CN111704775A - 一种阻燃耐热聚氯乙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃耐热聚氯乙烯材料及其制备方法，所述一种阻燃耐热聚氯乙烯材料包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶10～18份、麦芽糊精5～10份、二异丁基萘磺酸钠0.3～0.9份、双‑2‑乙基己基硫代琥珀酸钠0.1～0.16份、硼酸锌0.15～0.35份、抗氧剂0.1～0.2份、甲基硅油0.2～0.5份、硫化剂0.4～0.8份；所述一种阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法包括以下步骤：S1、准备原料；S2、混炼；S3、塑化造粒。本发明提出的聚氯乙烯材料，具有良好的力学性能、耐热性、阻燃性和加工成型性，且制备方法简单，易于工业化生产，环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃耐热聚氯乙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)，是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂，或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。其最大的优势就是阻燃性能优越，因此被广泛在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等领域。但普通的聚氯乙烯材料耐温仅有60℃，长时间在较高温度下工作，会释放有毒气体氯化氢，且材料的综合性能明显下降。
为了提高聚氯乙烯材料的耐热性能，专利申请号：CN201510221108.8公开了一种耐热聚氯乙烯材料及其制备方法和电线，该专利通过偏苯三酸三辛酯、填充剂、Ca-Zn复合稳定剂、乙烯-丙烯酸正丁酯-羟基弹性体和阻燃剂以提高聚氯乙烯的热稳定性；专利申请号：CN201510969333.X公开了一种高稳定聚氯乙烯材料及其制备方法，通过2-巯基苯并噻唑、光稳定剂、增塑剂、硫化剂以及润滑剂对聚氯乙烯改性使聚氯乙烯改性材料达到较高的热稳定性；专利申请号：CN201610684085.9公开了一种特软高透明阻燃耐热聚氯乙烯材料及其制备方法，该专利通过聚氯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO、偏苯三酸三辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油、阻燃剂、稳定剂润滑、抗氧剂制备得到了耐热聚氯乙烯材料。虽然上述专利得到的聚氯乙烯热稳定性相比于纯聚氯乙烯有所提高，但效果并不理想，且为了保证聚氯乙烯的制备过程顺利进行通常会在聚氯乙烯材料中添加酯类增塑剂，然而酯类增塑剂的加入会影响聚氯乙烯的阻燃性能，所以上述聚氯乙烯材料或是阻燃性能不理想，或是阻燃剂添加量大会降低其力学性能，亦或时使用具有致癌性的三氧化二锑，限制了其应用。基于现有技术中存在的不足，本发明提出了一种阻燃耐热聚氯乙烯材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有聚氯乙烯材料的热稳定性不理想，而热稳定性好的聚氯乙烯材料阻燃性不理性、力学性能差、使用范围受限的问题，而提出的一种阻燃耐热聚氯乙烯材料及其制备方法。
一种阻燃耐热聚氯乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶10～18份、麦芽糊精5～10份、二异丁基萘磺酸钠0.3～0.9份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.1～0.16份、硼酸锌0.15～0.35份、抗氧剂0.1～0.2份、甲基硅油0.2～0.5份、硫化剂0.4～0.8份。
优选的，所述阻燃耐热聚氯乙烯材料包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶15份、麦芽糊精8份、二异丁基萘磺酸钠0.6份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.13份、硼酸锌0.25份、抗氧剂0.15份、甲基硅油0.4份、硫化剂1份。
优选的，所述硫化剂由质量比为100：20～28：0.4～0.6的硫磺、脂肪醇聚氧乙烯醚和二硫代二吗啉在球磨机中进行球磨1～1.5h，且球磨温度控制在50～60℃。
优选的，所述抗氧剂为苯乙烯化苯酚或苯并三氮唑。
本发明还提出了一种阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备原料：按照重量份计，称取聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶10～18份、麦芽糊精5～10份、二异丁基萘磺酸钠0.3～0.9份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.1～0.16份、硼酸锌0.15～0.35份、抗氧剂0.1～0.2份、甲基硅油0.2～0.5份、硫化剂0.4～0.8份，备用；
S2、混炼：将步骤S1称取的聚氯乙烯树脂粉和顺丁橡胶加入到搅拌机中，于65～70℃搅拌混合3～6min，得到混合胶料，将搅拌机的温度升至110～120℃，依次加入二异丁基萘磺酸钠、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠、麦芽糊精、硼酸锌、抗氧剂、甲基硅油和硫化剂，继续搅拌5～10min后排入冷却混合机中，搅拌冷却3～5min，得到混合胶料；
S3、塑化造粒：将混合胶料排入双螺旋干挤出机中，经挤出、干燥、造粒即得阻燃耐热聚氯乙烯材料。
优选的，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度130～140℃，二区温度150～160℃，三区温度145～155℃，四区温度135～145℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明提出的聚氯乙烯材料，以聚氯乙烯树脂粉为主料，顺丁橡胶为辅料，以提高聚氯乙烯材料的力学性能，并通过添加麦芽糊精、二异丁基萘磺酸钠、硼酸锌和双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠以解决现有聚氯乙烯材料耐热性和阻燃性不理想的问题，通过添加甲基硅油协助顺丁橡胶提高聚氯乙烯材料的加工成型性，有助于聚氯乙烯材料的工业化生产。
2、本发明使用的麦芽糊精、二异丁基萘磺酸钠、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠和硼酸锌具有协同增效的作用，不仅可以提高聚氯乙烯材料的耐热性还可以使聚氯乙烯材料的氧指数达到30％以上，显著提高聚氯乙烯材料的阻燃性，且在燃烧过程中有效吸附聚氯乙烯分解产生的氯化氢，使聚氯乙烯材料更绿色环保，使用范围更广。
3、本发明还提出了一种操作简单、易于工业化生产的制备聚氯乙烯材料的方法，该方法先将聚氯乙烯树脂粉和顺丁橡胶在合适的温度下进行预混合，得到混合胶料，再加入其他原料对聚氯乙烯树脂进行改性，最后通经塑化造粒得到力学性能优异的聚氯乙烯材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
本发明提出的一种阻燃耐热聚氯乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶10份、麦芽糊精10份、二异丁基萘磺酸钠0.9份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.16份、硼酸锌0.15份、抗氧剂0.1份、甲基硅油0.2份、硫化剂0.8份；所述硫化剂由质量比为100：20：0.4的硫磺、脂肪醇聚氧乙烯醚和二硫代二吗啉在球磨机中进行球磨1.5h，且球磨温度控制在50℃；所述抗氧剂为苯并三氮唑；
所述一种阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备原料：按照重量份计，称取聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶10份、麦芽糊精10份、二异丁基萘磺酸钠0.9份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.16份、硼酸锌0.15份、抗氧剂0.1份、甲基硅油0.2份、硫化剂0.8份，备用；
S2、混炼：将步骤S1称取的聚氯乙烯树脂粉和顺丁橡胶加入到搅拌机中，于70℃搅拌混合3min，得到混合胶料，将搅拌机的温度升至120℃，依次加入二异丁基萘磺酸钠、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠、麦芽糊精、硼酸锌、抗氧剂、甲基硅油和硫化剂，继续搅拌5min后排入冷却混合机中，搅拌冷却3min，得到混合胶料；
S3、塑化造粒：将混合胶料排入双螺旋干挤出机中，经挤出、干燥、造粒即得阻燃耐热聚氯乙烯材料，所述所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度140℃，二区温度160℃，三区温度145，四区温度145℃。
实施例2
本发明提出的一种阻燃耐热聚氯乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶15份、麦芽糊精8份、二异丁基萘磺酸钠0.6份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.13份、硼酸锌0.25份、抗氧剂0.15份、甲基硅油0.4份、硫化剂1份；所述硫化剂由质量比为100：24：0.5的硫磺、脂肪醇聚氧乙烯醚和二硫代二吗啉在球磨机中进行球磨1h，且球磨温度控制在60℃；所述抗氧剂为苯乙烯化苯酚；
所述一种阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备原料：按照重量份计，称取聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶15份、麦芽糊精8份、二异丁基萘磺酸钠0.6份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.13份、硼酸锌0.25份、抗氧剂0.15份、甲基硅油0.4份、硫化剂1份，备用；
S2、混炼：将步骤S1称取的聚氯乙烯树脂粉和顺丁橡胶加入到搅拌机中，于70℃搅拌混合4min，得到混合胶料，将搅拌机的温度升至115℃，依次加入二异丁基萘磺酸钠、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠、麦芽糊精、硼酸锌、抗氧剂、甲基硅油和硫化剂，继续搅拌8min后排入冷却混合机中，搅拌冷却4min，得到混合胶料；
S3、塑化造粒：将混合胶料排入双螺旋干挤出机中，经挤出、干燥、造粒即得阻燃耐热聚氯乙烯材料，所述所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度135℃，二区温度150℃，三区温度150℃，四区温度140℃。
实施例3
本发明提出的一种阻燃耐热聚氯乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶18份、麦芽糊精5份、二异丁基萘磺酸钠0.3份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.1、硼酸锌0.15份、抗氧剂0.1份、甲基硅油0.5份、硫化剂0.4份；所述硫化剂由质量比为100：28：0.6的硫磺、脂肪醇聚氧乙烯醚和二硫代二吗啉在球磨机中进行球磨1h，且球磨温度控制在50～60℃；所述抗氧剂为苯并三氮唑；
所述一种阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备原料：按照重量份计，称取聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶18份、麦芽糊精5份、二异丁基萘磺酸钠0.3份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.1、硼酸锌0.15份、抗氧剂0.1份、甲基硅油0.5份、硫化剂0.4份，备用；
S2、混炼：将步骤S1称取的聚氯乙烯树脂粉和顺丁橡胶加入到搅拌机中，于70℃搅拌混合4min，得到混合胶料，将搅拌机的温度升至120℃，依次加入二异丁基萘磺酸钠、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠、麦芽糊精、硼酸锌、抗氧剂、甲基硅油和硫化剂，继续搅拌5～10min后排入冷却混合机中，搅拌冷却5min，得到混合胶料；
S3、塑化造粒：将混合胶料排入双螺旋干挤出机中，经挤出、干燥、造粒即得阻燃耐热聚氯乙烯材料，所述所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度135℃，二区温度155℃，三区温度155℃，四区温度145℃。
实施例4
本发明提出的一种阻燃耐热聚氯乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶18份、麦芽糊精5份、二异丁基萘磺酸钠0.3份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.1、硼酸锌0.15份、抗氧剂0.1份、甲基硅油0.5份、硫化剂0.4份；所述硫化剂由质量比为100：28：0.6的硫磺、脂肪醇聚氧乙烯醚和二硫代二吗啉在球磨机中进行球磨1h，且球磨温度控制在55℃；所述抗氧剂为苯乙烯化苯酚；
所述一种阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备原料：按照重量份计，称取聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶18份、麦芽糊精5份、二异丁基萘磺酸钠0.3份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.1、硼酸锌0.15份、抗氧剂0.1份、甲基硅油0.5份、硫化剂0.4份；所述硫化剂由质量比为100：28：0.6的硫磺、脂肪醇聚氧乙烯醚和二硫代二吗啉在球磨机中进行球磨1h；
S2、混炼：将步骤S1称取的聚氯乙烯树脂粉和顺丁橡胶加入到搅拌机中，于70℃搅拌混合3min，得到混合胶料，将搅拌机的温度升至110℃，依次加入二异丁基萘磺酸钠、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠、麦芽糊精、硼酸锌、抗氧剂、甲基硅油和硫化剂，继续搅拌8min后排入冷却混合机中，搅拌冷却4min，得到混合胶料；
S3、塑化造粒：将混合胶料排入双螺旋干挤出机中，经挤出、干燥、造粒即得阻燃耐热聚氯乙烯材料，所述所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度140℃，二区温度150℃，三区温度155℃，四区温度145℃。
对比例1
本发明提出的一种阻燃耐热聚氯乙烯材料，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶10份、硼酸锌0.15份、抗氧剂0.1份、甲基硅油0.2份、硫化剂0.8份；所述硫化剂由质量比为100：20：0.4的硫磺、脂肪醇聚氧乙烯醚和二硫代二吗啉在球磨机中进行球磨1.5h，且球磨温度控制在50℃；所述抗氧剂为苯并三氮唑；
所述一种阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备原料：按照重量份计，称取聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶10份、硼酸锌0.15份、抗氧剂0.1份、甲基硅油0.2份、硫化剂0.8份，备用；
S2、混炼：将步骤S1称取的聚氯乙烯树脂粉和顺丁橡胶加入到搅拌机中，于70℃搅拌混合3min，得到混合胶料，将搅拌机的温度升至120℃，依次加入硼酸锌、抗氧剂、甲基硅油和硫化剂，继续搅拌5min后排入冷却混合机中，搅拌冷却3min，得到混合胶料；
S3、塑化造粒：将混合胶料排入双螺旋干挤出机中，经挤出、干燥、造粒即得阻燃耐热聚氯乙烯材料，所述所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度140℃，二区温度160℃，三区温度145，四区温度145℃。
对上述实施例1～4和对比例1制备得到的聚氯乙烯材料进行性能检测，结果见下表：
表中，拉伸强度参照GB/T1040-2006标准进行测定；氧指数参照GB/T2406-1993标准进行测定。
上表检测结果显示，本发明实施例制备得到的聚氯乙烯材料，在力学性能、热稳定性和阻燃性方面要远优于对比例1，氧指数可以达到39％以上，在200℃的高温下，可以保持90min以上，耐热性优异，且实施例制备得到的聚氯乙烯材料在燃烧过程无氯化氢气体生成，环境友好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种阻燃耐热聚氯乙烯材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶10～18份、麦芽糊精5～10份、二异丁基萘磺酸钠0.3～0.9份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.1～0.16份、硼酸锌0.15～0.35份、抗氧剂0.1～0.2份、甲基硅油0.2～0.5份、硫化剂0.4～0.8份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃耐热聚氯乙烯材料，其特征在于，所述阻燃耐热聚氯乙烯材料包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶15份、麦芽糊精8份、二异丁基萘磺酸钠0.6份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.13份、硼酸锌0.25份、抗氧剂0.15份、甲基硅油0.4份、硫化剂1份。
3.根据权利要求1或2所述的一种阻燃耐热聚氯乙烯材料，其特征在于，所述硫化剂由质量比为100：20～28：0.4～0.6的硫磺、脂肪醇聚氧乙烯醚和二硫代二吗啉在球磨机中进行球磨1～1.5h，且球磨温度控制在50～60℃。
4.根据权利要求1或2所述的一种阻燃耐热聚氯乙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为苯乙烯化苯酚或苯并三氮唑。
5.一种阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备原料：按照重量份计，称取聚氯乙烯树脂粉100份、顺丁橡胶10～18份、麦芽糊精5～10份、二异丁基萘磺酸钠0.3～0.9份、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠0.1～0.16份、硼酸锌0.15～0.35份、抗氧剂0.1～0.2份、甲基硅油0.2～0.5份、硫化剂0.4～0.8份，备用；
S2、混炼：将步骤S1称取的聚氯乙烯树脂粉和顺丁橡胶加入到搅拌机中，于65～70℃搅拌混合3～6min，得到混合胶料，将搅拌机的温度升至110～120℃，依次加入二异丁基萘磺酸钠、双-2-乙基己基硫代琥珀酸钠、麦芽糊精、硼酸锌、抗氧剂、甲基硅油和硫化剂，继续搅拌5～10min后排入冷却混合机中，搅拌冷却3～5min，得到混合胶料；
S3、塑化造粒：将混合胶料排入双螺旋干挤出机中，经挤出、干燥、造粒即得阻燃耐热聚氯乙烯材料。
6.根据权利要求5所述的一种阻燃耐热聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各段温度为：一区温度130～140℃，二区温度150～160℃，三区温度145～155℃，四区温度135～145℃。
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