一种阻燃抑烟型聚氯乙烯组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种阻燃抑烟型聚氯乙烯组合物及其制备方法。该种聚氯乙烯组合物包含有抑烟剂、稳定剂或者还包含有抑烟协同剂等助剂。其中抑烟剂为平均粒径为１～１００μ的粉煤灰，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、电缆材料及护套。（*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组合物及其制备方法，进一步地说，本专利技术涉及一种阻燃抑烟型聚氯乙烯组合物及该种聚氯乙烯组合物的制备方法。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。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。本专利技术人经过深入研究发现可以使用粉煤灰对聚氯乙烯进行抑烟改性。粉煤灰主要是燃煤发电所产生的废物，具有与聚氯乙烯相近的表面能。其组分中含有铁、铝、锰、镁、磷、硫等元素的氧化物。专利技术人考虑到这类金属元素在燃烧的高温下，可能与含磷、硫等元素的酸根进行反应从而起到催化抑烟的作用。这一推论经过大量的试验得到证实使用粉煤灰改性聚氯乙烯，可使其在燃烧时的发烟量降低18～26％至多，最高甚至可使聚氯乙烯发烟量降低达45％左右。我国是世界燃煤发电居世界第一，由此产生大量的粉煤灰，如果不采取收集处理措施，则会严重污染环境。本专利技术人变废为宝，通过粉煤灰改性聚氯乙烯树脂而得到性能良好、成本低廉的阻燃抑烟型聚氯乙烯。本专利技术的粉煤灰高填充改性的阻燃抑烟型聚氯乙烯组合物其成本价以聚氯乙烯7500元/吨计为5846元/吨，价格较纯聚氯乙烯树脂下降了22％。根据现有技术中所述的阻燃抑烟型聚氯乙烯进行成本分析，现有技术中改性聚氯乙烯树脂的成本价还未有低于纯聚氯乙烯树脂价格的。目前未见任何有关粉煤灰改性聚氯乙烯的阻燃抑烟复合材料的报道。本专利技术的目的是提供一种阻燃抑烟型的聚氯乙烯组合物，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组合物的制备方法。以下对本专利技术做进一步的详细描述。本专利技术所述的阻燃抑烟聚氯乙烯组合物主要包含有聚氯乙烯、抑烟剂和稳定剂。在此聚氯乙烯组合物中聚氯乙烯可以为软质也可以为硬质聚氯乙烯，优选为硬质聚氯乙烯。本专利技术聚氯乙烯组合物中抑烟剂为粉煤灰。粉煤灰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。所以该组合物所用粉煤灰的平均粒径一般为1～100μm，优选为5～50μm。粉煤灰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20～60份。可以制得高填充的聚氯乙烯抑烟材料。本专利技术的聚氯乙烯组合物中的粉煤灰最好是经过表面活性剂预处理，来改善其表面活性，以提高粉煤灰与聚氯乙烯树脂的相容性，更好的改善组合物的性能。表面活性剂包括钛系偶联剂或硅系偶联剂。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。其用量为粉煤灰重量的0.4％～1.5％，优选为0.8～1.0％。由于粉煤灰中含有大量的二氧化硅所以使用硅系偶联剂作为表面处理剂效果更好。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。因为γ-氨丙基三乙氧基硅烷具有胺基易于与聚氯乙烯中的碳氯键反应提高粉煤灰与聚氯乙烯的相容性，同时胺基易与氯化氢反应有利于聚氯乙烯的热稳定性，故表面处理剂优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。在此硅系偶联剂的用量为粉煤灰重量的0.1～1.0％，优选为0.2～0.5％。本专利技术的组合物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组合物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。本专利技术的组合物中还可包含抑烟协同剂，以提高粉煤灰的抑烟作用，提高消烟率。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。此外，在该组合物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组合物是通过以下方法制备的将聚氯乙烯、粉煤灰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。本方法中聚氯乙烯为可以为软质也可以为硬质聚氯乙烯，优选为硬质聚氯乙烯。本专利技术的方法中所用粉煤灰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1～100μm，优选为5～50μm。粉煤灰的用量以聚氯乙烯的重量份数为100份计为15～70份，优选为20～60份。可以制得高填充的聚氯乙烯抑烟材料。为了提高粉煤灰与聚氯乙烯树脂的相容性，更好的改善组合物的性能，粉煤灰可以预处理改善表面活性。尤其是在使用螺杆挤出机进行高份数粉煤灰与聚氯乙烯熔融共混时，如果粉煤灰不进行处理，会给物料塑化带来很大困难。在对粉煤灰进行预处理时，可将粉煤灰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。在处理过程中可加入少量水及乙醇以稀释表面活性剂便于混合均匀，此外还可适当加温。表面活性剂包括钛系偶联剂或硅系偶联剂。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。其用量为粉煤灰重量的0.4％～1.5％，优选为0.8～1.0％。由于粉煤灰中含有大量的二氧化硅所以使用硅系偶联剂作为表面处理剂效果更好。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。因为γ-氨丙基三乙氧基硅烷具有胺基易于与聚氯乙烯中的碳氯键反应提高粉煤灰与聚氯乙烯的相容性，同时胺基易与氯化氢反应有利于聚氯乙烯的热稳定性，故表面处理剂优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。在此硅系偶联剂的用量为粉煤灰重量的0.1～1.0％，优选为0.2～0.5％。本专利技术的组合物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组合物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。为了提高粉煤灰的抑烟作用，可在本专利技术的组合物中加入抑烟协同剂，以提高消烟率。抑烟协同剂包括下列三种物质的至少一种硼酸锌、三氧化二锑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃抑烟型聚氯乙烯组合物，包含有聚氯乙烯、抑烟剂和稳定剂，其中抑烟剂为平均粒径为１～１００μｍ的粉煤灰，以聚氯乙烯重量份数为１００份计，粉煤灰用量为１５～７０份。

【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[]