CN112280222A - 一种可陶瓷化的pvc耐火板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法及其制备方法，按比例称原料，先放入烘箱中进行干燥处理，再将干燥后的粉体放入高速混合机进行预混合，再添加表面改性剂充分混合，得到瓷化粉；将PVC、抗冲改性剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂按照一定配比置于高速混合机进行高速混合，得到PVC复合粉体；将混合粉体通过双螺杆挤出初步塑化，再将得到的塑化颗粒热压和冷压，即得到产品。本发明制备的产品在常温下性质稳定，遇高温时，550‑600℃开始板结，900℃下实现快速成瓷，瓷体结构致密、强度高，制得的产品能经受900℃下高温的长时间燃烧，同时制备流程简单、能耗低、原料易得，产品的抗拉伸性能好，耐老化性能好，易于实现产业化生产。

Description

一种可陶瓷化的PVC耐火板材及其制备方法
技术领域
本发明属于无机复合粉体的加工与应用领域，具体涉及一种可陶瓷化的PVC耐火板材及其制备方法。
背景技术
瓷化粉是一种能在宽温域下（400~1000℃）实现快速成瓷的无机复合粉体，它与传统的陶瓷粉体有着很大的差别，传统的陶瓷粉的烧结特点是温度高（≥1200℃）、保温时间长，并且对升温速率以及烧结气氛有着相对严格的要求，不适宜在极端的环境中（比如火灾中）进行应用。
传统硬制PVC板材具备一定的阻燃性能，但遇到火灾等特殊情况发生，无法经受住长时间的高温，在火焰下会生成的粉末状残炭，产生裂纹或坍塌，导致没有防火的作用。
根据液相烧结原理，对原有的陶瓷粉体进行改进，提高低温成瓷的性能，以满足实际应用的需要，得到一种能应用于聚合物基体的性能优异的瓷化粉。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的技术问题，而提出的一种提高耐火性、性能稳定，能在较低燃烧温度下陶瓷化的可陶瓷化的PVC耐火板材及其制备方法。
本发明专利中将自制的瓷化粉填充到PVC板中，很大程度上改善PVC板材的耐火性能，在火焰下形成具有自支撑性能的多孔陶瓷结构，进而使得板材不被烧透，形成的残留物可以阻隔火焰的继续蔓延，耐受1000℃以上的持续高温。同时，在经高温后形成的陶瓷化材料具有一定的机械强度，能承受人的压力和重物掉落，提高PVC板材的使用安全性，可用于防火地板、防火墙等的铺设。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种可陶瓷化的PVC耐火板材，包括以下重量份的原料：
高岭土 10~60份；
紫金土 10~20份；
硅灰石 10~30份；
含硼磷酸盐玻璃粉 10~30份；
硼酸锌 30~50份；
石英 5~15份；
表面改性剂 0.5~2份；
PVC 100~150份；
抗冲改性剂 1~5份；
润滑剂 1~10份；
稳定剂 1~10份；
增塑剂 5~20份。
一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，包括以下制备工序：
（1）瓷化粉的制备：按比例称取高岭土、紫金土、硅灰石、含铁硼磷酸盐玻璃粉、硼酸锌、石英，先放入烘箱中进行干燥处理，温度为105~120℃，时间为2h，再将干燥后的粉体放入高速混合机进行预混合，再添加表面改性剂充分混合，时间为15~120min，得到瓷化粉；
（2）PVC预混：将PVC、抗冲改性剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂按照一定配比置于高速混合机进行高速混合，使PVC充分与抗冲改性剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂混均匀，得到PVC复合粉体；
（3）将上述步骤（1）中所得的瓷化粉与将上述步骤（2）中所得的PVC复合粉体按照一定的配比置于高速混合机进行高速混合，直至混合物均匀，得到混合粉体；
（4）将混合粉体通过双螺杆挤出初步塑化，再将得到的塑化颗粒在160~180℃下热压10min，再常温下冷压5min，即得到耐火PVC板材。
进一步的，所述的高岭土、紫金土的粒度大小为1250~1500目，D50在5~10μm之间。
进一步的，所述的硅灰石的粒度大小为325~800目，D50在18~45μm之间。
进一步的，所述的含硼磷酸盐玻璃粉的粒度大小为200~800目，D50在18~60μm之间，组分中含有B2O3，K2O、Al2O3、P2O5、CaO、SiO2，玻璃化转变温度Tg在430~500℃，玻璃软化温度为450~550℃。
进一步的，所述的硼酸锌的粒度大小为1500~2500目，D50在1~6μm之间。
进一步的，所述的表面改性剂为硬脂酸偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸的一种或任意几种按一定比例的混合物。
进一步的，所述的抗冲改性剂为ACR-401；润滑剂为聚乙烯蜡、氯化石蜡、石蜡中的一种或多种；稳定剂为钙锌稳定剂；增塑剂为TPP、IPPP、TOP中的一种或多种。
本发明的有益效果是：1、根据陶瓷烧结的粒径效应，细化填料粒度的同时，将各组分之间的粒度也均匀化，使得烧结成瓷的效果有了明显的提升。
2、传统陶瓷烧结温度较高通常需要1300℃以上，通过低熔点玻璃粉，在不影响瓷化粉的整体成瓷性能的前提下，有效促进了瓷化粉在较低温度下烧结成型。
3、瓷化粉在常温下性质稳定，遇高温时，能在550-600℃开始板结，900℃下实现快速成瓷，瓷体结构致密、强度高，与PVC树脂共混后，制得的耐火PVC板材能经受超过900℃下高温至少60分钟的长时间燃烧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1，一种可陶瓷化的PVC耐火板材，包括以下重量份的原料：
高岭土 10~60份；
紫金土 10~20份；
硅灰石 10~30份；
含硼磷酸盐玻璃粉 10~30份；
硼酸锌 30~50份；
石英 5~15份；
表面改性剂 0.5~2份；
PVC 100~150份；
抗冲改性剂 1~5份；
润滑剂 1~10份；
稳定剂 1~10份；
增塑剂 5~20份。
实施例2，一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，包括以下制备工序：
（1）瓷化粉的制备：按比例称取高岭土、紫金土、硅灰石、含铁硼磷酸盐玻璃粉、硼酸锌、石英，先放入烘箱中进行干燥处理，温度为105~120℃，时间为2h，再将干燥后的粉体放入高速混合机进行预混合，再添加表面改性剂充分混合，时间为15~120min，得到瓷化粉；
（2）PVC预混：将PVC、抗冲改性剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂按照一定配比置于高速混合机进行高速混合，使PVC充分与抗冲改性剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂混均匀，得到PVC复合粉体；
（3）将上述步骤（1）中所得的瓷化粉与将上述步骤（2）中所得的PVC复合粉体按照一定的配比置于高速混合机进行高速混合，直至混合物均匀，得到混合粉体；
（4）将混合粉体通过双螺杆挤出初步塑化，再将得到的塑化颗粒在160~180℃下热压10min，再常温下冷压5min，即得到耐火PVC板材。
一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，所述的高岭土、紫金土的粒度大小为1250~1500目，D50在5~10μm之间。
一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，所述的硅灰石的粒度大小为325~800目，D50在18~45μm之间。
一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，所述的含硼磷酸盐玻璃粉的粒度大小为200~800目，D50在18~60μm之间，组分中含有B2O3，K2O、Al2O3、P2O5、CaO、SiO2，玻璃化转变温度Tg在430~500℃，玻璃软化温度为450~550℃。
一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，所述的硼酸锌的粒度大小为1500~2500目，D50在1~6μm之间。
一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，所述的表面改性剂为硬脂酸偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸的一种或任意几种按一定比例的混合物。
一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，表面改性剂为木质素偶联剂、硼酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸、烷基季铵盐、烷基苯磺酸钠的一种或任意几种按一定比例的混合物。
一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，瓷化粉的制备方法为：按比例称取高岭土、紫金土、硅灰石、含硼磷酸盐玻璃粉、硼酸锌、石英， 先放入烘箱中进行干燥处理，温度为105~120℃，时间为2h，再将干燥后的粉体放入高速混合机进行预混合，再添加表面改性剂充分混合，时间为15~120min，得到瓷化粉。
一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，所述的抗冲改性剂为ACR-401；润滑剂为聚乙烯蜡、氯化石蜡、石蜡中的一种或多种；稳定剂为钙锌稳定剂；增塑剂为TPP、IPPP、TOP中的一种或多种。
TPP为磷酸三苯酯。
IPPP为磷酸三异丙基苯酯。
TOP为磷酸三辛酯。
实施例3，一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，
（1）称取30份高岭土与紫金土（1:1，质量比）、20份硅灰石、15份含硼磷酸盐玻璃粉、20份硼酸锌、石英15份放入鼓风干燥箱中烘干，将烘干后的粉体，放入高速混合机中，待粉体混合均匀后，加入1份的硅烷偶联剂，再接着混合，总用时达2h后，制得所需瓷化粉；
（2）称取100份PVC、2份抗冲改性剂、4份润滑剂、3份稳定剂、10份增塑剂放入高速混合机中，充分混合均匀，得到PVC预混粉体；
（3）将200份瓷化粉与119份PVC预混粉体加入到高速混合机中，充分搅拌均匀，得到混合粉体，通过双螺杆挤出预塑化，得到塑化颗粒，再将得到的塑化颗粒在160~180℃下热压10min，再常温下冷压5min，即得到耐火PVC板材。
实施例4一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，
（1）称取20份高岭土与紫金土（1:1,质量比）、20份硅灰石、35份含硼磷酸盐玻璃粉、20份硼酸锌、5份石英放入鼓风干燥箱中烘干，将烘干后的粉体，放入高速混合机中，待粉体混合均匀后，加入1份的硅烷偶联剂，再接着混合，总用时达2h后，制得所需瓷化粉；
（2）称取100份PVC、2份抗冲改性剂、4份润滑剂、3份稳定剂、10份增塑剂放入高速混合机中，充分混合均匀，得到PVC预混粉体；
（3）将200份瓷化粉与119份PVC预混粉体加入到高速混合机中，充分搅拌均匀，得到混合粉体，通过双螺杆挤出预塑化，得到塑化颗粒，再将得到的塑化颗粒在160~180℃下热压10min，再常温下冷压5min，即得到耐火PVC板材。
实施例5一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，
（1）称取20份高岭土与紫金土（1:1,质量比）、20份硅灰石、25份含硼磷酸盐玻璃粉、10份硼酸锌、15份石英放入鼓风干燥箱中烘干，将烘干后的粉体，放入高速混合机中，待粉体混合均匀后，加入1份的硅烷偶联剂，再接着混合，总用时达2h后，制得所需瓷化粉；
（2）称取100份PVC、2份抗冲改性剂、4份润滑剂、3份稳定剂、10份增塑剂放入高速混合机中，充分混合均匀，得到PVC预混粉体；
（3）将200份瓷化粉与119份PVC预混粉体加入到高速混合机中，充分搅拌均匀，得到混合粉体，通过双螺杆挤出预塑化，得到塑化颗粒，再将得到的塑化颗粒在160~180℃下热压10min，再常温下冷压5min，即得到耐火PVC板材。
本发明与现有技术相比，耐火PVC板材在550-600℃开始板结，900℃下实现快速成瓷，瓷体结构致密、强度高，与PVC树脂共混后，制得的耐火PVC板材能经受超过900℃下高温至少60分钟的长时间燃烧。
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 (8)

1.一种可陶瓷化的PVC耐火板材，其特征在于，包括以下重量份的原料：
高岭土 10~60份；
紫金土 10~20份；
硅灰石 10~30份；
含硼磷酸盐玻璃粉 10~30份；
硼酸锌 30~50份；
石英 5~15份；
表面改性剂 0.5~2份；
PVC 100~150份；
抗冲改性剂 1~5份；
润滑剂 1~10份；
稳定剂 1~10份；
增塑剂 5~20份。
2.一种根据权利要求1所述的可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法，其特征在于：包括以下制备工序：
（1）瓷化粉的制备：按比例称取高岭土、紫金土、硅灰石、含铁硼磷酸盐玻璃粉、硼酸锌、石英，先放入烘箱中进行干燥处理，温度为105~120℃，时间为2h，再将干燥后的粉体放入高速混合机进行预混合，再添加表面改性剂充分混合，时间为15~120min，得到瓷化粉；
（2）PVC预混：将PVC、抗冲改性剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂按照一定配比置于高速混合机进行高速混合，使PVC充分与增塑剂、抗冲改性剂、稳定剂、润滑剂混均匀，得到PVC复合粉体；
（3）将上述步骤（1）中所得的瓷化粉与将上述步骤（2）中所得的PVC复合粉体按照一定的配比置于高速混合机进行高速混合，直至混合物均匀，得到混合粉体；
（4）将混合粉体通过双螺杆挤出初步塑化，再将得到的塑化颗粒在160~180℃下热压10min，再常温下冷压5min，即得到耐火PVC板材。
3.根据权利要求2所述的一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法的制备方法，其特征在于：所述的高岭土、紫金土的粒度大小为1250~1500目，D50在5~10μm之间。
4.根据权利要求2所述的一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法的制备方法，其特征在于：所述的硅灰石的粒度大小为325~800目，D50在18~45μm之间。
5.根据权利要求2所述的一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法的制备方法，其特征在于：所述的含硼磷酸盐玻璃粉的粒度大小为200~800目，D50在18~60μm之间，组分中含有B2O3，K2O、Al2O3、P2O5、CaO、SiO2，玻璃化转变温度Tg在430~500℃，玻璃软化温度为450~550℃。
6.根据权利要求2所述的一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法的制备方法，其特征在于：所述的硼酸锌的粒度大小为1500~2500目，D50在1~6μm之间。
7.根据权利要求2所述的一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法的制备方法，其特征在于：所述的表面改性剂为硬脂酸偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸的一种或任意几种按一定比例的混合物。
8.根据权利要求2所述的一种可陶瓷化的PVC耐火板材的制备方法的制备方法，其特征在于：所述的抗冲改性剂为ACR-401；润滑剂为聚乙烯蜡、氯化石蜡、石蜡中的一种或多种；稳定剂为钙锌稳定剂；增塑剂为TPP、IPPP、TOP中的一种或多种。
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