一种阻燃抑烟型聚氯乙烯/碳酸钙复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种阻燃抑烟型聚氯乙烯／碳酸钙复合材料及其制备方法。该种聚氯乙烯复合材料包含有碳酸钙、抑烟协同剂、稳定剂等助剂。其中碳酸钙平均粒径为１～５０μｍ，其用量以聚氯乙烯为１００份计为１０～７０重量份数。抑烟协同剂为以下物质中的至少一种：硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化铝。其用量为２～２０重量份数。本发明专利技术的聚氯乙烯组合物具有良好的抑烟性能和力学性能，且成本低廉，应用广泛，尤其适用于建材、室内装饰材料及电线电缆护套等材料。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种阻燃型聚氯乙烯/碳酸钙复合材料，进一步地说，本专利技术涉及一种阻燃抑烟型聚氯乙烯/碳酸钙复合材料及该种聚氯乙烯复合材料的制备方法。聚氯乙烯是一种用量大、用途非常广泛的热塑性塑料。由于聚氯乙烯树脂本身具有一定的耐燃性，所以在建筑、电力、电器等需要材料有阻燃性的行业聚氯乙烯是一种通用的树脂材料。尤其是碳酸钙填充的聚氯乙烯板材非常广泛的应用于建材及室内装饰材料上。但是聚氯乙烯在燃烧时会释放出有害气体，这是火灾中使人致命的一个主要因素。目前，对于抑烟型的聚氯乙烯材料的研究主要是针对软质聚氯乙烯。通常是使用金属的氧化物、氢氧化物或其盐类对软质聚氯乙烯进行改性，这些金属一般为铋、钼等金属。如欧洲专利EP91706、EP90451均是以氢氧化铋或铋盐改性聚氯乙烯。这种金属抑烟改性剂，价格昂贵，成本很高。由于软质聚氯乙烯的抑烟主要针对其所填充的大量增塑剂在燃烧时产生的有毒气体，而硬质聚氯乙烯的抑烟改性则是针对聚氯乙烯本身在热降解时产生的氯化氢等有毒气体其抑烟改性的方法并不适用于硬质聚氯乙烯。故硬质聚氯乙烯的抑烟改性也是一个重要的研究课题，但目前尚未见到有关硬质聚氯乙烯抑烟改性的报导，而现在所使用的大量的碳酸钙高填充硬质聚氯乙烯材料也并未进行抑烟方面的改性本专利技术的目的是提供一种阻燃抑烟型的聚氯乙烯/碳酸钙复合材料，其发烟量低且成本低廉。本专利技术的另一个目的是提供该种阻燃抑烟型聚氯乙烯/碳酸钙复合材料的制备方法。以下对本专利技术做进一步的详细描述。本专利技术人在进行聚氯乙烯抑烟性研究时证实碳酸钙在高填充聚氯乙烯的情况下具有一定的抑烟性。如10份碳酸钙填充聚氯乙烯，其发烟量为92.9mg/g，当碳酸钙增加到58份时发烟量降到78.4mg/g。本专利技术人认为这是由于碳酸钙在高温灼烧下分解为氧化钙和二氧化碳，大量的氧化钙在燃烧的高温下可催化抑烟的作用。同时本专利技术人通过试验证明了在碳酸钙高填充聚氯乙烯的复合材料中加入一些金属的氧化物、氢氧化物或其盐类如硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化铝等，这些物质可配合氧化钙起到很好的抑烟协同作用，使复合材料的发烟量大大降低。基于这种抑烟改性机理，本专利技术人研制开发了阻燃抑烟型的高填充碳酸钙聚氯乙烯复合材料。本专利技术所述的阻燃抑烟聚氯乙烯/碳酸钙复合材料主要包含有聚氯乙烯、碳酸钙、抑烟协同剂、稳定剂等。在此聚氯乙烯复合材料中聚氯乙烯优选为硬质聚氯乙烯。本专利技术聚氯乙烯复合材料中碳酸钙可包括轻质碳酸钙或重质碳酸钙，优选为轻质碳酸钙。碳酸钙的平均粒径太大会影响组合物的力学性能，太小则不易分散影响加工。所以所用碳酸钙的平均粒径较好为1～50μm。碳酸钙在组合物中的用量以聚氯乙烯的重量份数为100份计为15～70份，优选为50～70份。本专利技术的聚氯乙烯复合材料中的碳酸钙最好是经过表面活性剂预处理，来改善其表面活性，以提高碳酸钙与聚氯乙烯树脂的相容性，更好的改善组合物的性能。表面活性剂包括含8个碳原子以上的脂肪酸、钛系偶联剂或硅系偶联剂，较好为脂肪酸。在用脂肪酸处理碳酸钙时，其用量为碳酸钙重量的1～10％，优选为2.5～5％。在此脂肪酸包括硬脂酸、月桂酸等，优选为硬脂酸；在使用钛系偶联剂处理碳酸钙时，钛系偶联剂包括磷酸型钛酸酯、脂肪酸钛酸酯或磷酸及脂肪酸的混合型钛酸酯等。其用量为碳酸钙重量的0.4％～1.5％，优选为0.8～1.0％。在使用硅系偶联剂处理碳酸钙时，硅系偶联剂可选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲基硅烷或N，N’-双(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲基硅烷等。在此硅系偶联剂的用量为碳酸钙重量的0.1～1.0％，优选为0.2～0.5％。本专利技术的复合材料中抑烟协同剂包括下列三种物质的至少一种硼酸锌、三氧化二锑及氢氧化铝，以聚氯乙烯重量份数为100份计，抑烟协同剂的总用量为2～20份。硼酸锌、三氧化二锑及氢氧化铝三者混合时的重量比范围为(2～7)∶(2～7)∶(5～15)，优选为4∶4∶9。加入抑烟协同剂后发烟量可得到进一步的降低。本专利技术的复合材料中稳定剂包括铅盐类稳定剂或稀土类稳定剂。铅盐类稳定剂为聚氯乙烯树脂通用的二盐、三盐稳定剂的复配体系。本专利技术的聚氯乙烯复合材料中使用稀土类稳定剂稳定效果较好。稀土类稳定剂为稀土元素的有机酸的弱酸性盐的混合物，如脂肪酸稀土，主要包括硬脂酸稀土。稀土元素主要为第三族镧系以下的稀土元素，以镧La元素为主并辅以极少量的轻稀土元素如铈Ce、镨Pi、铵Nd、镝Eu等。稀土类热稳定剂的用量以聚氯乙烯的重量份数为100份计为1～10份，优选为3～5份。此外，在该复合材料中还可包含有聚氯乙烯的常用加工助剂，如增塑剂、内润滑剂、外润滑剂、成型助剂、增韧剂、阻燃剂及填料等。本专利技术的阻燃抑烟聚氯乙烯/碳酸钙复合材料是通过以下方法制备的将聚氯乙烯、碳酸钙、抑烟协同剂和稳定剂及其它助剂熔融共混制得阻燃抑烟聚氯乙烯。共混温度为170～200℃。本方法所使用的共混设备为橡塑加工常用的共混设备，如双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、开炼机、密炼机等。本方法中聚氯乙烯优选为硬质聚氯乙烯。本专利技术的方法中所用碳酸钙可包括轻质碳酸钙或重质碳酸钙，优选为轻质碳酸钙。碳酸钙的平均粒径太大会影响组合物的力学性能，太小则不易分散影响加工，所以一般为1～50μm。碳酸钙的用量以聚氯乙烯的重量份数为100份计为10～70份，优选为50～70份。为了提高碳酸钙与聚氯乙烯树脂的相容性，更好的改善组合物的性能，碳酸钙可以预处理改善表面活性。表面活性剂包括含8个碳原子以上的脂肪酸、钛系偶联剂或硅系偶联剂，较好为脂肪酸。在用脂肪酸处理碳酸钙时，其用量为碳酸钙重量的1～10％，优选为2.5～5％。在此脂肪酸包括硬脂酸、月桂酸等，优选为硬脂酸；在使用钛系偶联剂处理碳酸钙时，钛系偶联剂包括磷酸型钛酸酯、脂肪酸钛酸酯或磷酸及脂肪酸的混合型钛酸酯等。其用量为碳酸钙重量的0.4％～1.5％，优选为0.8～1.0％。在使用硅系偶联剂处理碳酸钙时，硅系偶联剂可选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲基硅烷或N，N’-双(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲基硅烷等。在此硅系偶联剂的用量为碳酸钙重量的0.1～1.0％，优选为0.2～0.5％。在对碳酸钙进行预处理时，可将碳酸钙和表面活性剂于通用的混料设备中均匀混合，进行表面处理。在处理过程中可适当加温，对于钛系或硅系偶联剂还可加入少量水及乙醇以将其稀释便于混合均匀。本专利技术的复合材料中加入的抑烟协同剂包括下列三种物质的至少一种硼酸锌、三氧化二锑及氢氧化铝，以聚氯乙烯重量份数为100份计，抑烟协同剂的总用量为2～20份。硼酸锌、三氧化二锑及氢氧化铝三者混合时的重量比范围为(2～7)∶(2～7)∶(5～15)，优选为4∶4∶9。加入抑烟协同剂后发烟量可得到进一步的降低。本专利技术的复合材料制备方法中稳定剂包括铅盐类稳定剂或稀土类稳定剂。铅盐类稳定剂为聚氯乙烯树脂通用的二盐、三盐稳定剂的复配体系。本专利技术的聚氯乙烯复合材料中使用稀土类稳定剂稳定效果较好。稀土类稳定剂为稀土元素的有机酸的弱酸性盐的混合物，如脂肪酸稀土，主要包括硬脂酸稀土。稀土元素主要为第三族镧系以下的稀土元素，以镧La元素为主并辅以极少量的轻稀土元素如铈Ce、镨Pi、铵Nd、镝Eu等。稀土类热稳定剂的用量以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃抑烟型聚氯乙烯／碳酸钙复合材料，包含有聚氯乙烯、碳酸钙、抑烟协同剂和稳定剂，其中抑烟协同剂为以下物质中的至少一种：硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化铝，以聚氯乙烯重量份数为１００份计，抑烟协同剂总用量为２～２０份，硼酸锌、三氧化二锑及氢氧化铝三者混合时的重量比范围为（２～７）∶（２～７）∶（５～１５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冬麟，
申请(专利权)人：陈伟瑜，杨冬麟，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]