CN107459737A - 低烟阻燃pvc弹性体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

低烟阻燃PVC弹性料及其生产方法，涉及高分子复合材料的配方及制备方法。它的原料配方包括下列组分：PVC树脂、增韧剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂和颜料，其重量比分别为：100︰5～25︰40～90︰4～8︰1.5～3.5︰30～60︰5～15：0.3～1.0；将PVC树脂在捏合机中混合至70℃～80℃，再将一定量的上述其它助剂加入继续混合，直至混合物料的温度达到85℃～95℃后出料；将混合物料送入到冷却搅拌器中冷却至40℃～50℃；再将物料置于锥形双螺杆挤出机中，在挤出温度为130℃～170℃的条件下挤出，造粒制得低烟阻燃PVC弹性料。本发明制备的专用料可用于电梯平衡补偿链包覆护套料，其外观、韧性，耐热老化性，热稳定均较好，且低烟阻燃效果好。

Description

低烟阻燃PVC弹性体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料的制备技术，具体涉及一种电梯平衡补偿链护套用低烟阻燃PVC弹性体专用料的制备方法。
背景技术
随着高层建筑不断涌现，电梯用量成倍快速增长。电梯平衡补偿链是一种保持电梯升降过程平稳运行的一种重要安全部件。电梯平衡补偿链是由专用电焊锚链和外裹复合材料组成，为保证电梯平衡补偿链在运行过程中减少摩擦噪声、平稳，电梯平衡补偿链须采用具有一定弹性的聚合物材料作为外裹的护套。具有弹性的聚合物种类很多，包括各种热塑性弹性体和橡胶。由于PVC来源广，价廉，力学性能优越，成型加工方便，通过改性可以制得PVC热塑性弹性体。由于目前通常生产的PVC热塑性弹性体中含有大量增塑剂，其阻燃性差，且燃烧过程中产生浓烟，这些浓烟中含有大量有毒有害气体(如一氧化碳、苯类、氯化氢等)，因此对其抑烟阻燃非常重要。
发明内容
本发明目的在于提出一种能克服现有技术现状、具有低烟阻燃性的PVC弹性料。本发明由PVC树脂、增韧剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂和颜料组成；所述PVC树脂、增韧剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂和颜料的重量比为100︰5～25︰40～90︰4～8：1.5～3.5︰30～60︰5～15：0.3～1.0；其中，所述增韧剂为含氯量为34～36％的氯化聚乙烯；所述增塑剂为由邻苯二甲酸二辛酯和磷酸二苯一辛酯以5～10∶1的重量比混合组成的混合增塑剂，所述热稳定剂为无毒液体钙锌稳定剂；所述润滑剂为硬脂酸或分子量为1000～5000的聚乙烯蜡；所述阻燃剂为平均粒径为5-80微米的改性水滑石；所述抑烟剂为硼酸锌；所述颜料为高色素炭黑。本发明采用了具有抑烟阻燃功能的三种原料，一种是磷酸二苯一辛酯增塑剂，另一种是微米级水滑石阻燃剂，最后是硼酸锌。磷酸二苯一辛酯、微米级水滑石、硼酸锌在PVC弹性体中具有良好的阻燃协同作用，同时可以降低火灾中PVC弹性体产生的浓烟和有害气体，由该粒料生产的电梯平衡补偿链护套具有良好的抑烟阻燃性，还具有热稳定性好、成本低、易挤出成型加工等特点。
本发明另一目的是提出低烟阻燃PVC弹性料的生产方法。
包括以下步骤：
1)将PVC树脂置于转速为800转/分钟～1000转/分钟的捏合机中混合至70℃～80℃，再将稳定剂和增塑剂加入后继续混合，然后将增韧剂、润滑剂、颜料以及无卤阻燃剂加入继续混合，直至混合物料的温度达到85℃～95℃后出料；
2)将混合物料送入到冷却搅拌器中冷却至40℃～50℃；
3)将冷却后的混合物料置于锥形双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机按照物料经过的先后次序分为四个加热区和挤出模头，所述四个加热区的加热温度依次为：T1＝90℃～110℃，T2＝110℃～130℃，T3＝130℃～150℃，T4＝150℃～170℃，挤出模头的温度为T＝140℃～160℃。投料时，所述PVC树脂、增韧剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂和颜料的重量比为100︰5～25︰40～90︰4～8︰1.5～3.5︰30～60：5～15：0.3～1.0；所述增韧剂为含氯量为34～36％的氯化聚乙烯；所述增塑剂为由邻苯二甲酸二辛酯和磷酸二苯一辛酯5～10∶1的重量比混合组成的混合增塑剂；所述热稳定剂为无毒液体钙锌稳定剂；所述润滑剂为硬脂酸或分子量为1000～5000的聚乙烯蜡；所述阻燃剂为平均粒径为5-80微米的改性水滑石；所述抑烟剂为硼酸锌；所述颜料为高色素炭黑。
本发明具有积极的效果：
(1)本发明采用邻苯二甲酸二辛酯与磷酸二苯一辛酯在电梯平衡补偿链护套用无卤阻燃PVC弹性体专用料中形成复合增塑体系，一方面提高PVC弹性体的耐低温性，更重要的是磷酸二苯一辛酯还具有协同阻燃效果，(2)本发明的阻燃剂中偶联剂的重量只占微米级水滑石的1％～4％，降低了生产成本，易于挤出成型加工。(3)本发明采用水滑石、硼酸锌作抑烟阻燃剂，水滑石热分解可产生水、二氧化碳起到吸热和稀释可燃性气体作用，而生成的氧化铝，氧化镁及三氧化二硼起到抑制余晖的作用，分解产生的锌化合物则具有成炭作用，有利于该专用料抑烟阻燃。(4)由本发明的粒料生产的电梯平衡补偿链护套外观好、韧性好，耐热老化性好(80℃，168小时拉伸强度变化率小于20％)，热稳定高(200℃热稳定时间大于60分钟)，抑烟阻燃效果好(氧指数大于34％，材料烟密度等级(SDR)低于78)。本发明所述平均粒径为5～80微米的改性水滑石的制备方法是：将去离子水、平均粒径为5～80微米的水滑石与硅烷偶联剂按照200：100∶1～4的重量置于转速为80转/分钟～100转/分钟的反应釜中，调节PH至4，升温至70℃，反应2小时后抽滤、水洗，干燥至恒重。测得改性水滑石活化指数大于90％。所述的硅烷偶联剂的分子结构式为Y-Si-(OR)3，其中的OR基团为烷氧基，Y基团为有机官能基团，所述有机官能基团为氨基、或者甲基丙酰氧基、或者乙烯基。
具体实施方式
实施例1：
本实施例的电梯平衡补偿链护套用低烟阻燃PVC弹性体专用料是由PVC树脂和其它添加剂所组成的共混体系。添加剂包括增韧剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂和颜料。增塑剂有两种，第一种是邻苯二甲酸二辛酯，第二种是磷酸二苯一辛酯，邻苯二甲酸二辛酯和磷酸二苯一辛酯以5～10∶1的重量比混合组成混合增塑剂。在239kg的电梯平衡补偿链护套用PVC弹性体专用料中，各成分及含量如下：PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯12kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯50kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.5kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石50kg，抑烟剂硼酸锌6.2kg。
制备方法为：①制备改性微米级水滑石：称取100kg的粉状微米级水滑石与2.0kg的液态的硅烷偶联剂，将去离子水，微米级水滑石与硅烷偶联剂倒入转速为80转/分钟～100转/分钟的反应釜中，调节PH至4，升温至70℃，反应2小时后抽滤、水洗，干燥至恒重。测得活化指数为91％。即得到经硅烷偶联剂处理的微米级水滑石，从该改性微米级水滑石中称取50kg，待用。以上粉状微米级水滑石是指平均粒径在5～80微米。硅烷偶联剂是曲阜晨光化工有限公司制造的牌号为KH-570的硅烷偶联剂。经硅烷偶联剂处理的微米级水滑石还具有良好的加工流动性。
②称取100kg的S-1300型PVC树脂、12kg的增韧剂氯化聚乙烯、7kg的液体钙-锌稳定剂、50kg的邻苯二甲酸二辛酯、10kg的磷酸二苯一辛酯、50kg的改性微米级水滑石、6.2kg抑烟剂硼酸锌、3.5kg硬脂酸锌、0.3kg的炭黑，待用。
③先将称取的S-1300型PVC树脂倒入转速为900转/分钟高速捏合机中混合，因高速搅拌产生的摩擦热使物料温度升高至75℃，再将液体钙-锌稳定剂、邻苯二甲酸二辛酯和磷酸二苯一辛酯倒入转速为900转/分钟高速混合机中继续混合，接着将称取的氯化聚乙烯、硬脂酸锌、硼酸锌、炭黑以及改性微米级水滑石倒入转速为900转/分钟高速混合机中继续混合，直至因高速搅拌产生的摩擦热使物料温度达到90℃后出料，将物料送入到冷却搅拌器中冷却至40℃。
④将物料送入已经加热至设定温度的到双螺杆挤出机中，混合物料在经过双螺杆挤出机的过程中，一方面受热而逐渐软化而成为熔融状态，另一方面在运动中各种成分进一步均匀混合，挤出的同时采用热切方式造粒(粒径约为2mm～3mm)即得到电梯平衡补偿链护套用低烟阻燃PVC弹性体专用料；所设定的挤出模头温度T模＝140℃。双螺杆挤出机按照物料经过的先后次序分为4个加热区和挤出模头，所设定的各个加热区的加热温度依次为：T1＝90℃～110℃，T2＝110℃～130℃，T3＝130℃～150℃，T4＝150℃～170℃，挤出模头的温度为T＝140℃～160℃。将本发明形成的专用料制成电梯平衡补偿链护套，其性能测试，见表1。
实施例2：
本实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：在239kg的电梯平衡补偿链护套用无卤阻燃PVC弹性体专用料中，各成分以及相应的含量如下：PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯15kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯45kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.5kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石50kg，抑烟剂硼酸锌8.2kg。
步骤②中，称取的各种原料的重量与上述各成分的含量相对应，PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯15kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯45kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.5kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石50kg，抑烟剂硼酸锌8.2kg。待用。同样按照步骤③④制备电梯平衡补偿链护套用低烟阻燃PVC弹性体专用料，将本发明形成的专用料制成电梯平衡补偿链护套，其性能测试见表1。
实施例3：
本实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：在239kg的电梯平衡补偿链护套用无卤阻燃PVC弹性体专用料中，各成分以及相应的含量如下：PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯15kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯45kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.5kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石45kg，13.2kg抑烟剂硼酸锌。
步骤②中，称取的各种原料的重量与上述各成分的含量相对应，PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯15kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯45kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.5kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石45kg，13.2kg抑烟剂硼酸锌。待用。同样按照步骤③④制备电梯平衡补偿链护套用低烟阻燃PVC弹性体专用料，将本发明形成的专用料制成电梯平衡补偿链护套，其性能测试见表1。
实施例4：
本实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：在266kg的电梯平衡补偿链护套用无卤阻燃PVC弹性体专用料中，各成分以及相应的含量如下：PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯17kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯60kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.7kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石60kg，抑烟剂硼酸锌8.0kg。
步骤②中，称取的各种原料的重量与上述各成分的含量相对应，PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯17kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯60kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.7kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石60kg，抑烟剂硼酸锌8.0kg。待用。同样按照步骤③④制备电梯平衡补偿链护套用低烟阻燃PVC弹性体专用料，将本发明形成的专用料制成电梯平衡补偿链护套，其性能测试见表1。
实施例5：
本实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：在272kg的电梯平衡补偿链护套用无卤阻燃PVC弹性体专用料中，各成分以及相应的含量如下：PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯13kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯65kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.7kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石65kg，抑烟剂硼酸锌8.0kg。
步骤②中，称取的各种原料的重量与上述各成分的含量相对应，PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯13kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯65kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.7kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石65kg，抑烟剂硼酸锌8.0kg。待用。同样按照步骤③④制备电梯平衡补偿链护套用低烟阻燃PVC弹性体专用料，将本发明形成的专用料制成电梯平衡补偿链护套，其性能测试见表1。
实施例6：
本实施例的其余部分与实施例1相同，不同之处在于：在277kg的电梯平衡补偿链护套用无卤阻燃PVC弹性体专用料中，各成分以及相应的含量如下：PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯13kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯70kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.7kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石65kg，抑烟剂硼酸锌8.0kg。
步骤②中，称取的各种原料的重量与上述各成分的含量相对应，PVC树脂100kg，增韧剂氯化聚乙烯13kg，热稳定剂无毒液体钙-锌稳定剂7kg，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯70kg，磷酸二苯异一辛酯10kg，润滑剂硬脂酸锌3.7kg，颜料炭黑0.3kg，阻燃剂改性微米级水滑石65kg，抑烟剂硼酸锌8.0kg。同样按照步骤③④制备电梯平衡补偿链护套用低烟阻燃PVC弹性体专用料，将本发明形成的专用料制成电梯平衡补偿链护套，其性能测试见表1。
表1，
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.低烟阻燃PVC弹性料，其特征在于所述PVC树脂、增韧剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂和颜料的重量比为100︰5～25︰40～90︰4～8︰1.5～3.5︰30～60︰5～15：0.3～1.0；其中，所述增韧剂为含氯量为34～36％的氯化聚乙烯；所述增塑剂为由邻苯二甲酸二辛酯和磷酸二苯一辛酯以5～10∶1的重量比混合组成的混合增塑剂；所述热稳定剂为无毒液体钙锌稳定剂；所述润滑剂为硬脂酸或分子量为1000～5000的聚乙烯蜡；所述阻燃剂为平均粒径为5-80微米的改性水滑石；所述抑烟剂为硼酸锌、所述颜料为高色素炭黑。
2.一种如权利要求1所述低烟阻燃PVC弹性料的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将PVC树脂置于转速为800转/分钟～1000转/分钟的捏合机中混合至70℃～80℃，再将稳定剂和增塑剂加入后继续混合，然后将增韧剂、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂及颜料加入继续混合，直至混合物料的温度达到85℃～95℃后出料。
2)将混合物料送入到冷却搅拌器中冷却至40℃～50℃。
3)将冷却后的混合物料置于双螺杆挤出机中，在挤出模头温度为130℃～170℃的条件下挤出造粒，得到低烟阻燃PVC弹性料。
3.根据权利要求2所述低烟阻燃PVC弹性料的生产方法，其特征在于本发明所述平均粒径为5～80微米的改性水滑石的制备方法是：将去离子水、平均粒径为5-80微米的水滑石与硅烷偶联剂按照200：100∶1～4的重量置于转速为80转/分钟～100转/分钟的反应釜中，调节PH至4，升温至70℃，反应2小时后抽滤、水洗，干燥至恒重。测得改性水滑石活化指数大于90％。所述的硅烷偶联剂的分子结构式为Y-Si-(OR)3，其中的OR基团为烷氧基，Y基团为有机官能基团，所述有机官能基团为氨基、或者甲基丙酰氧基、或者乙烯基。
4.根据权利要求2或3所述低烟阻燃PVC弹性料的生产方法，其特征在于双螺杆挤出机按照物料经过的先后次序分为四个加热区和一个挤出模头，所述4个加热区的加热温度依次为：T1＝90℃～110℃，T2＝110℃～130℃，T3＝130℃～150℃，T4＝150℃～170℃，挤出模头的温度为T＝140℃～160℃。
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