CN110283404B - 一种无卤阻燃pvc材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无卤阻燃PVC材料,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂50~100份,热稳定剂5~10份,润滑剂2~4份以及无卤阻燃剂40~100份;所述的PVC树脂为SG‑3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶(50‑80)∶(10‑30)∶(3‑10)的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照10∶(1‑3)的重量比组成;所述的无卤阻燃剂由氢氧化镁、四(2,3‑二溴丙基)乙二醇双磷酸酯按照10∶(1‑5)的重量比组成。相比于现有技术,本发明大大提高了PVC材料的拉伸强度性能,同时具有优异的抗热老化和阻燃性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种无卤阻燃PVC材料及其制备方法。
背景技术
阻燃科学技术是为了适应社会安全生产和生活的需要,预防火灾发生,保护人民生命财产而发展起来的一门科学,为能够增加高分子材料耐燃性的物质,主要用于高分子材料如塑料,橡胶、纤维等,而这些材料大多数是可以燃烧的,特别是塑料,要将其应用在交通运输、建筑、电工器材、航空、宇宙飞行等方面,就迫切需要解决其耐燃烧问题。在高分子材料的生产过程中,为了改善相应的功能,会分别加入增塑剂、热稳定剂、润滑剂、阻燃剂等,但是这些功能改善剂之间通常会发生相互的作用,组分和配比没有选择好的话,往往会因相互作用而产生反协同效应,致使相关性能均下降,达不到预期的效果。如果要加入的功能改善剂更多,其中的机制则随之更加复杂,难以预料和推断。
目前,现有技术已经公开了一些无卤阻燃PVC材料的技术方案,例如公布号为CN106928590A的中国发明申请公开了一种无卤阻燃TPVC材料及其制备方法,该无卤阻燃TPVC材料是由下述重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂50~100份,热稳定剂5~10份,润滑剂2~4份以及无卤阻燃剂40~100份;增塑剂由对苯二甲酸二辛酯、环氧脂肪酸甲酯、磷酸二苯一异辛酯以及氯化石蜡按照100∶(10~20)∶(100~50)∶(5~15)的重量比组成;无卤阻燃剂由活性氢氧化镁、微胶囊红磷、三氧化二锑、硼酸锌按照100∶(10~20)∶(5~15)∶(5~15)的重量比组成。虽然该发明的无卤阻燃TPVC材料具有较好的阻燃性能和力学性能,但是其相关性能仍有继续改良的空间。因此,研究出一种综合性能更优异的无卤阻燃PVC材料有着重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种综合性能更优异的无卤阻燃PVC材料。为了实现上述目的本发明采用如下技术方案:
一种无卤阻燃PVC材料,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂50-100份,热稳定剂5-10份,润滑剂2-4份以及无卤阻燃剂40-100份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶(50-80)∶(10-30)∶(3-10)的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照10∶(1-3)的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1.1∶1的重量比组成;所述的无卤阻燃剂由氢氧化镁、四(2,3-二溴丙基)乙二醇双磷酸酯按照10∶(1-5)的重量比组成。
优选的,一种无卤阻燃PVC材料,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂60份,热稳定剂6份,润滑剂3.1份以及无卤阻燃剂65份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶60∶20∶3的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照10∶3的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1 .1∶1的重量比组成;所述的无卤阻燃剂由氢氧化镁、四(2,3-二溴丙基)乙二醇双磷酸酯按照10∶3的重量比组成。
本发明的无卤阻燃PVC材料的制备方法,具有以下步骤:
(1)按照重量份称取PVC树脂、增塑剂、热稳定剂、润滑剂以及无卤阻燃剂,待用;
(2)先将PVC树脂倒入转速为1000转/分钟~1500转/分钟的高速混合机中混合至80℃-85℃,使PVC树脂发生膨胀;然后将增塑剂倒入高速混合机中继续混合5min-10min,使增塑剂完全被PVC树脂所吸收;接着将热稳定剂、润滑剂以及无卤阻燃剂倒入高速混合机中继续混合,直至混合所产生的摩擦热使得混合物料的温度达到90℃-95℃,出料冷却;
(3)将冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出,双螺杆挤出机各区的温度为:T1=90-100℃,T2=100-110℃,T3=110-120℃,T4=120-130℃,T5=130-140℃,T模头=130-140℃;所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒,即得无卤阻燃PVC材料。
优选的,所述双螺杆挤出机各区的温度为:T1=100℃,T2=110℃,T3=120℃,T4=130℃,T5=140℃,T模头=140℃。
相比于现有技术,本发明的有益效果是:大大提高了PVC材料的拉伸强度性能,同时具有优异的抗热老化和阻燃性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步地描述。
实施例1:
一种无卤阻燃PVC材料,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂60份,热稳定剂6份,润滑剂3.1份以及无卤阻燃剂65份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶60∶20∶3的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照10∶3的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1 .1∶1的重量比组成;所述的无卤阻燃剂由氢氧化镁、四(2,3-二溴丙基)乙二醇双磷酸酯按照10∶3的重量比组成。
上述无卤阻燃PVC材料的制备方法具有以下步骤:
(1)按照上述重量份称取各原料组分;
(2)先将PVC树脂倒入转速为1200转/分钟的高速混合机中混合至85℃,使PVC树脂发生膨胀;然后将增塑剂倒入高速混合机中继续混合8min,使增塑剂完全被PVC树脂所吸收;接着将热稳定剂、润滑剂和阻燃剂倒入高速混合机中继续混合,直至混合所产生的摩擦热使得混合物料的温度达到95℃后,出料冷却;
(3)将冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出,双螺杆挤出机各区的温度为:T1=100℃,T2=110℃,T3=120℃,T4=130℃,T5=140℃,T模头=140℃;所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒,即得无卤阻燃PVC材料。
对比例1:
一种无卤阻燃PVC材料,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂60份,热稳定剂6份,润滑剂3.1份以及无卤阻燃剂65份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二异辛酯、柠檬酸三正丁酯、油酸2-丁氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶60∶20∶3的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照10∶3的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1 .1∶1的重量比组成;所述的无卤阻燃剂由氢氧化镁、四(2,3-二溴丙基)乙二醇双磷酸酯按照10∶3的重量比组成。
对比例1与实施例1的制备方法相同,唯一不同点在于增塑剂由己二酸二异辛酯、柠檬酸三正丁酯、油酸2-丁氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶60∶20∶3的重量比组成。
对比例2:
一种无卤阻燃PVC材料,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂60份,热稳定剂6份,润滑剂3.1份以及无卤阻燃剂65份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶60∶20∶3的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和马来酸二丁基锡按照10∶3的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1 .1∶1的重量比组成;所述的无卤阻燃剂由氢氧化镁、四(2,3-二溴丙基)乙二醇双磷酸酯按照10∶3的重量比组成。
对比例2与实施例1的制备方法相同,唯一不同点在于热稳定剂由硅酸铅和马来酸二丁基锡按照10∶3的重量比组成。
对比例3:
一种无卤阻燃PVC材料,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂60份,热稳定剂6份,润滑剂3.1份以及无卤阻燃剂65份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶60∶20∶3的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照10∶3的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1 .1∶1的重量比组成;所述的无卤阻燃剂由氢氧化镁、磷酸三甲酯按照10∶3的重量比组成。
对比例3与实施例1的制备方法相同,唯一不同点在于无卤阻燃剂由氢氧化镁、磷酸三甲酯按照10∶3的重量比组成。
对比例4:
一种无卤阻燃PVC材料,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂60份,热稳定剂6份,润滑剂3.1份以及无卤阻燃剂65份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶60∶20∶3的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照10∶3的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1 .1∶1的重量比组成;所述的无卤阻燃剂由氢氧化镁、磷酸二(2,3-二氯丙基)异辛酯按照10∶3的重量比组成。
对比例4与实施例1的制备方法相同,唯一不同点在于无卤阻燃剂由氢氧化镁、磷酸二(2,3-二氯丙基)异辛酯按照10∶3的重量比组成。
对比例5:
一种无卤阻燃PVC材料,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂60份,热稳定剂6份,润滑剂3.1份以及无卤阻燃剂65份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶10∶50∶50的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照3∶10的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1 .1∶1的重量比组成;所述的无卤阻燃剂由氢氧化镁、四(2,3-二溴丙基)乙二醇双磷酸酯按照1∶3的重量比组成。
对比例5与实施例1的制备方法相同,不同点在于增塑剂的重量比不同、热稳定剂的重量比不同、无卤阻燃剂的重量比不同。
对比例6:
一种无卤阻燃PVC材料,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂60份,热稳定剂6份,润滑剂3.1份以及无卤阻燃剂65份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯、甘油单乙酸酯和氯化石蜡按照100∶60∶20∶3:10的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照10∶3的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1 .1∶1的重量比组成;所述的无卤阻燃剂由氢氧化镁、四(2,3-二溴丙基)乙二醇双磷酸酯和硼酸锌按照10∶3:10的重量比组成。
对比例6与实施例1的制备方法相同,不同点在于增塑剂中加入了一定量的氯化石蜡、无卤阻燃剂中加入了一定量的硼酸锌。
本发明实施例1与对比例1-6的PVC材料的综合性能对比测试:
将实施例1、对比例1-6制得的PVC材料按照国家标准利用注射成型工艺制备成测试样条,进行样条性能测试:拉伸强度按ISO-527-2规定的方法,试样尺寸150*10*4mm,拉伸速度为50mm/min;热老化按照GB/T 7141-2008规定的方法;阻燃等级按照GB/T 2408-2008规定的方法。测试结果如表1 所示。
表1
从表1的测试结果可以看出,本发明实施例1的PVC材料具有优异的拉伸强度和阻燃性能,并且经过80℃、168h的热老化后拉伸强度降低不明显。由于对比例1的增塑剂由己二酸二异辛酯、柠檬酸三正丁酯、油酸2-丁氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶60∶20∶3的重量比组成,导致PVC材料的拉伸强度明显降低;由于对比例2的热稳定剂由硅酸铅和马来酸二丁基锡按照10∶3的重量比组成,导致PVC材料热老化(80℃,168h)后的拉伸强度明显降低;对比例3的无卤阻燃剂由氢氧化镁、磷酸三甲酯按照10∶3的重量比组成,对比例4的无卤阻燃剂由氢氧化镁、磷酸二(2,3-二氯丙基)异辛酯按照10∶3的重量比组成,导致导致PVC材料的阻燃性能明显下降;对比例5的增塑剂、热稳定剂以及无卤阻燃剂的重量比均不在本发明的保护范围内,导致PVC材料的拉伸强度、热老化性能和阻燃性能均有一定程度下降;对比例6的增塑剂中加入了一定量的氯化石蜡、无卤阻燃剂中加入了一定量的硼酸锌,导致PVC材料的拉伸强度、热老化性能均有一定程度下降。
Claims (4)
1.一种阻燃PVC材料,其特征在于,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂50-100份,热稳定剂5-10份,润滑剂2-4份以及阻燃剂40-100份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶(50-80)∶(10-30)∶(3-10)的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照10∶(1-3)的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1.1∶1的重量比组成;所述的阻燃剂由氢氧化镁、四(2,3-二溴丙基)乙二醇双磷酸酯按照10∶(1-5)的重量比组成。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃PVC材料,其特征在于,由如下重量份的组分制成:PVC树脂100份,增塑剂60份,热稳定剂6份,润滑剂3.1份以及阻燃剂65份;所述的PVC树脂为SG-3型PVC树脂;所述的增塑剂由己二酸二正丁酯、柠檬酸三乙酯、油酸甲氧乙酯以及甘油单乙酸酯按照100∶60∶20∶3的重量比组成;所述的热稳定剂由硅酸铅和二月桂酸二丁基锡按照10∶3的重量比组成;所述的润滑剂由硬脂酸钙、硬脂酸以及聚乙烯蜡按照1∶1.1∶1的重量比组成;所述的阻燃剂由氢氧化镁、四(2,3-二溴丙基)乙二醇双磷酸酯按照10∶3的重量比组成。
3.根据权利要求1或2所述的一种阻燃PVC材料的制备方法,其特征在于,具有以下步骤:
(1)按照重量份称取PVC树脂、增塑剂、热稳定剂、润滑剂以及阻燃剂,待用;
(2)先将PVC树脂倒入转速为1000转/分钟~1500转/分钟的高速混合机中混合至80℃-85℃,使PVC树脂发生膨胀;然后将增塑剂倒入高速混合机中继续混合5min-10min,使增塑剂完全被PVC树脂所吸收;接着将热稳定剂、润滑剂以及阻燃剂倒入高速混合机中继续混合,直至混合所产生的摩擦热使得混合物料的温度达到90℃-95℃,出料冷却;
(3)将冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融挤出,双螺杆挤出机各区的温度为:T1=90-100℃,T2=100-110℃,T3=110-120℃,T4=120-130℃,T5=130-140℃,T模头=130-140℃;所挤出的条料经水槽冷却、牵引进入切粒机造粒,即得阻燃PVC材料。
4.根据权利要求3所述的一种阻燃PVC材料的制备方法,其特征在于,所述双螺杆挤出机各区的温度为:T1=100℃,T2=110℃,T3=120℃,T4=130℃,T5=140℃,T模头=140℃。
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