季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂、阻燃材料及制法制造技术

本发明专利技术提供了一种季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由季铵盐改性蒙脱土1‑4份，Sb2O3 10份组成；本发明专利技术还提供了该阻燃剂的制备方法，以及以该阻燃剂为原料制成的阻燃材料。本发明专利技术提供的阻燃剂，对天然蒙脱土进行改性，合理利用闲置资源，并用来复配传统阻燃剂Sb2O3，作为PVC的阻燃消烟剂，降低阻燃PVC产品成本的同时取得良好的阻燃消烟效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于阻燃剂
，具体是涉及一种改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂、阻燃材料、以及他们的制备方法。
技术介绍
聚氯乙烯(PolyvinylChloride，简称PVC)树脂是氯乙烯的均聚物，是由氯乙烯单体通过聚合而形成的热塑性高分子材料。它是五大通用树脂之一，其产量仅次于聚乙烯，居塑料制品的第二位。聚氯乙烯塑料由于其优良的电性能、耐化学腐蚀性能、加工简单、价格低廉、容易改性等优点，被广泛应用于工业、农业、化工、电子电器及建筑行业等诸多部门。PVC可分为硬质和软质两大类，在世界范围内，硬质PVC产品应用比较普遍，但软质PVC在我国使用较为广泛。大部分软质PVC制品被应用于电子电器、电线电缆和建筑材料的生产过程中，因为这类材料对阻燃性能都有较高的要求，所以对软质PVC进行阻燃处理是很必要的。另外，PVC的发烟量大，在常见的塑料制品中名列榜首，因此对PVC进行抑烟处理具有特别重要的意义。三氧化二锑(Sb2O3)是最早被采用的无机阻燃剂之一，也是目前锑系阻燃剂中使用量最大的一种。单独作为阻燃剂添加使用时，不能达到理想的阻燃效果，但与卤素化合物复配作为阻燃剂使用时，就能表现出优异的阻燃性能。Sb2O3可以同时在气相和凝聚相对材料起到阻燃作用。在软质PVC中只加入Sb2O3就可使其难燃性提高，这是由于PVC在刚开始点燃时会释放出HCl气体，含锑化合物能够与HCl结合并生成氯氧化物，之后氯氧化物受热继续发生分解，并带走样品燃烧过程中产生的一部分热量，最终将生成SbCl3。然后SbCl3受热分解释放出Cl·自由基，而Cl·能与火焰中的H·和HO·自由基结合，对火焰蔓延起到了抑制作用。再者SbCl3蒸气密度较大，在样品燃烧过程中覆盖在材料的表面，不仅能抑制样品受热分解出的可燃性气体逸出材料，同时有效阻止材料与空气接触，从而对样品起到了阻燃作用。这一机理己经被R.M.Lum通过激光微区分析的方法所证实。虽然当Sb2O3的添加量在5-10份/100份PVC树脂时就能对PVC样品产生十分显著的阻燃效果，但由于以下一些原因，近年来学者们一直致力于寻找Sb2O3的替代品或者其复配物：使用卤锑阻燃体系阻燃后的材料发烟量比单纯用卤系阻燃剂时发烟量要高，而抑烟是对PVC材料阻燃的重要指标之一；锑金属资源有限和市场原因，近年来其价格不断上涨；经过Sb2O3阻燃处理的PVC材料在燃烧过程中产生有毒气体，对环境危害很大，所以应尽量减少其用量。因此，对于Sb2O3的研究目前主要集中在对其改进，以及寻找合适的复配阻燃剂及其替代品。
技术实现思路
为此，本专利技术提供了一种季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，对廉价易得的蒙脱土进行改性，复配Sb2O3作为软质PVC的阻燃剂，所制备的PVC制品具有优异的阻燃性能、抑烟性能和力学性能。具体的，本专利技术提供的季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由以下重量份数的组分组成：季铵盐改性蒙脱土1-4份，Sb2O310份。优选地，由以下重量份数的组分组成：季铵盐改性蒙脱土3份，Sb2O310份。更优选地，所述季铵盐改性蒙脱土是以蒙脱土为原料，经十四烷基三甲基溴化铵改性而得。本专利技术还提供了该季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂的制备方法，包括如下步骤：S1：称取一定量的蒙脱土，加水制成质量分数为5％的悬浮液，加热至60℃并恒温搅拌一定时间，使其充分溶胀；S2：称取一定量的季铵盐，加水配制成质量分数为10-20％的溶液后，将所述溶液加入到充分溶胀的蒙脱土中，60℃恒温搅拌3-24小时进行充分反应，得到反应物，将反应物抽滤，同时用去离子水反复洗涤滤饼，将所得滤饼在干燥箱中干燥24-48小时，球磨，过120目筛，即得所述季铵盐改性蒙脱土；S3：分别称取1-4份所述季铵盐改性蒙脱土、10份Sb2O3，将所述季铵盐改性蒙脱土和所述Sb2O3充分混合，即得季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂。基于同样的专利技术创造，优选地，本专利技术还提供了一种阻燃材料，由以下重量份数的组分组成：PVC树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯40份、稳定剂4份、润滑剂0.5份、PVC阻燃剂5-10份；所述PVC阻燃剂为上述任一所述季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂。更优选地，所述稳定剂由质量比为1:1的二盐基亚磷酸铅和三盐基硫酸铅组成。更优选地，所述润滑剂为硬脂酸锌。更优选地，本专利技术还提供了该阻燃材料的制备方法，具体步骤如下：按比例分别称取PVC树脂100份、邻苯二甲酸二辛酯40份、稳定剂4份、润滑剂0.5份、PVC阻燃剂5-10份，将PVC树脂、邻苯二甲酸二辛酯、稳定剂、润滑剂、PVC阻燃剂混合搅拌均匀，用混炼机在155-160℃下混炼10min，然后移入平板硫化机在160-170℃，10-12MPa压力下热压5-8min，取出自然冷却，即得所述阻燃材料。本专利技术提供的阻燃剂，对天然蒙脱土进行改性，并用来复配传统阻燃剂Sb2O3，作为PVC的阻燃消烟剂，降低阻燃PVC产品成本的同时取得良好的阻燃消烟效果；具体的，对天然蒙脱土进行改性，合理利用闲置资源，使之变废为宝；改性蒙脱土处理工艺简便，比传统阻燃剂生产过程耗费能源低，且取得了良好的阻燃抑烟效果；改性蒙脱土与Sb2O3复配作为PVC的阻燃消烟剂，弥补了Sb2O3单独加入对PVC材料力学性能的影响。将改性蒙脱土作为PVC的阻燃消烟剂，使PVC产品具有良好的经济效益、普遍适用性和推广价值，对促进我国蒙脱土资源产业的发展及阻燃PVC的应用具有重大的现实意义。附图说明图1为本专利技术实施例提供的阻燃材料的合成路线；图2为本专利技术实施例提供的纯PVC、PVC/Sb2O3、PVC/原蒙脱土+Sb2O3的热重图；图3为本专利技术实施例提供的PVC/原蒙脱土+Sb2O3和PVC/季铵盐-蒙脱土+Sb2O3的热重图。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。以下实施例中所用到的原料PVC树脂购自北京化工二厂，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)购自上海东方化工厂，三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、硬脂酸锌、三氧化二锑均购自北京益利精细化学品有限公司，十四烷基三甲基溴化铵购自上海源叶生物科技有限公司，蒙脱土是常见市售药剂。一种季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由一定重量份的季铵盐改性蒙脱土和Sb2O3组成。基于同样的专利技术创造，本专利技术还提供了一种阻燃材料，以蒙脱土为原料，对其进行改性处理，改性处理后的蒙脱土采用球磨机粉碎，得到PVC阻燃剂(阻燃抑烟剂)，将该PVC阻燃剂加入到聚氯乙烯中，同时加入增塑剂、稳定剂和润滑剂，混合搅拌均匀，用混炼机混炼，然后移入平板硫化机热压，得到阻燃材料(阻燃抑烟剂聚氯乙烯)，阻燃材料的合成路线图具体见图1所示。以下就本专利技术的技术方案仅仅具体的举例说明。实施例1一种季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，由0.5g季铵盐改性蒙脱土和5gSb2O3组成。该季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂的制备方法，具体步骤为：取50g蒙脱土配制成质量分数为5％的悬浮液，加热至60℃并搅拌一段时间，加100-150mL入质量分数为10％的十四烷基三甲基溴化铵溶液，60℃恒温搅拌3小时，将反应物抽滤，同时用去离子水反复洗涤滤饼，直至无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：季铵盐改性蒙脱土1‑4份，Sb2O3 10份。

【技术特征摘要】
1.一种季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：季铵盐改性蒙脱土1-4份，Sb2O310份。2.根据权利要求1所述的季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，其特征在于，由以下重量份数的组分组成：季铵盐改性蒙脱土3份，Sb2O310份。3.根据权利要求1-2任一所述的季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂，其特征在于，所述季铵盐改性蒙脱土是以蒙脱土为原料，经十四烷基三甲基溴化铵改性而得。4.根据权利要求1所述的季铵盐改性蒙脱土复合型PVC阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：称取一定量的蒙脱土，加水制成质量分数为5％的悬浮液，加热至60℃并恒温搅拌一定时间，使其充分溶胀；S2：称取一定量的季铵盐，加水配制成质量分数为10％的溶液后，将所述溶液加入到充分溶胀的蒙脱土中，60℃恒温搅拌3-24小时进行充分反应，得到反应物，将反应物抽滤，同时用去离子水反复洗涤滤饼，将所得滤饼在干燥箱中干燥24-48小时，球磨，过120目筛，即得所述季铵盐改性蒙脱土；S3：分别称取1-4份所述季铵...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明，孙彩云，宋春光，陈顺，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：河北;13