CN109206790A - 一种阻燃增韧塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种阻燃增韧塑料及其制备方法。一种阻燃增韧塑料，包括下列重量份的组分：聚氯乙烯原料70‑80份、聚氨酯10‑20份、聚醋酸乙烯酯10‑20份、复合增韧剂1‑2份、陶瓷粉1‑2份、滑石粉1‑2份、聚四氟乙烯2‑3份、复合阻燃剂10‑20份。与现有塑料相比，本发明具有良好的阻燃功能，阻燃效果较好，并且不影响塑料的机械强度，持久性好，使塑料具有长期阻燃性；本发明制备工艺简单，产品成本低，产品的综合性能较优异；本发明力学性能优良，具有优异的韧性。

Description

一种阻燃增韧塑料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种阻燃增韧塑料及其制备方法。
背景技术
随着科技和经济的不断发展，塑料在日常生活中起到越来越重要的作用。塑料易燃烧，且燃烧速度快，会产生大量有毒气体。在火灾中因窒息和烟气中毒造成的人员伤亡较为惨重。因此塑料在燃烧时产生大量的烟雾，不仅极度污染环境，而且给人身造成很大安全隐患。
此外，在塑料的加工和使用时往往加入大量的阻燃剂。阻燃剂最初在美国使用，20世纪60年代后用量剧增，消耗最多的塑料品种是聚氯乙烯。对于增塑剂与阻燃剂的选择，是一个非常复杂的过程，必须综合考虑各项因素。因此，对聚氯乙烯的阻燃剂阻燃效果的研究引起人们极大的关注。
另外，聚氯乙烯具有阻燃、耐腐蚀、绝缘、耐磨损、价格低廉等优良性能，应用领域广泛。但聚氯乙烯在室温及低温下的韧性较差，且具有缺口敏感性，受外力冲击时易脆裂，这一缺点严重限制了聚氯乙烯的进一步发展和广泛应用，难以用作建材或者结构材料，因此对聚氯乙烯的增韧改性研究，也一直是众多研究者和厂家追求的目标。
发明内容
为了克服现有技术涂料中聚氯乙烯的阻燃剂的阻燃效果的缺陷，本发明提供了一种阻燃增韧塑料。
一种阻燃增韧塑料，包括下列重量份的组分：聚氯乙烯原料70-80份、聚氨酯10-20份、聚醋酸乙烯酯10-20份、复合增韧剂1-2份、陶瓷粉1-2份、滑石粉1-2份、聚四氟乙烯2-3份、复合阻燃剂10-20份。
具体地，所述复合增韧剂是聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙的复合增韧剂。应用聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙复合增韧剂时，使得阻燃增韧塑料具有优异的韧性。其增韧机理是由于纳米碳酸钙的尺寸小，比表面积大，则纳米碳酸钙粒子与聚氯乙烯原料接触面积大，纳米碳酸钙粒子存在产生应力集中效应，引发塑料产生微开裂，吸收一定的变形功，由于聚丙烯酸酯的加入，可以有效提高塑料缺口冲击强度，并且表现出很好的低温耐冲击性。因此聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙复合增韧剂作用结果是会使塑料的冲击强度，拉伸轻度均有所提高，具有优异的增韧作用。
具体地，在所述聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙的复合增韧剂中，聚丙烯酸酯与纳米碳酸钙的重量份数比是1:1-1.5。
具体地，所述复合阻燃剂是纳米碳酸钙/二氧化硅的复合材料，其中二氧化硅与纳米碳酸钙的重量份数比是2:1-1.5。
具体地，所述复合阻燃剂是纳米碳酸钙/二氧化硅的复合材料，其中二氧化硅与纳米碳酸钙的重量份数比是2:1.2。使用纳米碳酸钙/二氧化硅的复合材料，一方面提高阻燃增韧塑料的耐酸性能、耐腐蚀性，另一方面有效提高塑料的拉伸能力与撕裂性能。
具体地，所述复合阻燃剂是三氧化二锑/溴化聚苯乙烯的复合阻燃剂，其中三氧化二锑与溴化聚苯乙烯的重量份数比是1:2-4。高分子溴化聚苯乙烯协同三氧化二锑作为复合阻燃剂，对阻燃增韧塑料具有良好的阻燃效果，垂直燃烧级别(UL-94)达V0级。
具体地，所述复合阻燃剂是三氧化二锑/溴化聚苯乙烯的复合阻燃剂，其中三氧化二锑与溴化聚苯乙烯的重量份数比是1:3。三氧化二锑是阻燃剂，在塑料中单独使用效果一般，当三氧化二锑与溴化聚苯乙烯并用时，产生卤锑协同效应，其阻燃效果比溴化聚苯乙烯好得多，能显著提高阻燃效果。
具体地，所述复合阻燃剂是纳米碱式碳酸钠铝阻燃剂。纳米碱式碳酸钠铝阻燃剂不仅具有阻燃效果，而且无毒，比较环保。另外纳米碱式碳酸钠铝阻燃剂价格相对低廉，还具有填充作用。
另外，本发明还提供了一种阻燃增韧塑料的制备方法，包括如下步骤：首先将聚氯乙烯原料、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、复合增韧剂、陶瓷粉、滑石粉、聚四氟乙烯、复合阻燃剂混合搅拌均匀，然后将温度升至120-150℃，继续搅拌，搅拌速度为100-160r/min，搅拌时间为30-40min，然后通过模具将塑料挤压成型。
本发明的有益效果：(1)与现有塑料相比，本发明阻燃效果较好，垂直燃烧级别(UL-94)达V0级。且在不影响塑料的机械强度情况下，持久性良好，使塑料具有长期阻燃性；(2)本发明的制备工艺简单，产品成本低，产品的综合性能较优异；(3)本发明的塑料力学性能优良，冲击强度，拉伸轻度均有所提高，具有优异的韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种阻燃增韧塑料包括以下重量份的组分：聚氯乙烯原料70份、聚氨酯10份、聚醋酸乙烯酯10份、聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙的复合增韧剂1份、陶瓷粉1份、滑石粉1份、聚四氟乙烯2份、纳米碳酸钙/二氧化硅的复合材料10份。其中，聚丙烯酸酯与纳米碳酸钙的重量份数比是1:1，二氧化硅与纳米碳酸钙的重量份数比是2:1。
根据实施例1中阻燃增韧塑料重量份的组分，一种阻燃增韧塑料的制备方法，包括如下步骤：首先将聚氯乙烯原料、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙的复合增韧剂、陶瓷粉、滑石粉、聚四氟乙烯、纳米碳酸钙/二氧化硅的复合材料混合搅拌均匀，然后将温度升至120℃，继续搅拌，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为30min，然后通过模具将塑料挤压成型。
本实施例1制备的阻燃增韧塑料的主要性能如下：
特征参数 测试标准 性能指标 测试数据
拉伸强度MPa GB/T1040-2006 / 48
断裂伸长率％ GB/T1040-2006 / 56
氧指数％ GB/T 2406-1993 / 62
冲击强度J/m GB/T1043-2008 / 132
弯曲强度MPa GB/T 9341-2000 / 50
垂直燃烧级别 UL-94 / V0
本实施例制备的阻燃增韧塑料的阻燃效果较好，力学性能优良，冲击强度，拉伸轻度均有所提高，具有优异的韧性，产品的综合性能较优异。
实施例2
本实施例2的阻燃增韧塑料的组分包括以下原料：聚氯乙烯原料75份、聚氨酯15份、聚醋酸乙烯酯15份、聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙的复合增韧剂1.5份、陶瓷粉1.5份、滑石粉1.5份、聚四氟乙烯2.5份、纳米碳酸钙/二氧化硅的复合材料15份。其中，聚丙烯酸酯与纳米碳酸钙的重量份数比是1:1.2，二氧化硅与纳米碳酸钙的重量份数比是2:1.2。
根据实施例2中阻燃增韧塑料重量份的组分，一种阻燃增韧塑料的制备方法，包括如下步骤：首先将聚氯乙烯原料、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙的复合增韧剂、陶瓷粉、滑石粉、聚四氟乙烯、纳米碳酸钙/二氧化硅的复合材料混合搅拌均匀，然后将温度升至130℃，继续搅拌，搅拌速度为130r/min，搅拌时间为35min，然后通过模具将塑料挤压成型。
本实施例2制备的阻燃增韧塑料的主要性能如下：
特征参数 测试标准 性能指标 测试数据
拉伸强度MPa GB/T1040-2006 / 60
断裂伸长率％ GB/T1040-2006 / 58
氧指数％ GB/T 2406-1993 / 64
冲击强度J/m GB/T1043-2008 / 138
弯曲强度MPa GB/T 9341-2000 / 55
垂直燃烧级别 UL-94 / V0
本实施例制备的阻燃增韧塑料的阻燃效果较好，力学性能优良，冲击强度，拉伸轻度均有所提高，具有优异的韧性，产品的综合性能较优异。
实施例3
本实施例3的阻燃增韧塑料的组分包括以下原料：聚氯乙烯原料80份、聚氨酯20份、聚醋酸乙烯酯20份、聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙的复合增韧剂2份、陶瓷粉2份、滑石粉2份、聚四氟乙烯3份、纳米碳酸钙/二氧化硅的复合材料20份。其中，聚丙烯酸酯与纳米碳酸钙的重量份数比是1:1.5，二氧化硅与纳米碳酸钙的重量份数比是2:1.5。
根据实施例3中阻燃增韧塑料重量份的组分，一种阻燃增韧塑料的制备方法，包括如下步骤：首先将聚氯乙烯原料、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙的复合增韧剂、陶瓷粉、滑石粉、聚四氟乙烯、纳米碳酸钙/二氧化硅的复合材料混合搅拌均匀，然后将温度升至150℃，继续搅拌，搅拌速度为160r/min，搅拌时间为40min，然后通过模具将塑料挤压成型。
本实施例3制备的阻燃增韧塑料的主要性能如下：
本实施例制备的阻燃增韧塑料的阻燃效果较好，力学性能优良，冲击强度，拉伸轻度均有所提高，具有优异的韧性，产品的综合性能较优异。
实施例4
本实施例4的阻燃增韧塑料的组分与实施例1的阻燃增韧塑料的组分相同，不同之处在于复合阻燃剂，复合阻燃剂是三氧化二锑/溴化聚苯乙烯的复合阻燃剂，其中三氧化二锑与溴化聚苯乙烯的重量份数比是1:2。
本实施例4的阻燃增韧塑料的制备方法与实施例1的阻燃增韧塑料的制备方法相同，不同之处在于复合阻燃剂，复合阻燃剂是三氧化二锑/溴化聚苯乙烯的复合阻燃剂，其中三氧化二锑与溴化聚苯乙烯的重量份数比是1:2。
本实施例4制备的阻燃增韧塑料的主要性能如下：
特征参数 测试标准 性能指标 测试数据
拉伸强度MPa GB/T1040-2006 / 50
断裂伸长率％ GB/T1040-2006 / 54
氧指数％ GB/T 2406-1993 / 63
冲击强度J/m GB/T1043-2008 / 135
弯曲强度MPa GB/T 9341-2000 / 54
垂直燃烧级别 UL-94 / V0
本实施例制备的阻燃增韧塑料的阻燃效果较好，力学性能优良，冲击强度，拉伸轻度均有所提高，具有优异的韧性，产品的综合性能较优异。
实施例5
本实施例5的阻燃增韧塑料的组分与实施例1的阻燃增韧塑料的组分相同，不同之处在于复合阻燃剂，复合阻燃剂是三氧化二锑/溴化聚苯乙烯的复合阻燃剂，其中三氧化二锑与溴化聚苯乙烯的重量份数比是1:3。
本实施例4的阻燃增韧塑料的制备方法与实施例1的阻燃增韧塑料的制备方法相同，不同之处在于复合阻燃剂是三氧化二锑/溴化聚苯乙烯的复合阻燃剂，其中三氧化二锑与溴化聚苯乙烯的重量份数比是1:3。
本实施例5制备的阻燃增韧塑料的主要性能如下：
特征参数 测试标准 性能指标 测试数据
拉伸强度MPa GB/T1040-2006 / 59
断裂伸长率％ GB/T1040-2006 / 56
氧指数％ GB/T 2406-1993 / 68
冲击强度J/m GB/T1043-2008 / 137
弯曲强度MPa GB/T 9341-2000 / 58
垂直燃烧级别 UL-94 / V0
本实施例制备的阻燃增韧塑料的阻燃效果较好，力学性能优良，冲击强度，拉伸轻度均有所提高，具有优异的韧性，产品的综合性能较优异。
实施例6
本实施例6的阻燃增韧塑料的组分与实施例1的阻燃增韧塑料的组分相同，不同之处在于复合阻燃剂，复合阻燃剂是三氧化二锑/溴化聚苯乙烯的复合阻燃剂，其中三氧化二锑与溴化聚苯乙烯的重量份数比是1:4。
本实施例6的阻燃增韧塑料的制备方法与实施例1的阻燃增韧塑料的制备方法相同，不同之处在于复合阻燃剂，复合阻燃剂是三氧化二锑/溴化聚苯乙烯的复合阻燃剂，其中三氧化二锑与溴化聚苯乙烯的重量份数比是1:4。
本实施例6制备的阻燃增韧塑料的主要性能如下：
特征参数 测试标准 性能指标 测试数据
拉伸强度MPa GB/T1040-2006 / 48
断裂伸长率％ GB/T1040-2006 / 56
氧指数％ GB/T 2406-1993 / 62
冲击强度J/m GB/T1043-2008 / 132
弯曲强度MPa GB/T 9341-2000 / 51
垂直燃烧级别 UL-94 / V0
本实施例制备的阻燃增韧塑料的阻燃效果较好，力学性能优良，冲击强度，拉伸轻度均有所提高，具有优异的韧性，产品的综合性能较优异。
实施例7
本实施例7的阻燃增韧塑料的组分与实施例1的阻燃增韧塑料的组分相同，不同之处在于复合阻燃剂，复合阻燃剂是纳米碱式碳酸钠铝阻燃剂。
本实施例的阻燃增韧塑料的制备方法与实施例1的阻燃增韧塑料的制备方法相同，不同之处在于复合阻燃剂，复合阻燃剂是纳米碱式碳酸钠铝阻燃剂。
本实施例7制备的阻燃增韧塑料的主要性能如下：
特征参数 测试标准 性能指标 测试数据
拉伸强度MPa GB/T1040-2006 / 58
断裂伸长率％ GB/T1040-2006 / 56
氧指数％ GB/T 2406-1993 / 63
冲击强度J/m GB/T1043-2008 / 136
弯曲强度MPa GB/T 9341-2000 / 57
垂直燃烧级别 UL-94 / V0
本实施例制备的阻燃增韧塑料的阻燃效果较好，力学性能优良，冲击强度，拉伸轻度均有所提高，具有优异的韧性，产品的综合性能较优异。
以上仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对上述实施例作的任何简单的修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种阻燃增韧塑料，其特征在于：包括下列重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的阻燃增韧塑料，其特征在于：所述复合增韧剂是聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙的复合增韧剂。
3.根据权利要求2所述的阻燃增韧塑料，其特征在于：在所述聚丙烯酸酯/纳米碳酸钙的复合增韧剂中，聚丙烯酸酯与纳米碳酸钙的重量份数比是1:1-1.5。
4.根据权利要求1所述的阻燃增韧塑料，其特征在于：所述复合阻燃剂是纳米碳酸钙/二氧化硅的复合材料，其中二氧化硅与纳米碳酸钙的重量份数比是2:1-1.5。
5.根据权利要求4所述的阻燃增韧塑料，其特征在于：所述复合阻燃剂是纳米碳酸钙/二氧化硅的复合阻燃剂，其中二氧化硅与纳米碳酸钙的重量份数比是2:1.2。
6.根据权利要求1所述的阻燃增韧塑料，其特征在于：所述复合阻燃剂是三氧化二锑/溴化聚苯乙烯的复合阻燃剂，其中三氧化二锑与溴化聚苯乙烯的重量份数比是1:2-4。
7.根据权利要求6所述的阻燃增韧塑料，其特征在于：所述复合阻燃剂是三氧化二锑/溴化聚苯乙烯的复合阻燃剂，其中三氧化二锑与溴化聚苯乙烯的重量份数比是1:3。
8.根据权利要求1所述的阻燃增韧塑料，其特征在于：所述复合阻燃剂是纳米碱式碳酸钠铝阻燃剂。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的阻燃增韧塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：首先将聚氯乙烯原料、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、复合增韧剂、陶瓷粉、滑石粉、聚四氟乙烯、复合阻燃剂混合搅拌均匀，然后将温度升至120-150℃，继续搅拌，搅拌速度为100-160r/min，搅拌时间为30-40min，然后通过模具将塑料挤压成型。
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