CN109880264A - 一种基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，按照重量份数计，所述的塑钢型材由以下组分经挤出成型得到：有机硅改性聚氯乙烯料30‑40份、热塑性聚氯乙烯20‑30份、聚四氟乙烯料5‑10份、高分子锌稳定剂2‑4份、聚合物增强料8‑12份、亚磷酸酯类抗氧化剂1‑3份、含硅胺类抗氧化剂1‑2份、偶联剂1‑2份、隔热纤维8‑12份。本发明具有较高的防火性能、强度，且耐火性能好、抗冷热变形性好，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明属于建材用复合材料技术领域，涉及一种基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材。
背景技术
现有塑料建筑模板是以PVC聚氯乙烯树脂为主要原料，辅以稳定剂、增塑剂、润滑剂、填充剂在一定温度和压力下塑化成型，并在常温下保持固定形状的PVC制品，但是应用在建筑模板上存在抗冲击力差、阻燃性能差、隔热性能差、耐污染性能差、耐热性能差、抗静电性能低等诸多缺点。
CN108503981A公开了一种耐火阻燃门窗塑钢型材及其制备方法，由下列重量份的原料制成：聚氯乙烯60-80份、聚醚酰亚胺30-40份、醋酸乙酯15-25份、氮化硅10-20份、改性氢氧化镁20-30份、碳化硅晶须10-30份、铝矾土10-20份、碳酸钙5-15份、复合阻燃剂3-8份、云母粉5-10份、无机纤维2-8份、纳米二氧化硅5-10份、紫外线吸收剂3-8份、偶联剂2-4份和增塑剂4-10份。该发明制备简单，环保污染小，具有优异的阻燃性能及较佳的力学性能；但是该发明存在耐污染性能差、抗静电性能低的缺点。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材。
本发明采取以下技术方案，一种基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，按照重量份数计，所述的塑钢型材由以下组分经挤出成型得到：有机硅改性聚氯乙烯料30-40份、热塑性聚氯乙烯20-30份、聚四氟乙烯料5-10份、高分子锌稳定剂2-4份、聚合物增强料8-12份、亚磷酸酯类抗氧化剂1-3份、含硅胺类抗氧化剂1-2份、偶联剂1-2份、隔热纤维8-12份。
按重量份数计，所述的有机硅改性聚氯乙烯料的制备方法为：通氮气条件下，在反应装置中加入20-30份热塑性聚氯乙烯、3-6份液晶聚合物、150-200份有机溶剂，搅拌加热至50-70℃溶解均匀，向其中加入2-3份四甲基二氢二硅氧烷，搅拌均匀后向其中滴加1-3份400ppm的铂金催化剂，0.5-1h滴加完毕后50-70℃保温2-4h；然后向其中加入3-5份端乙烯基聚二甲基硅氧烷，50-70℃保温2-4h后，蒸馏溶剂后经粉碎、过筛后得所述的有机硅改性聚氯乙烯料。
所述的热塑性聚氯乙烯、聚四氟乙烯料均为直接市售。
按重量份数计，所述的高分子锌稳定剂的制备方法为：常温下，将5-10份海藻酸钠溶解于50-60份去离子水中，然后向其中加入2-4份锌盐，搅拌充分沉淀后，经过滤、去离子水洗涤、干燥，得高分子锌稳定剂；所述的锌盐为硝酸锌、硫酸锌、氯化锌中的至少一种。
所述的聚合物增强料为聚苯硫醚、聚甲醛料、聚醚醚酮料、凯夫拉纤维粉中的至少一种。
所述的亚磷酸酯类抗氧化剂为季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
所述的含硅胺类抗氧化剂为八(对苯氨基苯基)硅倍半氧烷、八氨基苯基硅倍半氧烷中的至少一种。
所述的偶联剂为四硫化双三乙氧基丙基硅烷、三异硬脂酸钛酸异丙酯的复配物、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯中的至少一种。
所述的隔热纤维为陶瓷棉纤维、岩棉纤维中的至少一种。
所述的液晶聚合物为溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺；所述的有机溶剂为甲苯、石油醚、环己烷、正辛烷、二甲亚砜、四氢呋喃、吡啶中的至少一种；所述的铂金催化剂为氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷，氯铂酸-异丙醇，氯铂酸-邻苯二甲酸二乙酯中的至少一种；所述的端乙烯基聚二甲基硅氧烷的粘度为150-250mPa·s，乙烯基含量为1.5-2.0％。
所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材的挤出成型的制备方法为：首先将所述的塑钢型材组成原料按重量配比加入到密炼机中，在温度为105-115℃条件下混炼60±5min，得混合物料；然后将混合物料经塑钢挤出机挤出造型，得所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材；所述塑钢挤出机的螺杆转速为30-40r/min，加热段包括以下四段：一区温度为125±5℃，二区温度为145±5℃，三区温度为160±5℃，四区温度为175±5℃。
相对于现有技术，本发明具有以下优点或有益结果：(1)选用的有机硅改性聚氯乙烯料提高了塑钢型材的强度、阻燃性能，聚四氟乙烯又提高了所述塑钢型材的耐高温和低温特性；(2)高分子锌稳定剂、含硅胺类抗氧化剂和亚磷酸酯类抗氧化剂相互配合使得所述塑钢型材的光稳定性、耐老化性能，同时由于氮磷元素之间的协同作用，提高了本发明的阻燃性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
本发明下述实施例中所使用的原料，均为商业购买。
实施例1
一种所述的有机硅改性聚氯乙烯料A，按重量份数计，其制备方法为：通氮气条件下，在反应装置中加入20份热塑性聚氯乙烯、6份溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺、150份环己烷，搅拌加热至70℃溶解均匀，向其中加入2份四甲基二氢二硅氧烷，搅拌均匀后向其中滴加3份400ppm的氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷，0.5h滴加完毕后70℃保温2h；然后向其中加入5份端乙烯基聚二甲基硅氧烷(粘度为150mPa·s，乙烯基含量为2.0％)，70℃保温2h后，蒸馏溶剂后经粉碎、过筛后得所述的有机硅改性聚氯乙烯料A。
实施例2
一种所述的有机硅改性聚氯乙烯料B，按重量份数计，其制备方法为：通氮气条件下，在反应装置中加入30份热塑性聚氯乙烯、3份溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺、200份四氢呋喃，搅拌加热至50℃溶解均匀，向其中加入3份四甲基二氢二硅氧烷，搅拌均匀后向其中滴加1份400ppm的氯铂酸-邻苯二甲酸二乙酯，1h滴加完毕后50℃保温4h；然后向其中加入3份端乙烯基聚二甲基硅氧烷(粘度为250mPa·s，乙烯基含量为1.5％)，50℃保温4h后，蒸馏溶剂后经粉碎、过筛后得所述的有机硅改性聚氯乙烯料B。
实施例3
一种高分子锌稳定剂M，按重量份数计，其制备方法为：常温下，将10份海藻酸钠溶解于60份去离子水中，然后向其中加入2份硫酸锌，搅拌充分沉淀后，经过滤、去离子水洗涤、干燥，得高分子锌稳定剂M。
实施例4
一种高分子锌稳定剂N，按重量份数计，其制备方法为：常温下，将5份海藻酸钠溶解于50份去离子水中，然后向其中加入4份氯化锌，搅拌充分沉淀后，经过滤、去离子水洗涤、干燥，得高分子锌稳定剂N。
实施例5
一种基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，按照重量份数计，所述的塑钢型材由以下组分经挤出成型得到：有机硅改性聚氯乙烯料A40份、热塑性聚氯乙烯30份、聚四氟乙烯料10份、高分子锌稳定剂M4份、聚甲醛料12份、季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯3份、八氨基苯基硅倍半氧烷2份、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯2份、岩棉纤维12份。
本实施例所述的挤出成型的制备方法为：首先将所述的塑钢型材组成原料按重量配比加入到密炼机中，在温度为105℃条件下混炼65min，得混合物料；然后将混合物料经塑钢挤出机挤出造型，得所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材；所述塑钢挤出机的螺杆转速为30r/min，加热段包括以下四段：一区温度为125℃，二区温度为145℃，三区温度为160℃，四区温度为175℃。
实施例6
一种基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，按照重量份数计，所述的塑钢型材由以下组分经挤出成型得到：有机硅改性聚氯乙烯料B 30份、热塑性聚氯乙烯20份、聚四氟乙烯料5份、高分子锌稳定剂N 2份、聚苯硫醚8份、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯1份、八(对苯氨基苯基)硅倍半氧烷1份、四硫化双三乙氧基丙基硅烷1份、陶瓷棉纤维8份。
本实施例所述的挤出成型的制备方法为：首先将所述的塑钢型材组成原料按重量配比加入到密炼机中，在温度为115℃条件下混炼60min，得混合物料；然后将混合物料经塑钢挤出机挤出造型，得所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材；所述塑钢挤出机的螺杆转速为40r/min，加热段包括以下四段：一区温度为130℃，二区温度为150℃，三区温度为165℃，四区温度为180℃。
以市售聚氯乙烯塑钢型材作为对比例，相同条件下，将对比例、实施例5-6所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材按照相关标准，性能测试数据见下表1：
表1塑钢型材的性能数据
由上表可以看出，本发明的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材具有较高的防火性能、强度，且耐火性能好、抗冷热变形性好。
尽管本发明已作了详细说明并引用了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。
Claims (10)
1.一种基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，按照重量份数计，所述的塑钢型材由以下组分经挤出成型得到：有机硅改性聚氯乙烯料30-40份、热塑性聚氯乙烯20-30份、聚四氟乙烯料5-10份、高分子锌稳定剂2-4份、聚合物增强料8-12份、亚磷酸酯类抗氧化剂1-3份、含硅胺类抗氧化剂1-2份、偶联剂1-2份、隔热纤维8-12份。
2.根据权利要求1所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，按重量份数计，所述的有机硅改性聚氯乙烯料的制备方法为：通氮气条件下，在反应装置中加入20-30份热塑性聚氯乙烯、3-6份液晶聚合物、150-200份有机溶剂，搅拌加热至50-70℃溶解均匀，向其中加入2-3份四甲基二氢二硅氧烷，搅拌均匀后向其中滴加1-3份400ppm的铂金催化剂，0.5-1h滴加完毕后50-70℃保温2-4h；然后向其中加入3-5份端乙烯基聚二甲基硅氧烷，50-70℃保温2-4h后，蒸馏溶剂后经粉碎、过筛后得所述的有机硅改性聚氯乙烯料。
3.根据权利要求1所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，按重量份数计，所述的高分子锌稳定剂的制备方法为：常温下，将5-10份海藻酸钠溶解于50-60份去离子水中，然后向其中加入2-4份锌盐，搅拌充分沉淀后，经过滤、去离子水洗涤、干燥，得高分子锌稳定剂。
4.根据权利要求1所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，所述的聚合物增强料为聚苯硫醚、聚甲醛料、聚醚醚酮料、凯夫拉纤维粉中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，所述的亚磷酸酯类抗氧化剂为季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，所述的含硅胺类抗氧化剂为八(对苯氨基苯基)硅倍半氧烷、八氨基苯基硅倍半氧烷中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，所述的偶联剂为四硫化双三乙氧基丙基硅烷、三异硬脂酸钛酸异丙酯的复配物、二硬脂酰氧异丙氧基铝酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，所述的隔热纤维为陶瓷棉纤维、岩棉纤维中的至少一种。
9.根据权利要求2所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，所述的液晶聚合物为溶致性聚对亚苯基对苯二甲酰胺；所述的有机溶剂为甲苯、石油醚、环己烷、正辛烷、二甲亚砜、四氢呋喃、吡啶中的至少一种；所述的铂金催化剂为氯铂酸-二乙烯基四甲基二硅氧烷、氯铂酸-异丙醇、氯铂酸-邻苯二甲酸二乙酯中的至少一种；所述的端乙烯基聚二甲基硅氧烷的粘度为150-250mPa·s，乙烯基含量为1.5-2.0％。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材，其特征在于，其挤出成型的制备方法为：首先将所述的塑钢型材组成原料按重量配比加入到密炼机中，在温度为105-115℃条件下混炼60±5min，得混合物料；然后将混合物料经塑钢挤出机挤出造型，得所述的基于有机硅改性聚氯乙烯的高强度阻燃塑钢型材。
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