CN106188975A - 一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料，其原料组成及重量份比为：聚氯乙烯树脂WS‑1300 50～80、聚氯乙烯树脂SH‑200 30～40、乙烯‑醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 5～10、偏苯三酸三辛酯 30～40、邻苯二甲酸二异癸酯 10～15、环氧大豆油 5～8、阻燃剂 8～10、稳定剂 1.3～1.9、润滑剂 0.3～0.5、抗氧剂 0.8～1，制备时，先将上述原料共混，再于双阶式挤出造粒机组中挤出造粒即可。本发明具有良好的透明性、柔软性、阻燃性以及耐热性。

Description

一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于新型高分子材料领域，具体涉及一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料及其制备方法。
背景技术
一些特殊的部件，如汽车薄壁线束材料、耐热电器线、音箱线以及需要高透明度的线缆等，为满足使用要求，都需要其材料同时具备超级柔软性、高透明性、高阻燃性以及耐热性。但普通材料很难同时具备以上性能，特别是高透明和高阻燃性能，原因是阻燃剂的添加会影响材料的高透明性能以及柔软性能。
中国专利：申请公布号为CN101768313A、申请公布日为2010年7月7日的发明专利公开了一种透明阻燃聚氯乙烯复合材料及其制备方法。该复合材料是将聚氯乙烯、增塑剂、热稳定剂、阻燃剂、润滑剂等按一定比例在挤出机中进行熔融共混制得，其采用了液体阻燃增塑剂和纳米粉体阻燃剂作为阻燃体系。该发明材料具有以下缺陷：
1、该发明材料不仅柔软性不高，无法用于制备对柔软度要求较高的部件，如信号识别线缆、移动电器连接线、控制线缆、通讯线缆等，而且不具备较高的耐热性能；
2、该发明采用纳米三氧化二锑作为阻燃剂，会使得产品在使用过程中发黄变色，难以保持持续的高透明性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的柔软性、透明性、耐热性较差的问题，提供一种柔软性、透明性、耐热性均较优的特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料及其制备方法。
为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料，其原料组成及重量份比为：聚氯乙烯树脂WS-1300 50～80、聚氯乙烯树脂SH-200 30～40、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 5～10、偏苯三酸三辛酯 30～40、邻苯二甲酸二异癸酯 10～15、环氧大豆油 5～8、阻燃剂 8～10、稳定剂 1.3～1.9、润滑剂 0.3～0.5、抗氧剂 0.8～1。
所述稳定剂的的原料组成及其重量份比为：亚磷酸一苯二异辛酯 0.8～1、稳定剂CA1362 0.4～0.6、稳定剂ZN1500 0.1～0.3。
所述阻燃剂为三(β-氯乙基）磷酸酯，所述润滑剂为甲基苯基硅油，所述抗氧剂为硫代二丙酸二烷基酯。
所述材料的原料组成还包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，其与聚氯乙烯树脂WS-1300的重量份比为3～5:50～80。
一种所述的特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，依次包括以下步骤：
原料共混：先将聚氯乙烯树脂WS-1300、聚氯乙烯树脂SH-200、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO、偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油、阻燃剂、稳定剂、润滑剂、抗氧剂按所需比例加入高速混合机中，再低速搅拌3～5min，接着高速搅拌，待温度升至105～115℃后继续高速搅拌2～4min以得到混合物料，最后将混合物料排入冷却混合机中搅拌冷却3～5min；
塑化造粒：将冷却后的混合物料排入双阶式挤出造粒机组中挤出造粒即可。
所述塑化造粒步骤中，
双阶式挤出造粒机的工艺温度为：一区130～140℃，二区130～140℃，三区135～145℃，四区125～135℃，五区130～140℃，六区115～125℃，模头120～130℃，熔体130～150℃；
双阶式挤出造粒机组中，双螺杆转速为165～185n/min，双螺杆电流为150～160A，单螺杆转速为33～37n/min，单螺杆电流为45～55A，真空度为﹣0.025MPA，切粒机转速为36 n/min，喂料机转速为38～42n/min，侧喂料机转速为50n/min，水压为0.2MPa。
所述材料的原料组成还包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，其与聚氯乙烯树脂WS-1300的重量份比为3～5:50～80；
所述原料共混步骤中，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与其他原料按所需比例加入高速混合机中；
所述制备方法还包括辐照交联步骤，该步骤位于塑化造粒之后；
所述辐照交联步骤是指：将所述塑化造粒步骤得到的产品挤制成成品线缆或相应成品后，用电子加速器以15～18兆拉德的剂量对该成品进行辐照交联。
所述稳定剂的的原料组成及其重量份比为：亚磷酸一苯二异辛酯 0.8～1、稳定剂CA1362 0.4～0.6、稳定剂ZN1500 0.1～0.3。
所述阻燃剂为三(β-氯乙基）磷酸酯，所述润滑剂为甲基苯基硅油，所述抗氧剂为硫代二丙酸二烷基酯。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料的原料组成及其重量份比为聚氯乙烯树脂WS-1300 50～80、聚氯乙烯树脂SH-200 30～40、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO5～10、偏苯三酸三辛酯 30～40、邻苯二甲酸二异癸酯 10～15、环氧大豆油 5～8、阻燃剂8～10、稳定剂 1.3～1.9、润滑剂 0.3～0.5、抗氧剂 0.8～1，乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO不仅能大幅提高聚氯乙烯产品的低温柔软性能，而且可保持产品的高透明度，其与高聚合度的聚氯乙烯树脂SH-200配合使用还能保持产品的阻燃性能，该配方设计使得产品同时具备高透明性、柔软性、阻燃性以及耐热性。因此，本发明具有良好的透明性、柔软性、阻燃性以及耐热性。
2、本发明一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料中稳定剂采用了亚磷酸一苯二异辛酯，阻燃剂为三(β-氯乙基）磷酸酯，一方面，亚磷酸一苯二异辛酯用于聚氯乙烯制品中，不仅能使制品保持高透明度，并抑制颜色的变化，而且可以增加主稳定剂的抗氧化性和光、热的稳定性，另一方面，三(β-氯乙基）磷酸酯不仅具备持续的阻燃效果，而且不会影响产品的透明性。因此，本发明进一步改善了产品的透明性以及稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料，其原料组成及重量份比为：聚氯乙烯树脂WS-1300 50～80、聚氯乙烯树脂SH-200 30～40、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 5～10、偏苯三酸三辛酯 30～40、邻苯二甲酸二异癸酯 10～15、环氧大豆油 5～8、阻燃剂 8～10、稳定剂 1.3～1.9、润滑剂 0.3～0.5、抗氧剂 0.8～1。
所述稳定剂的的原料组成及其重量份比为：亚磷酸一苯二异辛酯 0.8～1、稳定剂CA1362 0.4～0.6、稳定剂ZN1500 0.1～0.3。
所述阻燃剂为三（β-氯乙基）磷酸酯，所述润滑剂为甲基苯基硅油，所述抗氧剂为硫代二丙酸二烷基酯。
所述材料的原料组成还包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，其与聚氯乙烯树脂WS-1300的重量份比为3～5:50～80。
一种所述的特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，依次包括以下步骤：
原料共混：先将聚氯乙烯树脂WS-1300、聚氯乙烯树脂SH-200、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO、偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油、阻燃剂、稳定剂、润滑剂、抗氧剂按所需比例加入高速混合机中，再低速搅拌3～5min，接着高速搅拌，待温度升至105～115℃后继续高速搅拌2～4min以得到混合物料，最后将混合物料排入冷却混合机中搅拌冷却3～5min；
塑化造粒：将冷却后的混合物料排入双阶式挤出造粒机组中挤出造粒即可。
所述塑化造粒步骤中，
双阶式挤出造粒机的工艺温度为：一区130～140℃，二区130～140℃，三区135～145℃，四区125～135℃，五区130～140℃，六区115～125℃，模头120～130℃，熔体130～150℃；
双阶式挤出造粒机组中，双螺杆转速为165～185n/min，双螺杆电流为150～160A，单螺杆转速为33～37n/min，单螺杆电流为45～55A，真空度为﹣0.025MPA，切粒机转速为36 n/min，喂料机转速为38～42n/min，侧喂料机转速为50n/min，水压为0.2MPa。
所述材料的原料组成还包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，其与聚氯乙烯树脂WS-1300的重量份比为3～5:50～80；
所述原料共混步骤中，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与其他原料按所需比例加入高速混合机中；
所述制备方法还包括辐照交联步骤，该步骤位于塑化造粒之后；
所述辐照交联步骤是指：将所述塑化造粒步骤得到的产品挤制成成品线缆或相应成品后，用电子加速器以15～18兆拉德的剂量对该成品进行辐照交联。
所述稳定剂的的原料组成及其重量份比为：亚磷酸一苯二异辛酯 0.8～1、稳定剂CA1362 0.4～0.6、稳定剂ZN1500 0.1～0.3。
所述阻燃剂为三(β-氯乙基）磷酸酯，所述润滑剂为甲基苯基硅油，所述抗氧剂为硫代二丙酸二烷基酯。
本发明的原理说明如下：
聚氯乙烯树脂：高聚合度的聚氯乙烯树脂SH-200虽然具有较好的耐高低温性能以及高柔软性，但其弹性大，加工性能较差，因此本发明在其基础上加入了低聚合度的聚氯乙烯树脂WS-1300，以保证在满足产品性能的同时还能满足挤出工艺的要求。
乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO：透明颗粒，为聚氯乙烯加工改性剂，其分子量与PVC相当，是一种永久增塑剂，不析出，抗迁移，可显著降低PVC分子间力，玻璃化温度为零下36℃，能大幅度提高PVC制品的低温柔软性能，并能有效改善其耐候性能，保持高透明度。
偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯：透明油状液体，耐热增塑剂。
环氧大豆油：透明油状液体，增塑剂兼稳定剂。
三(β-氯乙基）磷酸酯：透明油状液体，分子中的氯和磷元素以及酯键使其成为高分子材料优良的阻燃剂和增塑剂。该阻燃剂与其它磷酸酯类阻燃剂相比，不仅阻燃效果良好，不易渗出，具备持续的阻燃效果，而且不会影响产品的透明性，因此制得的产品具有更高的透明度。
亚磷酸一苯二异辛酯：透明油状液体，具有优良的抗氧效果及耐水解性，用于聚氯乙烯制品中，可作为鳌合剂和稳定剂，使制品保持高透明度，并能抑制颜色的变化，同时它可以增加主稳定剂的抗氧化性和光、热的稳定性。
甲基苯基硅油：透明油状液体。
稳定剂CA1362（钙含量为2.7-3%、熔点109-115℃）、稳定剂ZN1500（锌含量为8-10%）：金属皂的稳定剂，白色小细珠，无味，具有较好的热稳定性和自润滑性，在所述用量范围内不影响透明度，保证了产品具有极高的透明度。
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：无色或微黄色透明液体，辐照交联敏化剂。
硫代二丙酸二烷基酯：白色鳞片状结晶或结晶性粉末，无污染，不着色，抗热老化剂。
PVC制品的柔软性能与阻燃性能是互相矛盾的，柔软性增加，阻燃性能通常会下降。本发明通过大量试验对材料的配方进行了优化，使其兼顾以上两种性能。
辐照交联：经过本发明所述辐照交联后，产品的耐热性会得到进一步的提高。
实施例1：
一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料，其原料组成及重量份比为：聚氯乙烯树脂WS-1300 50、聚氯乙烯树脂SH-200 30、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 5、偏苯三酸三辛酯30、邻苯二甲酸二异癸酯 10、环氧大豆油 5、三(β-氯乙基）磷酸酯 8、亚磷酸一苯二异辛酯0.8、稳定剂CA1362 0.4、稳定剂ZN1500 0.1、甲基苯基硅油 0.3、硫代二丙酸二烷基酯0.8、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯3。
一种所述的特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，依次包括以下步骤：
原料共混：先将各原料按所需比例加入高速混合机中，再低速搅拌4min，接着高速搅拌，待温度升至110℃后继续高速搅拌3min以得到混合物料，最后将混合物料排入冷却混合机中搅拌冷却4min；
塑化造粒：将冷却后的混合物料排入双阶式挤出造粒机组中挤出造粒，其中，
所述双阶式挤出造粒机的工艺温度为：一区130～140℃，二区130～140℃，三区135～145℃，四区125～135℃，五区130～140℃，六区115～125℃，模头120～130℃，熔体130～150℃；
所述双阶式挤出造粒机组中，双螺杆转速为165～185n/min，双螺杆电流为150～160A，单螺杆转速为33～37n/min，单螺杆电流为45～55A，真空度为﹣0.025MPA，切粒机转速为36n/min，喂料机转速为38～42n/min，侧喂料机转速为50n/min，水压为0.2MPa；
辐照交联：将所述塑化造粒步骤得到的产品挤制成成品线缆或相应成品后，用电子加速器以16兆拉德的剂量对该成品进行辐照交联。
实施例2：
步骤同实施例1，不同之处在于：
所述材料的原料组成及重量份比为：聚氯乙烯树脂WS-1300 80、聚氯乙烯树脂SH-20040、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 10、偏苯三酸三辛酯 40、邻苯二甲酸二异癸酯 15、环氧大豆油 8、三(β-氯乙基）磷酸酯 10、亚磷酸一苯二异辛酯 1、稳定剂CA1362 0.6、稳定剂ZN1500 0.3、甲基苯基硅油 0.5、硫代二丙酸二烷基酯 1、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯5。
所述原料共混步骤中，低速搅拌时间为5min，继续高速搅拌时间为4min，搅拌冷却时间为5min；
所述辐照交联步骤中，辐照剂量为18兆拉德。
实施例3：
步骤同实施例1，不同之处在于：
所述材料的原料组成及重量份比为：聚氯乙烯树脂WS-1300 65、聚氯乙烯树脂SH-20035、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 7.5、偏苯三酸三辛酯 35、邻苯二甲酸二异癸酯12、环氧大豆油 6.5、三(β-氯乙基）磷酸酯 9、亚磷酸一苯二异辛酯 0.9、稳定剂CA13620.5、稳定剂ZN1500 0.2、甲基苯基硅油 0.4、硫代二丙酸二烷基酯 0.9、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯4。
所述辐照交联步骤中，辐照剂量为15兆拉德。
上述实施例制备的特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料的性能检测结果如下：
邵氏硬度（A）≤78、密度1.26g/cm3、拉伸强度≥16MPa、断裂伸长率≥368%、拉伸永久变形≤35%、低温脆化温度零下50℃、氧指数30、200℃热稳定时间≥89min；20℃体积电阻率2.8×1010Ω•m、透光率≥90%；
热延伸实验（200℃×15min）：负荷下伸长率≥50%，永久变形≤18；
热老化性能（100℃×168h）：老化后拉伸强度变化率6%，老化后断裂伸长率变化率-10%，老化后热失重6mg/cm2。

Claims (9)

1.一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料，其特征在于：
所述材料的原料组成及其重量份比为：聚氯乙烯树脂WS-1300 50～80、聚氯乙烯树脂SH-200 30～40、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 5～10、偏苯三酸三辛酯 30～40、邻苯二甲酸二异癸酯 10～15、环氧大豆油 5～8、阻燃剂 8～10、稳定剂 1.3～1.9、润滑剂 0.3～0.5、抗氧剂 0.8～1。
2.根据权利要求1所述的一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料，其特征在于：所述稳定剂的的原料组成及其重量份比为：亚磷酸一苯二异辛酯 0.8～1、稳定剂CA1362 0.4～0.6、稳定剂ZN1500 0.1～0.3。
3.根据权利要求1或2所述的一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料，其特征在于：所述阻燃剂为三（β-氯乙基）磷酸酯，所述润滑剂为甲基苯基硅油，所述抗氧剂为硫代二丙酸二烷基酯。
4.根据权利要求1或2所述的一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料，其特征在于：所述材料的原料组成还包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，其与聚氯乙烯树脂WS-1300的重量份比为3～5:50～80。
5.一种权利要求1所述的特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于：
所述制备方法依次包括以下步骤：
原料共混：先将所述聚氯乙烯树脂WS-1300、聚氯乙烯树脂SH-200、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO、偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油、阻燃剂、稳定剂、润滑剂、抗氧剂按所需比例加入高速混合机中，再低速搅拌3～5min，接着高速搅拌，待温度升至105～115℃后继续高速搅拌2～4min以得到混合物料，最后将混合物料排入冷却混合机中搅拌冷却3～5min；
塑化造粒：将冷却后的混合物料排入双阶式挤出造粒机组中挤出造粒即可。
6.根据权利要求5所述的一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于：
所述塑化造粒步骤中，
双阶式挤出造粒机的工艺温度为：一区130～140℃，二区130～140℃，三区135～145℃，四区125～135℃，五区130～140℃，六区115～125℃，模头120～130℃，熔体130～150℃；
双阶式挤出造粒机组中，双螺杆转速为165～185n/min，双螺杆电流为150～160A，单螺杆转速为33～37n/min，单螺杆电流为45～55A，真空度为﹣0.025MPA，切粒机转速为36 n/min，喂料机转速为38～42n/min，侧喂料机转速为50n/min，水压为0.2MPa。
7.根据权利要求5或6所述的一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于：
所述材料的原料组成还包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，其与聚氯乙烯树脂WS-1300的重量份比为3～5:50～80；
所述原料共混步骤中，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与其他原料按所需比例加入高速混合机中；
所述制备方法还包括辐照交联步骤，该步骤位于塑化造粒之后；
所述辐照交联步骤是指：将所述塑化造粒步骤得到的产品挤制成成品线缆或相应成品后，用电子加速器以15～18兆拉德的剂量对该成品进行辐照交联。
8.根据权利要求5或6所述的一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于：
所述稳定剂的的原料组成及其重量份比为：亚磷酸一苯二异辛酯 0.8～1、稳定剂CA1362 0.4～0.6、稳定剂ZN1500 0.1～0.3。
9.根据权利要求5或6所述的一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于：所述阻燃剂为三（β-氯乙基）磷酸酯，所述润滑剂为甲基苯基硅油，所述抗氧剂为硫代二丙酸二烷基酯。
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