CN106519496A - 一种复合型pvc阻燃剂、阻燃材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由金属氧化物改性蒙脱土1‑4份和Sb2O310份组成，所述金属氧化物改性蒙脱土选自氧化锌改性蒙脱土、氧化铜改性蒙脱土、三氧化二铁改性蒙脱土中的任意一种。本发明还提供了该阻燃剂的制备方法，以及以该阻燃剂为原料制成的阻燃材料。本发明提供的阻燃剂，对天然蒙脱土进行改性，合理利用闲置资源，并用来复配传统阻燃剂Sb2O3，作为PVC的阻燃消烟剂，降低阻燃PVC产品成本的同时取得良好的阻燃消烟效果。

Description

一种复合型PVC阻燃剂、阻燃材料及制备方法
技术领域
本发明属于阻燃剂技术领域，具体是涉及一种金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂、阻燃材料、以及他们的制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，简称PVC)树脂是氯乙烯的均聚物，是由氯乙烯单体通过聚合而形成的热塑性高分子材料。它是五大通用树脂之一，其产量仅次于聚乙烯，居塑料制品的第二位。聚氯乙烯塑料由于其优良的电性能、耐化学腐蚀性能、加工简单、价格低廉、容易改性等优点，被广泛应用于工业、农业、化工、电子电器及建筑行业等诸多部门。PVC可分为硬质和软质两大类，在世界范围内，硬质PVC产品应用比较普遍，但软质PVC在我国使用较为广泛。大部分软质PVC制品被应用于电子电器、电线电缆和建筑材料的生产过程中，因为这类材料对阻燃性能都有较高的要求，所以对软质PVC进行阻燃处理是很必要的。另外，PVC的发烟量大，在常见的塑料制品中名列榜首，因此对PVC进行抑烟处理具有特别重要的意义。
三氧化二锑(Sb2O3)是最早被采用的无机阻燃剂之一，也是目前锑系阻燃剂中使用量最大的一种。Sb2O3单独作为阻燃剂添加使用时，不能达到理想的阻燃效果，但与卤素化合物复配作为阻燃剂使用时，就能表现出优异的阻燃性能。Sb2O3可以同时在气相和凝聚相对材料起到阻燃作用。在软质PVC中只加入Sb2O3就可使其难燃性提高，这是由于PVC在刚开始点燃时会释放出HCl气体，含锑化合物能够与HCl结合并生成氯氧化物，之后氯氧化物受热继续发生分解，并带走样品燃烧过程中产生的一部分热量，最终将生成SbCl3。然后SbCl3受热分解释放出Cl·自由基，而Cl·能与火焰中的H·和HO·自由基结合，对火焰蔓延起到了抑制作用。再者SbCl3蒸气密度较大，在样品燃烧过程中覆盖在材料的表面，不仅能抑制样品受热分解出的可燃性气体逸出材料，同时有效阻止材料与空气接触，从而对样品起到了阻燃作用。这一机理己经被R.M.Lum通过激光微区分析的方法所证实。
虽然当Sb2O3的添加量在5-10份/100份PVC树脂时就能对PVC样品产生十分显著的阻燃效果，但由于以下一些原因，近年来学者们一直致力于寻找Sb2O3的替代品或者其复配物：使用卤锑阻燃体系阻燃后的材料发烟量比单纯用卤系阻燃剂时发烟量要高，而抑烟是对PVC材料阻燃的重要指标之一；锑金属资源有限和市场原因，近年来其价格不断上涨；经过Sb2O3阻燃处理的PVC材料在燃烧过程中产生有毒气体，对环境危害很大，所以应尽量减少其用量。因此，对于Sb2O3的研究目前主要集中在对其改进，以及寻找合适的复配阻燃剂及其替代品。
发明内容
为此，本发明提供了一种金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，对廉价易得的蒙脱土进行改性，复配Sb2O3作为软质PVC的阻燃剂，所制备的PVC制品具有优异的阻燃性能和抑烟性能。
具体的，本发明提供的金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由以下重量份数的组分组成：金属氧化物改性蒙脱土1-4份，Sb2O310份；所述金属氧化物改性蒙脱土选自氧化锌改性蒙脱土、氧化铜改性蒙脱土、三氧化二铁改性蒙脱土中的任意一种。
优选地，由以下重量份数的组分组成：氧化锌改性蒙脱土3份，Sb2O310份。
优选地，由以下重量份数的组分组成：氧化铜改性蒙脱土3份，Sb2O310份。
优选地，由以下重量份数的组分组成：三氧化二铁改性蒙脱土1份，Sb2O310份。
本发明还提供了该金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：称取一定量的蒙脱土进行预处理，在500℃干燥3h，粉碎并过120目筛，备用；
S2：称取一定量的金属硝酸盐固体，加适量水溶解后，加入经过预处理的蒙脱土，所述金属硝酸盐固体与经过预处理的蒙脱土的质量比为0.8-1.2：1搅拌2小时，后用干燥箱在120℃空气中干燥，用马弗炉在350℃下分解活化3小时，取出球磨，过120目筛，即得金属氧化物改性蒙脱土；
S3：分别称取1-4份金属氧化物改性蒙脱土、10份Sb2O3，将所述金属氧化物改性蒙脱土和所述Sb2O3充分混合，即得所述金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂。
优选地，本发明还提供了一种阻燃材料，由以下重量份数的组分组成：
PVC树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯40份、稳定剂4份、润滑剂0.5份、PVC阻燃剂5-10份；其中，所述PVC阻燃剂为上述任一所述的金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂。
更优选地，所述稳定剂由质量比为1:1的二盐基亚磷酸铅和三盐基硫酸铅组成。
更优选地，所述润滑剂为硬脂酸锌。
更优选地，本发明还提供了该阻燃材料的制备方法，具体步骤如下：
按比例分别称取PVC树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯40份、稳定剂4份、润滑剂0.5份、PVC阻燃剂5-10份，将PVC树脂、邻苯二甲酸二辛酯、稳定剂、润滑剂、PVC阻燃剂混合搅拌均匀，用混炼机在155-160℃下混炼10min，然后移入平板硫化机在160-170℃，10-12MPa压力下热压5-8min，取出自然冷却，即得所述阻燃材料。
本发明提供的阻燃剂，对天然蒙脱土进行改性，并用来复配传统阻燃剂Sb2O3，作为PVC的阻燃消烟剂，降低阻燃PVC产品成本的同时取得良好的阻燃消烟效果；具体的，对天然蒙脱土进行改性，合理利用闲置资源，使之变废为宝；改性蒙脱土处理工艺简便，比传统阻燃剂生产过程耗费能源低，且取得了良好的阻燃抑烟效果；改性蒙脱土与Sb2O3复配作为PVC的阻燃消烟剂，弥补了Sb2O3单独加入对PVC材料力学性能的影响。将改性蒙脱土作为PVC的阻燃消烟剂，使PVC产品具有良好的经济效益、普遍适用性和推广价值，对促进我国蒙脱土资源产业的发展及阻燃PVC的应用具有重大的现实意义。
附图说明
图1为本发明实施例提供的阻燃材料的合成路线；
图2为本发明实施例提供的纯PVC、PVC/Sb2O3、PVC/蒙脱土+Sb2O3、PVC/氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的热释放速率；
图3为本发明实施例提供的纯PVC、PVC/Sb2O3、PVC/蒙脱土+Sb2O3、PVC/氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的热释放总量；
图4本发明实施例提供的纯PVC、PVC/Sb2O3、PVC/原蒙脱土+Sb2O3、PVC/氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的产烟速率。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
以下实施例中所用到的原料PVC树脂购自北京化工二厂，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)购自上海东方化工厂，三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、硬脂酸锌、三氧化二锑均购自北京益利精细化学品有限公司，硝酸锌购自天津市福晨化学试剂厂，硝酸铜购自天津市致远化学试剂有限公司，硝酸铁购自天津市福晨化学试剂厂，蒙脱土是常见市售药剂。
一种改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由一定重量份的金属氧化物改性蒙脱土和Sb2O3组成，该金属氧化物改性蒙脱土选自氧化锌改性蒙脱土、氧化铜改性蒙脱土、三氧化二铁改性蒙脱土中的任意一种。基于同样的发明创造，本发明还提供了一种阻燃材料，以蒙脱土为原料，对其进行改性处理，改性处理后的蒙脱土采用球磨机粉碎，得到PVC阻燃剂(阻燃抑烟剂)，将该PVC阻燃剂加入到聚氯乙烯中，同时加入增塑剂、稳定剂和润滑剂，混合搅拌均匀，用混炼机混炼，然后移入平板硫化机热压，得到阻燃材料(阻燃抑烟剂聚氯乙烯)，阻燃材料的合成路线图具体见图1所示。
以下就本发明的技术方案仅仅具体的举例说明。
实施例1
一种氧化锌改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由0.5g氧化锌改性蒙脱土和5g Sb2O3组成。该氧化铜改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂的制备方法，具体步骤为：称取100g的蒙脱土进行预处理，在500℃干燥3h，粉碎并过120目筛；准确称取46.54g Zn(NO3)2固体，用适量蒸馏水溶解，加入50g经过预处理的蒙脱土，磁力搅拌2小时，后用干燥箱在120℃空气中干燥，用马弗炉在350℃下分解活化3小时，取出球磨，过120目筛，既得氧化锌含量为20％的氧化锌改性蒙脱土；分别称取0.5氧化锌改性蒙脱土、5g Sb2O3，将氧化锌改性蒙脱土和Sb2O3充分混合，即得氧化锌改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂。
实施例2
一种氧化锌改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由1.0g氧化锌改性蒙脱土和5g Sb2O3组成，其制备方法和实施例1相同。
实施例3
一种氧化锌改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由1.5g氧化锌改性蒙脱土和5g Sb2O3组成，其制备方法和实施例1相同。
实施例4
一种氧化锌改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由2.0g氧化锌改性蒙脱土和5g Sb2O3组成，其制备方法和实施例1相同。
实施例5
将实施例1-4所制得的氧化锌改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂作为PVC阻燃剂，应用于阻燃材料的制备中，具体的，所述阻燃材料由以下重量份数的组分组成：PVC树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯40份、稳二盐基亚磷酸铅2份、三盐基硫酸铅2份、润滑剂硬脂酸锌0.5份、PVC阻燃剂5份；具体的制备方法为：按比例分别称取各组分，将它们混合搅拌均匀，用混炼机在155℃下混炼10min，然后移入平板硫化机在160℃，10MPa压力下热压5min，取出自然冷却，即完成阻燃材料的制备。
具体的，设计6组试验，第1组和第2组均为对比试验，其中，第1组不添加PVC阻燃剂，第2组添加Sb2O3作为PVC阻燃剂，第3组至第6组所用的阻燃剂分别对应为实施例1-实施例4所提供的PVC阻燃剂。
对这6组试验所制得的阻燃材料进行性能测试，具体的测试项目和测试方法为如下所示。
(1)氧指数：按照国标GB/T 2406-2009这一标准进行，测试样品尺寸为100mm×6.5mm×3mm。
(2)烟密度：按照国标GB/T 8823-2008这一标准进行，测试样品尺寸为25mm×25mm×3mm。
(3)力学性能：拉伸强度测试按照GB/T 1040.2-2006标准制成标准样条进行测试，在万能试验机上进行拉伸实验，拉伸速度为20mm/min。
经上述测试方法测试，所测得的实施例5的6组试验的氧指数具体如下表1所示：
表1加入氧化锌改性蒙脱土的氧指数
对比例1
阻燃材料由以下重量份数的组分组成：PVC树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯40份、稳二盐基亚磷酸铅2份、三盐基硫酸铅2份、润滑剂硬脂酸锌0.5份、PVC阻燃剂5份；
具体的，设计6组试验，第1组和第2组均为对比试验，其中，第1组不添加PVC阻燃剂，第2组添加Sb2O3作为PVC阻燃剂，第3组至第6组所用的阻燃剂分别为0.5g原蒙脱土+5gSb2O3、1.0g原蒙脱土+5g Sb2O3、1.5g原蒙脱土+5g Sb2O3、2.0g原蒙脱土和5g Sb2O3。
经上述测试方法测试，所测得的对比例1的6组试验的氧指数具体如下表2所示：
表2加入原蒙脱土的氧指数
由表1可以看出，当氧化锌改性蒙脱土添加量在0.5-2.0g之间时，样品的氧指数均高于单独添加Sb2O3的氧指数。而且随着氧化锌改性蒙脱土的添加，样品的氧指数呈逐渐增加趋势，但增加幅度不大，添加量为2.0g时，氧指数达到最大值32.2。
与表2中数据对比可知，在相同添加量下，氧化锌改性蒙脱土处理过的PVC比原蒙脱土处理过的PVC样品具有更高的氧指数。根据以上分析得出，氧化锌改性蒙脱土具有一定的阻燃作用，且经过改性处理得到的氧化锌改性蒙脱土在低添加量时与Sb2O3复配作为PVC的阻燃剂，可以得到比加入原蒙脱土更好的阻燃效果。
经上述测试方法测试，所测得的实施例5的6组试验的烟密度具体如下表3所示：
表3加入氧化锌改性蒙脱土的烟密度
经上述测试方法测试，所测得的对比例1的6组试验的烟密度具体如下表4所示：
表4加入蒙脱土的烟密度
由表3中烟密度数据可以看出，随着氧化锌改性蒙脱土的加入，样品的最大烟密度和烟密度等级均有不同程度的下降，当氧化锌改性蒙脱土添加量为1.0g时，与未经抑烟处理的PVC样品和经过Sb2O3处理的样品相比，最大烟密度由100.00下降至98.16；当氧化锌改性蒙脱土添加量为1.5g时，烟密度等级由未经抑烟处理时的92.20和经过Sb2O3处理后的92.71下降至87.90，分别降低了3.31％和4.66％。表明氧化锌改性蒙脱土可以作为PVC的抑烟剂使用，对PVC样品起到了一定的抑烟作用。
而表4中烟密度数据可以看出，未经抑烟处理的PVC样品最大烟密度达到100.00，烟密度等级为92.20，表明纯PVC在燃烧时产生的烟量很大，因此对PVC进行抑烟处理很有必要。由氧指数测试的数据可知，当Sb2O3的添加量为5.0g时，样品取得了很好的阻燃效果，但此时样品的最大烟密度仍为100.00，烟密度等级增至92.71，说明Sb2O3在阻燃的同时也使PVC样品的产烟量增加。
从表4中还可以看出，随着原蒙脱土的加入，样品的最大烟密度和烟密度等级均有不同程度的下降，当原蒙脱土添加量为0.5g时，与未经抑烟处理的PVC样品相比，最大烟密度由100.00下降至99.61烟密度等级由92.20下降至90.41；当原蒙脱土添加量为1.0-2.0g时,与Sb2O3处理过的样品相比，最大烟密度和烟密度等级均降低。说明原蒙脱土可以作为PVC的抑烟剂添加使用，能对PVC样品起到一定的抑烟作用,但效果比金属氧化物改性的差。
经上述测试方法测试，所测得的实施例5的6组试验的力学性能具体如下表5所示：
表5加入氧化锌改性蒙脱土的力学性能
经上述测试方法测试，所测得的对比例1的6组试验的力学性能具体如下表6所示：
表6加入原蒙脱土的力学性能
从表5中力学性能数据可以看出，随着氧化锌改性蒙脱土的加入，样品的力学性能不断发生变化，当其添加量在0.5-2.0g之间时，样品的拉伸强度随添加量的增大呈现下降趋势，但样品的拉伸强度均高于未处理的PVC及单独添加Sb2O3时样品的拉伸强度。当氧化锌改性蒙脱土的添加量为0.5g时，拉伸强度达到最大值13.05MPa，拉伸屈服应力和弹性模量也在此添加量下达到最大值；添加量为2.0g时，样品的断裂伸长率取得最大值615.34％。说明在适量的添加量下，氧化锌改性蒙脱土的加入可以消除因Sb2O3加入而引起的PVC力学性能下降，从而改善样品的力学性能。
而表6中力学性能数据可以看出，Sb2O3的加入使体系的力学性能降低，拉伸时样品的拉伸强度、断裂伸长率和拉伸屈服应力都降低，由此可见虽然Sb2O3单独加入时对PVC的阻燃效果较好，但对材料的力学性能有很大影响，进而影响材料的应用范围，因此对阻燃PVC的力学性能改进很有必要。
从表6中还可以看出，随着原蒙脱土的加入，样品的力学性能不断改变，当原蒙脱土的添加量在1.0-2.0g之间时，样品的拉伸强度均高于单独添加Sb2O3的拉伸强度，当原蒙脱土的添加量为1.5g时，拉伸强度取得最大值13.03MPa，断裂伸长率、拉伸断裂应力和弹性模量也均高于纯PVC，说明在此添加量下PVC样品的力学性能得到改善。
实施例6
一种氧化铜改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由0.5g氧化铜改性蒙脱土和5g Sb2O3组成。该氧化铜改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂的制备方法，具体步骤为：称取100g的蒙脱土进行预处理，在500℃干燥3h，粉碎并过120目筛；准确称取47.00g Cu(NO3)2固体，用适量蒸馏水溶解，加入50g经过预处理的蒙脱土，磁力搅拌2小时，后用干燥箱在120℃空气中干燥，用马弗炉在350℃下分解活化3小时，取出球磨，过120目筛，既得氧化铜含量为20％的氧化铜改性蒙脱土；分别称取0.5氧化铜改性蒙脱土、5g Sb2O3，将氧化铜改性蒙脱土和Sb2O3充分混合，即得氧化铜改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂。
实施例7
一种氧化铜改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由1.0g氧化铜改性蒙脱土和5g Sb2O3组成，其制备方法和实施例6相同。
实施例8
一种氧化铜改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由1.5g氧化铜改性蒙脱土和5g Sb2O3组成，其制备方法和实施例6相同。
实施例9
一种氧化铜改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由2.0g氧化铜改性蒙脱土和5g Sb2O3组成，其制备方法和实施例6相同。
实施例10
将实施例6-9所制得的氧化铜改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂作为PVC阻燃剂，应用于阻燃材料的制备中，具体的，所述阻燃材料由以下重量份数的组分组成：PVC树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯40份、稳二盐基亚磷酸铅2份、三盐基硫酸铅2份、润滑剂硬脂酸锌0.5份、PVC阻燃剂5份；具体的制备方法为：按比例分别称取各组分，将它们混合搅拌均匀，用混炼机在155℃下混炼10min，然后移入平板硫化机在160℃，10MPa压力下热压5min，取出自然冷却，即完成阻燃材料的制备。
具体的，设计6组试验，第1组和第2组均为对比试验，其中，第1组不添加PVC阻燃剂，第2组添加Sb2O3作为PVC阻燃剂，第3组至第6组所用的阻燃剂分别对应为实施例6-实施例9所提供的PVC阻燃剂。
经上述测试方法测试，所测得的实施例10的6组试验的氧指数具体如下表7所示：
表7加入氧化铜改性蒙脱土的氧指数
由表7可以看出，氧化铜改性蒙脱土添加量在0.5-2.0g之间时，样品的氧指数均高于单独添加Sb2O3的氧指数。而且随着氧化铜改性蒙脱土的添加，样品的氧指数呈先减小后增大的趋势，但总体浮动范围不大，基本上都在32.0左右。与表2中数据对比可知，在相同添加量下，氧化铜改性蒙脱土处理过的PVC比原蒙脱土处理过的PVC样品仍具有更高的氧指数。由此可以看出，改性后的氧化铜改性蒙脱土仍可与Sb2O3复配作为PVC的阻燃剂，且其阻燃作用比原蒙脱土有所增强。
经上述测试方法测试，所测得的实施例10的6组试验的烟密度具体如下表8所示：
表8加入氧化铜改性蒙脱土的烟密度
由表8中烟密度数据可以看出，当氧化铜改性蒙脱土添加量在0.5-2.0g之间时，样品的最大烟密度和烟密度等级均低于未经抑烟处理的PVC和单独添加Sb2O3的PVC样品。当氧化铜改性蒙脱土添加量为1.5g时，与未经抑烟处理的PVC样品和经过Sb2O3处理的样品相比，最大烟密度由100.00下降至96.31，降低了3.69％；烟密度等级由未经抑烟处理时的92.20和经过Sb2O3处理后的92.71下降至86.91，分别降低了5.74％和6.26％。表明氧化铜改性蒙脱土作为PVC的抑烟剂使用，在其添加量为1.5g时，可以起到良好的抑烟效果。
经上述测试方法测试，所测得的实施例10的6组试验的力学性能具体如下表9所示：
表9加入氧化铜改性蒙脱土的力学性能
从表9中力学性能数据可以看出，随着氧化铜改性蒙脱土的加入，样品的力学性能不断发生变化，拉伸强度呈先增大后减小的趋势，当其添加量在1.0-2.0g之间时，样品的拉伸强度均高于未处理的PVC及单独添加Sb2O3时样品的拉伸强度。当氧化铜改性蒙脱土的添加量为1.5g时，拉伸强度达到最大值13.09MPa，拉伸屈服应力和弹性模量也在此添加量下达到最大值；添加量为0.5g时，断裂伸长率取得最大值608.96％。说明氧化铜改性蒙脱土作为PVC阻燃抑烟剂加入的同时也对样品的力学性能有所改善。
实施例11
一种三氧化二铁改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由0.5g三氧化二铁改性蒙脱土和5g Sb2O3组成。
该三氧化二铁改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂的制备方法，具体步骤为：
称取100g的蒙脱土进行预处理，在500℃干燥3h，粉碎并过120目筛；
准确称取60.50g Fe(NO3)3固体，用适量蒸馏水溶解，加入50g经过预处理的蒙脱土，磁力搅拌2小时，后用干燥箱在120℃空气中干燥，用马弗炉在350℃下分解活化3小时，取出球磨，过120目筛，既得三氧化二铁含量为20％的三氧化二铁改性蒙脱土；
分别称取0.5三氧化二铁改性蒙脱土、5g Sb2O3，将三氧化二铁改性蒙脱土和Sb2O3充分混合，即得三氧化二铁改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂。
实施例12
一种三氧化二铁改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由1.0g三氧化二铁改性蒙脱土和5g Sb2O3组成，其制备方法和实施例11相同。
实施例13
一种三氧化二铁改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由1.5g三氧化二铁改性蒙脱土和5g Sb2O3组成，其制备方法和实施例11相同。
实施例14
一种三氧化二铁改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由2.0g三氧化二铁改性蒙脱土和5g Sb2O3组成，其制备方法和实施例11相同。
实施例15
将实施例11-14所制得的三氧化二铁改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂作为PVC阻燃剂，应用于阻燃材料的制备中，具体的，所述阻燃材料由以下重量份数的组分组成：PVC树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯40份、稳二盐基亚磷酸铅2份、三盐基硫酸铅2份、润滑剂硬脂酸锌0.5份、PVC阻燃剂5份；具体的制备方法为：按比例分别称取各组分，将它们混合搅拌均匀，用混炼机在155℃下混炼10min，然后移入平板硫化机在160℃，10MPa压力下热压5min，取出自然冷却，即完成阻燃材料的制备。
具体的，设计6组试验，第1组和第2组均为对比试验，其中，第1组不添加PVC阻燃剂，第2组添加Sb2O3作为PVC阻燃剂，第3组至第6组所用的阻燃剂分别对应为实施例11-实施例14所提供的PVC阻燃剂。
经上述测试方法测试，所测得的实施例15的6组试验的氧指数具体如下表10所示：
表10加入三氧化二铁改性蒙脱土的氧指数
由表10可知，三氧化二铁改性蒙脱土添加量在0.5-2.0g之间时，样品的氧指数均高于单独添加Sb2O3的氧指数。而且随着三氧化二铁改性蒙脱土的添加，样品的氧指数基本没有发生变化，都在32.0-32.1之间。可见在0.5-2.0g添加量范围内，三氧化二铁改性蒙脱土与Sb2O3复配作为PVC的阻燃剂所起到的阻燃效果与三氧化二铁改性蒙脱土的添加量相关性不大。与表2中数据对比可知，在相同添加量下，三氧化二铁改性蒙脱土处理过的PVC比原蒙脱土处理过的PVC样品仍具有更高的氧指数。因此三氧化二铁改性蒙脱土可在较低的添加量与Sb2O3复配，且其阻燃效果比原蒙脱土显著。
经上述测试方法测试，所测得的实施例15的6组试验的氧指数具体如下表11所示：
表11加入三氧化二铁改性蒙脱土的烟密度
由表11中烟密度数据可以看出，当三氧化二铁改性蒙脱土添加量在0.5-2.0g之间时，样品的最大烟密度和烟密度等级均低于未经抑烟处理的PVC和单独添加Sb2O3的PVC样品。当三氧化二铁改性蒙脱土添加量为0.5g时，与未经抑烟处理的PVC样品和经过Sb2O3处理的样品相比，最大烟密度由100.00下降至96.57，降低了3.43％；烟密度等级由未经抑烟处理时的92.20和经过Sb2O3处理后的92.71下降至86.02，分别降低了6.70％和7.22％。表明改性后的三氧化二铁改性蒙脱土作为PVC的抑烟剂使用，在其添加量为0.5g时，可以使样品发烟量明显降低。
经上述测试方法测试，所测得的实施例15的6组试验的力学性能具体如下表12所示：
表12加入三氧化二铁改性蒙脱土的力学性能
从表12中力学性能数据可以看出，随着三氧化二铁改性蒙脱土的加入，样品的力学性能不断发生变化，拉伸强度呈先增大后减小的趋势，当其添加量在0.5-1.5g之间时，样品的拉伸强度均高于未处理的PVC及单独添加Sb2O3时样品的拉伸强度。当三氧化二铁改性蒙脱土的添加量为1.0g时，拉伸强度取得最大值12.85MPa，样品的断裂伸长率也达到最大值639.92％，拉伸屈服应力和弹性模量也在此添加量下达到最大值。说明在适量的添加量下，三氧化二铁改性蒙脱土的加入能稍微提高PVC样品的力学性能。
(4)锥形量热
锥形量热仪(CONE)是根据氧消耗原理为理论基础，用来测试样品燃烧性能的仪器。CONE能够同时测定出材料在实际燃烧过程中的多种参数，利用这些参数可以从不同方面对聚合物材料的燃烧性能进行评价。
本测试实验改性处理之后得到的氧化锌改性蒙脱土、氧化铜改性蒙脱土、三氧化二铁改性蒙脱土分别以1.5g的量与3组5.0g Sb2O3混合，作为阻燃剂，加入PVC中，阻燃剂和PVC的质量比为5:100，得到样品对各个样品进行锥形量热测试，另外对纯PVC、单独添加Sb2O3、添加原蒙脱土+Sb2O3的样品进行锥形量热(CONE)测试作为对比。
本实验具体按照ISO5660-1标准进行，锥形量热仪热辐射强度为50kW/m2，测试样品尺寸为100mm×100mm×3mm。
具体的，首先进行热释放速率HRR(KW/m2)测试：热释放速率是指单位面积的样品在燃烧时释放出热量的速率。通过CONE测试能够获得样品在燃烧过程中HRR随时间变化的曲线，纯PVC、单独添加Sb2O3的样品、添加原蒙脱土1.5g+Sb2O3样品、及氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的热释放速率实验结果见图2。样品热释放速率峰值及出现峰值时间见表13。
表13样品热释放速率峰值及出现峰值时间
由样品的热释放速率图可以得出各个样品热释放速率变化的各种参量，实验数据对比见表13，综合图2中数据得出：
(1)PVC/氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的热释放速率峰值仍比纯PVC降低，而且低于PVC/原蒙脱土+Sb2O3样品，略高于PVC/Sb2O3样品；且PVC/氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的热释放速率峰值(95.20kW/m2)比未经阻燃处理的PVC峰值(143.57kW/m2)降低了33.69％；比加入原蒙脱土+Sb2O3(降低27.46％)降低的多。说明氧化锌改性蒙脱土比原蒙脱土取得更好的阻燃效果。
(2)PVC/氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的热释放速率峰值出现时间仍比纯PVC发生后移，后移了66s，比原蒙脱土+Sb2O3(后移74s)稍微有所提前。
纯PVC、单独添加Sb2O3的样品、添加原蒙脱土+Sb2O31.5g样品、及氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的热释放总量实验结果见图3。由图3可以看出，PVC/氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的热释放总量比纯PVC和PVC/原蒙脱土+Sb2O3样品的热释放总量均大幅降低，跟PVC/Sb2O3变化趋势相似，且最终热释放总量低于PVC/Sb2O3样品，表明氧化锌改性蒙脱土的加入可增强Sb2O3的阻燃效果，从而大幅降低样品的热释放总量。
纯PVC、单独添加Sb2O3的样品、添加原蒙脱土+Sb2O3样品、及氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的产烟速率实验结果见图4。由图4可以看出，PVC/氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3样品的产烟速率比纯PVC、PVC/Sb2O3和PVC/原蒙脱土+Sb2O3样品的产烟速率均降低，表明氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3的加入减缓了样品烟气释放速率，起到良好的抑烟作用。
需要说明的是，氧化铜改性蒙脱土和三氧化二铁改性蒙脱土在抑烟方面具有和氧化锌改性蒙脱土相似的效果，在这里就不一一进行示例。
进一步需要说明的是，附图2-4中，PVC/ZnO-蒙脱土+Sb2O3指的是PVC/氧化锌改性蒙脱土+Sb2O3，PVC/CuO-蒙脱土+Sb2O3指的是PVC/氧化铜改性蒙脱土+Sb2O3，PVC/Fe2O3-蒙脱土+Sb2O3指的是PVC/三氧化二铁改性蒙脱土+Sb2O3。
由此可见，本发明提供的阻燃剂，降低阻燃PVC产品成本的同时取得良好的阻燃消烟效果；将改性蒙脱土作为PVC的阻燃消烟剂，使PVC产品具有良好的经济效益、普遍适用性和推广价值。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，其保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：
金属氧化物改性蒙脱土1-4份，Sb2O3 10份；
所述金属氧化物改性蒙脱土选自氧化锌改性蒙脱土、氧化铜改性蒙脱土、三氧化二铁改性蒙脱土中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：
氧化锌改性蒙脱土3份，Sb2O3 10份。
3.根据权利要求1所述的金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：
氧化铜改性蒙脱土3份，Sb2O3 10份。
4.根据权利要求1所述的金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：
三氧化二铁改性蒙脱土1份，Sb2O3 10份。
5.根据权利要求1所述的金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：称取一定量的蒙脱土进行预处理，在500℃干燥3h，粉碎并过120目筛，备用；
S2：称取一定量的金属硝酸盐固体，加适量水溶解后，加入经过预处理的蒙脱土，所述金属硝酸盐固体与经过预处理的蒙脱土的质量比为0.8-1.2：1，搅拌2小时，后用干燥箱在120℃空气中干燥，用马弗炉在350℃下分解活化3小时，取出球磨，过120目筛，即得金属氧化物改性蒙脱土；
S3：分别称取1-4份金属氧化物改性蒙脱土、10份Sb2O3，将所述金属氧化物改性蒙脱土和所述Sb2O3充分混合，即得所述金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂。
6.一种阻燃材料，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：
PVC树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯40份、稳定剂4份、润滑剂0.5份、PVC阻燃剂5-10份；
所述PVC阻燃剂为权利要求1所述的金属氧化物改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂。
7.根据权利要求6所述的阻燃材料，其特征在于，所述稳定剂由质量比为1:1的二盐基亚磷酸铅和三盐基硫酸铅组成。
8.根据权利要求6所述的阻燃材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌。
9.根据权利要求6所述的阻燃材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
按比例分别称取PVC树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯40份、稳定剂4份、润滑剂0.5份、PVC阻燃剂5-10份，将PVC树脂、邻苯二甲酸二辛酯、稳定剂、润滑剂、PVC阻燃剂混合搅拌均匀，用混炼机在155-160℃下混炼10min，然后移入平板硫化机在160-170℃，10-12MPa压力下热压5-8min，取出自然冷却，即得所述阻燃材料。
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