自溴化磷酸酯、氯化磷酸酯、二氧化硅、碳酸钙中的一种或几种。
所述的具有阻燃效果的环保材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将PVC、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、高岭土、钛白粉、云母粉混合，加入超声粉碎机中超声粉碎10-20min,超声粉碎机功率100-200W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入聚丙烯醇、鲸蜡醇、聚丙烯酸钠、钛酸四丁酯、硫酸钾、硼酸锌、水杨酸钠，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20-40min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入粘合剂、抗氧化剂、阻燃剂，反应釜转速200-350 r/min，反应釜温度为100-200℃,反应时间15-30min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品。
优选地，所述步骤（5）中，螺杆挤出机的螺杆转速为200-350 r/min，料筒温度100～200℃。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的具有阻燃效果的环保材料以PVC、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、高岭土、钛白粉、云母粉为主要成分，通过加入聚丙烯醇、鲸蜡醇、聚丙烯酸钠、钛酸四丁酯、硫酸钾、硼酸锌、水杨酸钠、粘合剂、抗氧化剂、阻燃剂，辅以超声粉碎、脱水、搅拌、加热、熔融、挤出、塑型等工艺，使得制备而成的具有阻燃效果的环保材料具有优良的环保性能和良好的阻燃性能，且整体性能得到大幅度提高。
（2）本发明的具有阻燃效果的环保材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
（1）按照重量份称取：PVC 20份、羟丙基甲基纤维素10份、壳聚糖10份、高岭土3份、钛白粉2份、云母粉6份、聚丙烯醇4份、鲸蜡醇5份、聚丙烯酸钠7份、钛酸四丁酯6份、硫酸钾3份、硼酸锌6份、水杨酸钠7份、酚醛树脂5份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、溴化磷酸酯5份；
（2）将PVC、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、高岭土、钛白粉、云母粉混合，加入超声粉碎机中超声粉碎10min,超声粉碎机功率100W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入聚丙烯醇、鲸蜡醇、聚丙烯酸钠、钛酸四丁酯、硫酸钾、硼酸锌、水杨酸钠，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入酚醛树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、溴化磷酸酯，反应釜转速200 r/min，反应釜温度为100℃,反应时间15min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为200 r/min，料筒温度100℃。
制得的具有阻燃效果的环保材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）按照重量份称取：PVC 30份、羟丙基甲基纤维素13份、壳聚糖12份、高岭土4份、钛白粉2份、云母粉8份、聚丙烯醇7份、鲸蜡醇6份、聚丙烯酸钠8份、钛酸四丁酯9份、硫酸钾4份、硼酸锌9份、水杨酸钠9份、聚醋酸乙烯树脂6份、丁羟甲氧苯3份、氯化磷酸酯7份；
（2）将PVC、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、高岭土、钛白粉、云母粉混合，加入超声粉碎机中超声粉碎14min,超声粉碎机功率130W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入聚丙烯醇、鲸蜡醇、聚丙烯酸钠、钛酸四丁酯、硫酸钾、硼酸锌、水杨酸钠，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水30min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入聚醋酸乙烯树脂、丁羟甲氧苯、氯化磷酸酯，反应釜转速250r/min，反应釜温度为130℃,反应时间20min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为250r/min，料筒温度130℃。
制得的具有阻燃效果的环保材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）按照重量份称取：PVC 35份、羟丙基甲基纤维素26份、壳聚糖25份、高岭土13份、钛白粉4份、云母粉10份、聚丙烯醇9份、鲸蜡醇7份、聚丙烯酸钠11份、钛酸四丁酯13份、硫酸钾7份、硼酸锌10份、水杨酸钠9份、聚氨酯6份、丁羟甲苯4份、二氧化硅10份；
（2）将PVC、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、高岭土、钛白粉、云母粉混合，加入超声粉碎机中超声粉碎18min,超声粉碎机功率170W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入聚丙烯醇、鲸蜡醇、聚丙烯酸钠、钛酸四丁酯、硫酸钾、硼酸锌、水杨酸钠，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水30min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入聚氨酯、丁羟甲苯、二氧化硅，反应釜转速300 r/min，反应釜温度为170℃,反应时间25min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为300 r/min，料筒温度170℃。
制得的具有阻燃效果的环保材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
（1）按照重量份称取：PVC 40份、羟丙基甲基纤维素30份、壳聚糖30份、高岭土15份、钛白粉5份、云母粉12份、聚丙烯醇12份、鲸蜡醇10份、聚丙烯酸钠13份、钛酸四丁酯15份、硫酸钾10份、硼酸锌15份、水杨酸钠12份、聚丙烯酸酯10份、椰油酰甘氨酸钠5份、碳酸钙12份；
（2）将PVC、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、高岭土、钛白粉、云母粉混合，加入超声粉碎机中超声粉碎20min,超声粉碎机功率200W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入聚丙烯醇、鲸蜡醇、聚丙烯酸钠、钛酸四丁酯、硫酸钾、硼酸锌、水杨酸钠，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水40min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入聚丙烯酸酯、椰油酰甘氨酸钠、碳酸钙，反应釜转速350 r/min，反应釜温度为200℃,反应时间30min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为350 r/min，料筒温度200℃。
制得的具有阻燃效果的环保材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
（1）按照重量份称取：PVC 20份、钛白粉2份、云母粉6份、聚丙烯醇4份、鲸蜡醇5份、聚丙烯酸钠7份、钛酸四丁酯6份、硫酸钾3份、硼酸锌6份、水杨酸钠7份、酚醛树脂5份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、溴化磷酸酯5份；
（2）将PVC、钛白粉、云母粉混合，加入超声粉碎机中超声粉碎10min,超声粉碎机功率100W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入聚丙烯醇、鲸蜡醇、聚丙烯酸钠、钛酸四丁酯、硫酸钾、硼酸锌、水杨酸钠，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入酚醛树脂、乙烯基三甲氧基硅烷、溴化磷酸酯，反应釜转速200 r/min，反应釜温度为100℃,反应时间15min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为200 r/min，料筒温度100℃。
制得的具有阻燃效果的环保材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
（1）按照重量份称取：PVC 40份、羟丙基甲基纤维素30份、壳聚糖30份、高岭土15份、钛白粉5份、聚丙烯醇12份、鲸蜡醇10份、聚丙烯酸钠13份、硫酸钾10份、水杨酸钠12份、聚丙烯酸酯10份、椰油酰甘氨酸钠5份、碳酸钙12份；
（2）将PVC、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、高岭土、钛白粉混合，加入超声粉碎机中超声粉碎20min,超声粉碎机功率200W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入聚丙烯醇、鲸蜡醇、聚丙烯酸钠、硫酸钾、水杨酸钠，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水40min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入聚丙烯酸酯、椰油酰甘氨酸钠、碳酸钙，反应釜转速350 r/min，反应釜温度为200℃,反应时间30min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品，螺杆挤出机的螺杆转速为350 r/min，料筒温度200℃。
制得的具有阻燃效果的环保材料的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的具有阻燃效果的环保材料分别进行静曲强度、抗冲击强度、断裂伸长率、阻燃性能及3个月降解效率这几项性能测试。
表1
　 静曲强度（Mpa） 抗冲击强度（Mpa） 断裂伸长率% 阻燃UL94 3个月降解效率（土埋处理%）
实施例1 53.6 75.3 5.1 V0 91.2
实施例2 52.8 76.1 5.7 V0 93.5
实施例3 53.1 77.7 5.8 V0 89.9
实施例4 52.1 76.8 5.2 V0 90.5
对比例1 32.1 33.0 2.1 V1 57.6
对比例2 33.8 28.3 2.2 V1 49.3
本发明的具有阻燃效果的环保材料以PVC、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、高岭土、钛白粉、云母粉为主要成分，通过加入聚丙烯醇、鲸蜡醇、聚丙烯酸钠、钛酸四丁酯、硫酸钾、硼酸锌、水杨酸钠、粘合剂、抗氧化剂、阻燃剂，辅以超声粉碎、脱水、搅拌、加热、熔融、挤出、塑型等工艺，使得制备而成的具有阻燃效果的环保材料具有优良的环保性能以及良好的阻燃性能，整体性能得到大幅度提高。本发明的具有阻燃效果的环保材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
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 (6)

1.具有阻燃效果的环保材料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：PVC 20-40份、羟丙基甲基纤维素10-30份、壳聚糖10-30份、高岭土3-15份、钛白粉2-5份、云母粉5-12份、聚丙烯醇3-12份、鲸蜡醇5-10份、聚丙烯酸钠5-13份、钛酸四丁酯5-15份、硫酸钾3-10份、硼酸锌5-15份、水杨酸钠5-12份、粘合剂5-10份、抗氧化剂2-5份、阻燃剂5-12份。
2.根据权利要求1所述的具有阻燃效果的环保材料，其特征在于：所述粘合剂选自酚醛树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚氨酯、聚丙烯酸酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的具有阻燃效果的环保材料，其特征在于：所述抗氧化剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、丁羟甲氧苯、丁羟甲苯、椰油酰甘氨酸钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的具有阻燃效果的环保材料，其特征在于：所述阻燃剂选自溴化磷酸酯、氯化磷酸酯、二氧化硅、碳酸钙中的一种或几种。
5.根据权利要求1～4任一所述的具有阻燃效果的环保材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将PVC、羟丙基甲基纤维素、壳聚糖、高岭土、钛白粉、云母粉混合，加入超声粉碎机中超声粉碎10-20min,超声粉碎机功率100-200W，得到预混混合物；
（3）依次往预混混合物中加入聚丙烯醇、鲸蜡醇、聚丙烯酸钠、钛酸四丁酯、硫酸钾、硼酸锌、水杨酸钠，将上述混合物投入常温脱水干燥机中进行脱水20-40min,得到干燥混合物；
（4）将得到的干燥混合物投入反应釜中，加入等质量的丙三醇，并依次加入粘合剂、抗氧化剂、阻燃剂，反应釜转速200-350 r/min，反应釜温度为100-200℃,反应时间15-30min，得到成品原液；
（5）将上述成品原液注入螺杆挤出机中熔融、挤出、塑型，即得成品。
6.根据权利要求5所述的具有阻燃效果的环保材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，螺杆挤出机的螺杆转速为200-350 r/min，料筒温度100～200℃。
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