CN108929498A - 一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟pvc及制备方法 - Google Patents

一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟pvc及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC及制备方法，其配方由一定比例的PVC树脂、稳定剂、增塑剂、增韧剂、润滑剂、填料和阻燃抑烟剂，构成，其制备步骤为：A、配料通过高混机混合均匀；B、混合物通过开炼机混炼3~5 min；C、混炼物通过热压机在175~190 oC的温度下，预压2~4 min，热压3~6 min，获得PVC预制样；D、预制样通过平板硫化机冷却至室温，制备得到PVC样板。本发明的生产工艺简单，阻燃抑烟效果显著，可以使PVC的极限氧指数(LOI)高达58.2、烟密度等级(SDR)低至56.6，总释放热(THR)39.3 kJ/mol，能极大程度地降低火灾后产生的损失。

Description

一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC及制备方法
技术领域
本发明属于提升PVC产品燃烧性能的领域，更具体涉及一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，同时还涉及一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC的制备方法，此发明适用于PVC各类产品制件，如PVC板材、PVC建材以及PVC电缆料等。
背景技术
PVC的模量与强度均位于通用塑料之首，其优异的机械性能、耐腐蚀性能以及电绝缘性能，加之其生产成本低廉，使其广泛地应用于电气、建筑、玩具及汽车等领域。虽然PVC具有较高的氯含量(56.8％)，使其极限氧指数的范围高达46～49，具有优异的阻燃性能，但是增塑剂的加入极大地削弱了PVC的阻燃性能，且燃烧时释放大量的黑烟。因此，阻燃与抑烟是PVC广泛使用的症结所在。目前常规的阻燃抑烟PVC是通过添加阻燃剂来制备的，而常用的阻燃剂有氢氧化镁、聚磷酸铵以及三氧化二锑等，这些阻燃剂分别具有作用效率低、热稳定性差，环境污染大以及毒性强等缺点，为了解决这些问题，需要开发新的阻燃抑烟剂，进一步对PVC材料的阻燃抑烟性能进行改善。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，配方合理，使用方便，聚氨基环三磷腈含有大量的氮、磷阻燃元素，阻燃效果优异，且其分子量较高，热稳定性能良好；使之与三氧化钼、硼酸锌复配使用于PVC，具有生产工艺简单，兼具阻燃与抑烟效果，且协同效果显著，可以使PVC的极限氧指数高达58.2、烟密度等级低至56.6，总释放热39.3kJ/mol，能极大程度的降低火灾后产生的损失。
本发明的另一个目的是在于提供了一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC的制备方法，方法易行，操作简便，聚氨基环三磷腈含有大量的氮、磷阻燃元素，阻燃效果优异，且其分子量较高，热稳定性能良好；使之与三氧化钼、硼酸锌复配使用于PVC，具有生产工艺简单，兼具阻燃与抑烟效果，且协同效果显著，能极大程度的降低火灾后产生的损失。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，它由以下质量份的原料制成：
所述的稳定剂为稀土复合稳定剂、钙锌稳定剂其中的一种或二种的任意混合；
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；
所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯、丁二烯以及苯乙烯共聚物(MBS)为其中的任一种；
所述的润滑剂为聚乙烯蜡与硬脂酸；
所述的填料为碳酸钙；
所述的阻燃抑烟剂为三氧化钼、硼酸锌、聚氨基环三磷腈其中的任意一种或二种或三种，在环境温度40～50℃，高混机转速600～800r/min条件下混合4～8min制备而成，获得一种阻燃抑烟剂；
所述的聚氨基环三磷腈为采用氨基取代度高于88％的氨基环三磷腈，在反应环境pH值为9～11，反应温度为170～190℃条件下缩聚而成；
所述的氨基环三磷腈是将六氯环三磷腈与氨基钠通过四氢呋喃溶剂溶解，在环境温度为50～60℃的条件下不断搅拌并发生取代反应制备。
一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，它由以下质量份的原料制成(优选范围)：
其中阻燃抑烟剂的组分为：
三氧化钼 1～5份
硼酸锌 6～8份
聚氨基环三磷腈 2～5份。
一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，它由以下质量份的原料制成(最好范围)：
其中阻燃抑烟剂的组分为：
三氧化钼 1.5～2.5份
硼酸锌 5～6份
聚氨基环三磷腈 2.5～3.5份。
一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，它由以下质量份的原料制成(具体值)：
其中阻燃抑烟剂的组分为：
三氧化钼 2.15份
硼酸锌 5份
聚氨基环三磷腈 2.85份。
一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC的制备方法，其步骤是：
A、将PVC树脂、稳定剂、增塑剂、增韧剂、润滑剂、填料、阻燃抑烟剂：阻燃抑烟剂为三氧化钼、硼酸锌、聚氨基环三磷腈其中的一种或一至三种按一定比例混合后，通过高混机在300～500r/min转速下混合3～6min，将原料混合均匀，获得一种混合物；
B、将制备的一种混合物通过开炼机在150～165℃的温度下，混炼3～5min；
C、再通过热压机，在175～190℃的温度下，预压2～4min，热压3～6min，获得PVC预制样；
D、最后在平板硫化机中冷却至室温(20－25℃，以下相同)，制备得到PVC样板。
目前，PVC具有较高的氯含量(56.8％)，使其极限氧指数的范围高达46～49，具有优异的阻燃性能，但是增塑剂的加入极大地削弱了PVC的阻燃性能，且燃烧时释放大量的黑烟。本方法简单易行，对设备要求较低，同时生产的产品兼具阻燃和抑烟效果，可以进行推广使用。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
本发明的目的是在于提供了一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，配方合理，使用方便，聚氨基环三磷腈含有大量的氮、磷阻燃元素，阻燃效果优异，且其分子量较高，热稳定性能良好；使之与三氧化钼、硼酸锌复配使用于PVC，具有生产工艺简单，兼具阻燃与抑烟效果，且协同效果显著，可以使PVC的极限氧指数高达58.2、烟密度等级低至56.6，总释放热39.3kJ/mol，能极大程度地降低火灾后产生的损失。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步说明。
对比例1：
一种阻燃抑烟PVC，它由以下质量份的原料制成：
一种阻燃抑烟PVC的制备方法，其步骤是：
A、将PVC树脂、稳定剂、增塑剂、增韧剂、润滑剂、填料按一定比例混合后，通过高混机在低速下混合3或4或5或6min，将原料混合均匀，获得一种混合物；
B、将制备的一种混合物通过开炼机在150～165℃的温度下，混炼3～5min；
C、再通过热压机，在175～190℃的温度下，预压2～4min，热压3～6min，获得PVC预制样；
D、最后在平板硫化机中冷却至室温，制备得到PVC样板。
实验测得该配方的PVC的LOI为44.7，SDR为96.4，THR为55.9kJ/mol。
实施例1：
一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，它由以下质量份的原料制成：
其中阻燃抑烟剂的组分为：
三氧化钼 3份
硼酸锌 7份，
一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC的制备方法，其步骤是：
A、将PVC树脂、稳定剂、增塑剂、增韧剂、润滑剂、填料、阻燃抑烟剂，阻燃抑烟剂中三氧化钼、硼酸锌、聚氨基环三磷腈按一定比例混合后，通过高混机在低速下混合3～6min，将原料混合均匀，获得一种混合物；
B、将制备的一种混合物通过开炼机在150～165℃的温度下，混炼3～5min；
C、再通过热压机，在175～190℃的温度下，预压2～4min，热压3～6min，获得PVC预制样；
D、最后在平板硫化机中冷却至室温，制备得到PVC样板。
实验测得该配方的PVC的LOI为42.5，SDR为59.7，THR为58.8kJ/mol。
实施例2：
一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，它由以下质量份的原料制成：
其中阻燃抑烟剂的组分为：
三氧化钼 2.15份
硼酸锌 5份
聚氨基环三磷腈 2.85份，
按上述配方配料，其制备步骤与实施例1相同。
实验测得该配方的PVC的LOI为58.2，SDR为56.6，THR为39.3kJ/mol。
三组实施例对比结果如下表：
实施例 极限氧指数LOI 烟密度等级SDR 总释放热THR
对比例1 44.7 96.4 55.9kJ/mol
实施例1 42.5 59.7 58.8kJ/mol
实施例2 58.2 56.6 39.3kJ/mol
由表中结果可知：相比空白组(对比例1)，三氧化钼与硼酸锌的加入使LOI降低2.2，SDR降低36.7，THR升高2.9kJ/mol；而三氧化钼、硼酸锌及聚氨基环三磷腈复配阻燃抑烟剂的加入，LOI升高13.5，SDR降低39.8，THR降低16.6kJ/mol。显然，聚氨基环三磷腈的加入能有效的改善PVC的阻燃与抑烟性能。
以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其他实施例，亦均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，它由以下质量份的原料制成：
原料 质量份
PVC树脂 100份
稳定剂 3～7份
增塑剂 6～13份
增韧剂 20～30份
润滑剂 1～5份
填料 8～17份
阻燃抑烟剂 8-20份
所述的稳定剂为稀土复合稳定剂、钙锌稳定剂其中的一种或二种的任意混合；
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；
所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯、丁二烯以及苯乙烯共聚物其中的一种；
所述的润滑剂为聚乙烯蜡与硬脂酸；
所述的填料为碳酸钙；
所述的阻燃抑烟剂为三氧化钼、硼酸锌、聚氨基环三磷腈其中的任意一种或二种或三种，在环境温度40~50 oC，高混机转速600~ 800 r/min条件下混合4~8 min制备而成，获得一种阻燃抑烟剂；
所述的聚氨基环三磷腈为采用氨基取代度高于88%的氨基环三磷腈，在反应环境pH值为9~11，反应温度为170~190 oC条件下缩聚而成；
所述的氨基环三磷腈是将六氯环三磷腈与氨基钠通过四氢呋喃溶剂溶解，在环境温度为50~60 oC的条件下不断搅拌并发生取代反应制备。
2.根据权利要求1所述的一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，其特征在于：
原料 质量份
PVC树脂 100份
稳定剂 3～6份
增塑剂 7～12份
增韧剂 20～25份
润滑剂 2～4份
填料 9～16份
阻燃抑烟剂 9～18份
其中阻燃抑烟剂的组分为：
三氧化钼 1～5份
硼酸锌 6～8份
聚氨基环三磷腈 2～5份。
3.根据权利要求1所述的一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，其特征在于：
原料 质量份
PVC树脂 100份
稳定剂 3～5份
增塑剂 8～11份
增韧剂 22～24份
润滑剂 3～4份
填料 10～15份
阻燃抑烟剂 9～12份
其中阻燃抑烟剂的组分为：
三氧化钼 1.5～2.5份
硼酸锌 5～6份
聚氨基环三磷腈 2.5～3.5份。
4.根据权利要求1所述的一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC，其特征在于：
原料 质量份
PVC树脂 100份
稳定剂 4份
增塑剂 10份
增韧剂 22份
润滑剂 4份
填料 15份
阻燃抑烟剂 10份
其中阻燃抑烟剂的组分为：
三氧化钼 2.15份
硼酸锌 5份
聚氨基环三磷腈 2.85份。
5.根据权利要求1所述的一种聚氨基环三磷腈增效阻燃抑烟PVC制备方法，其步骤如下：
A、将PVC树脂、稳定剂、增塑剂、增韧剂、润滑剂、填料、阻燃抑烟剂：阻燃抑烟剂为三氧化钼、硼酸锌、聚氨基环三磷腈其中的一种或一至三种按一定比例混合后，通过高混机在300~500 r/min转速下混合3~6 min，将原料混合均匀，获得一种混合物；
B、将制备的一种混合物通过开炼机在150~165 oC的温度下，混炼3~5 min；
C、再通过热压机在175~190 oC的温度下，预压2~4 min，热压3~6 min，获得PVC预制样；
D、最后在平板硫化机中冷却至室温，制备得到PVC样板。
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