CN110092987A - 列车地板布用新型复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于塑料改性技术领域，提供了一种列车地板布用新型复合材料，由如下重量份数的原料组成：氯化聚乙烯50～80份，聚氯乙烯5～20份，乙烯‑丙烯酸甲酯共聚物25～35份，增塑剂1～5份，稳定剂3～6份，润滑剂3～6份，阻燃剂6～12份和填料5～15份。本发明还提供了一种制备新型复合材料的方法。借此，本发明其制备工艺简单，不需要硫化，易于回收，环境污染程度低或者无污染；具有更好的阻燃性能、耐摩擦性能和防滑性能，使用寿命长、环保无害；能够应用于动车组列车，实现动车技术装备的国产化要求。

Description

列车地板布用新型复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料改性技术领域，尤其涉及一种列车地板布用新型复合材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，火车在我国交通运输中起到越来越重要的作用，客流量也居高不下，列车用地板布是列车上常见的一种装饰物，需要具有保证旅客人身安全和健康的作用，由于地板布所具有的装饰和保障旅客安全的功能，要求地板布必须具有较好的阻燃性、环保性、防滑性和耐摩损性，还要具有较好的物理力学性能；尤其对于动车组列车，对地板布的要求更高。

现有技术的列车用地板布主要包括聚氯乙烯复合(PVC)地板布和橡胶类地板布。橡胶类地板布具有阻燃、耐磨损、强度高等优点，但因为需要硫化，制备工艺复杂，同时回收困难，容易造成环境污染。PVC复合地板布具有阻燃、耐磨损、重量轻、韧性好、耐腐蚀性等优点，但PVC复合地板布在制备过程中需要加入较多的增塑剂，增塑剂易析出，不够环保，且表面阻力低，防滑性能不好，影响旅客的人身安全和健康。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种列车地板布用新型复合材料及其制备方法，其制备工艺简单，不需要硫化，易于回收，环境污染程度低或者无污染；具有更好的阻燃性能、耐摩擦性能和防滑性能，使用寿命长、环保无害；能够应用于动车组列车，实现动车技术装备的国产化要求。

为了实现上述目的，本发明提供一种列车地板布用新型复合材料，由如下重量份数的原料组成：氯化聚乙烯50～80份，聚氯乙烯5～20份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物25～35份，增塑剂1～5份，稳定剂3～6份，润滑剂3～6份，阻燃剂6～12份和填料5～15份。

根据本发明的一种列车地板布用新型复合材料，由如下重量份数的原料组成：氯化聚乙烯68～72份，聚氯乙烯12～16份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物29～31份，增塑剂2.8～3.6份，稳定剂4.2～5.1份，润滑剂4.4～4.9份，阻燃剂6.5～7.1份和填料9～11份。

根据本发明的一种列车地板布用新型复合材料，所述氯化聚乙烯的含氯量为40～45％，熔融热≤15J/g，邵氏硬度＜80A，拉伸强度≥8Mpa，伸长率≥350％。

根据本发明的一种列车地板布用新型复合材料，所述聚氯乙烯为SG-4型或者SG-5型。

根据本发明的一种列车地板布用新型复合材料，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的熔体指数为0.5～3g/10min，熔点为85～91℃，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中丙烯酸甲酯的重量百分比为24～30％。

根据本发明的一种列车地板布用新型复合材料，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物为1125AC、1124AC或1330AC型。

根据本发明的一种列车地板布用新型复合材料，所述增塑剂为磷酸三氯乙酯、氯化石蜡或己二酸二辛酯中的任意一种或几种。

根据本发明的一种列车地板布用新型复合材料，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸或聚乙烯蜡中的任意一种或几种。

根据本发明的一种列车地板布用新型复合材料，所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝或十溴二苯醚中的任意一种或几种。

根据本发明的一种列车地板布用新型复合材料，本发明还提供一种制备所述复合材料的方法，包括如下步骤：

A、按照上述重量份数称取各项原料；

B、将所述氯化聚乙烯、聚氯乙烯、稳定剂、润滑剂、阻燃剂和填料放入高速混料机中进行高速搅拌，得到物料一；

所述物料一的温度达到80～85℃时，再加入所述增塑剂，继续高速搅拌，得到物料二；

所述物料二的温度达到100℃时，再加入所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，进行低速搅拌，得到物料三；

所述物料三的温度达到105～120℃时，将所述物料三导入冷混机内进行降温，当所述物料三的温度为40～45℃时，取出，得到粉状复合材料；

C、将所述粉状复合材料进行挤出造粒，挤出造粒的加工温度110～160℃，粒料充分冷却后，得到粒状复合材料。

本发明的有益效果为：

(1)采用氯化聚乙烯、聚氯乙烯和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物复配的方式，使复合材料相较于现有技术的PVC材料，具有更好的阻燃性能、耐摩擦性能和防滑性能；由于氯化聚乙烯具有优异的阻燃性能，本发明的复合材料可以减少阻燃剂的加入量，在满足阻燃性能标准的条件下，进一步提高复合材料的流动性、耐摩擦性能和防滑性。

(2)采用氯化聚乙烯、聚氯乙烯和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物复配的方式，使复合材料相较于现有技术的橡胶材料，制备工艺简单，不需要硫化，易于回收，环境污染程度低或者无污染。

(3)本发明以氯化聚乙烯作为基体，采用与乙烯-丙烯酸甲酯共聚物复配的方式，极大地改善了氯化聚乙烯复合材料在挤出压延工艺中的流动性能；同时，本发明的复合材料在制备地板布时，可以与PVC地板布使用同样的挤出压延设备，容易实现工业化生产，且能够挤出超宽幅的地板布，同时该地板布具有较好的硬度和强度。

(4)以本发明的复合材料制成的地板布，不仅能够应用于普通列车，还能够应用于动车组列车，实现动车技术装备的国产化要求，为动车组列车提供一种阻燃性能优良、防滑性能好、耐摩擦、使用寿命长、环保无害的地板布。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种列车地板布用新型复合材料，由如下重量份数的原料组成：氯化聚乙烯50～80份，聚氯乙烯5～20份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物25～35份，增塑剂1～5份，稳定剂3～6份，润滑剂3～6份，阻燃剂6～12份和填料5～15份。

本发明采用的主要原料氯化聚乙烯是一种饱和弹性体材料，其中含有氯元素，具有阻燃性能，且有燃烧防滴下特性；氯化聚乙烯还具有优良的耐热氧老化、臭氧老化、耐酸碱和耐低温性能；另外，氯化聚乙烯无毒，不含重金属及PAHs(PAHs是一种有致癌作用的多环芳烃)，符合环保要求；氯化聚乙烯的含氯量为40～45％，熔融热≤15J/g，邵氏硬度＜80A，拉伸强度≥8Mpa，伸长率≥350％。

高分子量的聚氯乙烯如SG-2、SG-3型，流动性较差；低分子量的聚氯乙烯如SG-6、SG-7型，制得的复合材料强度较差，本发明经过多次试验，SG-4或者SG-5型的聚氯乙烯在制备复合材料时，流动性比较好，易于加工，制得的复合材料强度较高，因此，作为一种优选的方案，聚氯乙烯为SG-4型或者SG-5型。

采用乙烯-丙烯酸甲酯共聚物与氯化聚乙烯复配的方式，能够提高氯化聚乙烯的耐低温性能，低温脆性可达到-36℃，能够适应于北方寒冷地区；另外，加入乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，能够使本发明的复合材料在挤出压延工艺中，具有更好的流动性。乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的熔体指数为(190℃/2.16kg)0.5～3g/10min，熔点为85～91℃，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中丙烯酸甲酯的重量百分比为24～30％。乙烯-丙烯酸甲酯共聚物可以选用1125AC、1124AC或1330AC型，本发明经多次试验证明，1125AC型的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物在制备复合材料时，加工流动性更好，且更容易与氯化聚乙烯相容，制成的复合材料强度和硬度都相对较高，因此，作为一种优选的方案，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物为1125AC型。

增塑剂可以提高复合材料在加工过程中的柔软性，降低复合材料的熔融粘度，提高流动性，降低玻璃化温度。增塑剂可以为磷酸三氯乙酯、氯化石蜡或己二酸二辛酯中的任意一种或几种，由于磷酸三氯乙酯的阻燃性和耐寒性更好，因此作为一种优选的方案，增塑剂为磷酸三氯乙酯。

稳定剂可以为铅盐稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸铅或稀土复合稳定剂中的任意一种或几种。生产加工过程中，需要控制好稳定剂的加入量，稳定剂的加入量过少，在混料、加工以及产品使用过程中的耐热稳定性会很差，复合材料容易分解；稳定剂的加入量过多，复合材料中的稳定剂会产生析出现象。

润滑剂可以为氧化聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸或聚乙烯蜡中的任意一种或几种。本发明经过多次试验证明，氧化聚乙烯蜡、石蜡或聚乙烯蜡的润滑效果更好，因此，作为一种优选的方案，润滑剂为氧化聚乙烯蜡、石蜡或聚乙烯蜡中的任意一种或几种。生产加工过程中，需要控制好润滑剂的加入量，润滑剂用量过低会影响加工过程中的流动性，用量过高，则会影响复合材料的机械性能和阻燃性能。

阻燃剂可以为三氧化二锑、氢氧化铝或十溴二苯醚中的任意一种或几种。由于阻燃剂是一种无机物，加入的量越多，生产加工过程中的流动性就越差，且制成的复合材料的防滑性能和耐摩擦性能也越差，本发明经过多次试验证明，阻燃剂为三氧化二锑时，阻燃剂的用量最少且制成的复合材料的阻燃性能能够满足中国铁道总公司标准《Q/CR 617-2017铁路客车及动车组用地板布》和《TJ/CL434-2014铁道客车地板布暂行技术条件》的要求，氧指数≥29％，因此，作为一种优选的方案，阻燃剂为三氧化二锑。

填料为滑石粉或碳酸钙。优先选择超细滑石粉，由于滑石粉的结晶构造呈层状，易于分裂成鳞片状，同时，滑石粉具有较好的滑润性，可以提高复合材料在生产加工过程中的流动性，另外，滑石粉的价格较低，能够降低配方成本，因此，作为一种优选的方案，填料为滑石粉。

本发明还提供了复合材料的制备方法，包括如下步骤：

A、按照上述重量份数称取各项原料。

B、将氯化聚乙烯、聚氯乙烯、稳定剂、润滑剂、阻燃剂和填料放入高速混料机中进行高速搅拌，得到物料一；

物料一的温度达到80～85℃时，再加入增塑剂，继续高速搅拌，得到物料二；

物料二的温度达到100℃时，再加入乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，进行低速搅拌，得到物料三；

物料三的温度达到105～120℃时，将物料三导入冷混机内进行降温，当物料三的温度为40～45℃时，取出，得到粉状复合材料。

本发明的各项原料在高速混料机中进行混合搅拌的总时间为12～16min。

C、将B步骤中得到的粉状复合材料进行挤出造粒，挤出造粒的加工温度110～160℃，粒料充分冷却后，得到粒状复合材料。

D、将C步骤中得到的粒状复合材料进行挤出压延成型，冷却后得到地板布。挤出压延成型的温度为120～180℃。

本发明中的地板布还可以是直接由B步骤中的粉状复合材料进行挤出压延成型制得。

以本发明的复合材料制备的地板布，阻燃性能高，韧性优异，耐摩擦，无刮擦痕，可以用于动车组列车。

为了验证本发明复合材料的性能，本发明经过上百次原料配比试验，并按照上述方法制备复合材料，设置如下若干实施例。

实施例1

复合材料由如下重量份数的原料组成：氯化聚乙烯68份，聚氯乙烯12份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物31份，增塑剂3.6份，稳定剂5.1份，润滑剂4.7份，阻燃剂6.8份和填料11份。

实施例2

复合材料由如下重量份数的原料组成：氯化聚乙烯60份，聚氯乙烯14份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物29份，增塑剂3.2份，稳定剂4.5份，润滑剂4.4份，阻燃剂6.5份和填料9份。

实施例3

复合材料由如下重量份数的原料组成：氯化聚乙烯72份，聚氯乙烯16份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物30份，增塑剂2.8份，稳定剂4.2份，润滑剂4.9份，阻燃剂7.1份和填料10份。

在本发明上百次的原料配比试验中，诸如氯化聚乙烯52份，聚氯乙烯16份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物35份，增塑剂1份，稳定剂3.1份，润滑剂3.4份，阻燃剂11份和填料5.5份等配比制得的复合材料性能一般，因此，对于其它实施例的执行过程不再赘述，而选取其中效果较好的十组配比的实施例，各实施例其它未示出部分的数据见表一。

表一各实施例中原料的重量份数(份)

为了验证本发明复合材料的性能，本发明将上述实施例中选取的十组性能较好的复合材料进行性能测试，复合材料的性能测试结果见表二。

表二复合材料的性能测试结果

由上述数据可以看出，本发明制得的复合材料的邵氏硬度为78～88A，拉伸强度为8.0～9.5MPa，断裂伸长率为183～265％，氧指数为29.1～29.7％，撕裂强度为30.9～38.2KN/m，阿克隆磨耗为0.60～0.73cm³/1.61km，低温脆性温度为-30～-36℃，在-40℃条件下放置4h没有出现脆裂现象；说明以本发明的方法制备的复合材料具有较好的强度、硬度、断裂伸长率，且耐低温性能好，耐磨损能力强。

另外，在本发明的10个实施例中，实施例3、实施例4和实施例5的原料配比所制得的复合材料的性能测试结果最好。

综上所述，本发明采用氯化聚乙烯、聚氯乙烯和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物复配的方式，使复合材料相较于现有技术的PVC地板布，具有更好的阻燃性能、耐摩擦性能和防滑性能；由于氯化聚乙烯具有优异的阻燃性能，本发明的复合材料可以减少阻燃剂的加入量，在满足阻燃性能标准的条件下，进一步提高复合材料的流动性、耐摩擦性能和防滑性。本发明采用氯化聚乙烯、聚氯乙烯和乙烯-丙烯酸甲酯共聚物复配的方式，使复合材料相较于现有技术的橡胶类地板布，制备工艺简单，不需要硫化，易于回收，环境污染程度低或者无污染。本发明以氯化聚乙烯作为基体，采用与乙烯-丙烯酸甲酯共聚物复配的方式，极大地改善了氯化聚乙烯复合材料在挤出压延工艺中的流动性能；同时，本发明可以与PVC地板布使用同样的挤出压延设备，容易实现工业化生产，且能够挤出超宽幅的地板布，同时该地板布具有较好的硬度和强度。以本发明的复合材料制成的地板布，不仅能够应用于普通列车，还能够应用于动车，实现动车技术装备的国产化要求，为动车提供一种阻燃性能优良、防滑性能好、耐摩擦、使用寿命长、环保无害的地板布。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种列车地板布用新型复合材料，其特征在于，由如下重量份数的原料组成：氯化聚乙烯50～80份，聚氯乙烯5～20份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物25～35份，增塑剂1～5份，稳定剂3～6份，润滑剂3～6份，阻燃剂6～12份和填料5～15份。

2.根据权利要求1所述的列车地板布用新型复合材料，其特征在于，由如下重量份数的原料组成：氯化聚乙烯68～72份，聚氯乙烯12～16份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物29～31份，增塑剂2.8～3.6份，稳定剂4.2～5.1份，润滑剂4.4～4.9份，阻燃剂6.5～7.1份和填料9～11份。

3.根据权利要求2所述的列车地板布用新型复合材料，其特征在于，所述氯化聚乙烯的含氯量为40～45％，熔融热≤15J/g，邵氏硬度＜80A，拉伸强度≥8Mpa，伸长率≥350％。

4.根据权利要求2所述的列车地板布用新型复合材料，其特征在于，所述聚氯乙烯为SG-4型或者SG-5型。

5.根据权利要求2所述的列车地板布用新型复合材料，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的熔体指数为0.5～3g/10min，熔点为85～91℃，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中丙烯酸甲酯的重量百分比为24～30％。

6.根据权利要求2所述的列车地板布用新型复合材料，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物为1125AC、1124AC或1330AC型。

7.根据权利要求2所述的列车地板布用新型复合材料，其特征在于，所述增塑剂为磷酸三氯乙酯、氯化石蜡或己二酸二辛酯中的任意一种或几种。

8.根据权利要求2所述的列车地板布用新型复合材料，其特征在于，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸或聚乙烯蜡中的任意一种或几种。

9.根据权利要求2所述的列车地板布用新型复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝或十溴二苯醚中的任意一种或几种。

10.一种制备权利要求1～9任意一项所述的列车地板布用新型复合材料的方法，包括如下步骤：

A、按照上述重量份数称取各项原料；

B、将所述氯化聚乙烯、聚氯乙烯、稳定剂、润滑剂、阻燃剂和填料放入高速混料机中进行高速搅拌，得到物料一；

所述物料一的温度达到80～85℃时，再加入所述增塑剂，继续高速搅拌，得到物料二；

所述物料二的温度达到100℃时，再加入所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，进行低速搅拌，得到物料三；

所述物料三的温度达到105～120℃时，将所述物料三导入冷混机内进行降温，当所述物料三的温度为40～45℃时，取出，得到粉状复合材料；

C、将所述粉状复合材料进行挤出造粒，挤出造粒的加工温度110～160℃，粒料充分冷却后，得到粒状复合材料。