一种PVC抑烟剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PVC抑烟剂及其制备方法。该抑烟剂为一种改性的ZnO包覆水滑石，表示为ZnO/LDHs。本发明专利技术采用在水滑石的表面原位生成ZnO的方法将ZnO包覆到水滑石表面，使得ZnO与水滑石结合紧密，且ZnO具有较大的比表面积，因此将其作为抑烟剂时ZnO的催化成炭作用和水滑石的物理阻隔作用发生在分子层面上，具有更强的协同效果，大幅度提高了对烟气的抑制效果。因此该ZnO包覆水滑石是一种出色的抑烟剂。添加此种抑烟剂后PVC的发烟量降低达70％。

A smoke suppressant for PVC and its preparation method

The invention discloses a PVC smoke suppressant and a preparation method thereof. The smoke suppressant is a modified zinc oxide coated hydrotalcite, expressed as zinc oxide/LDHs. The method of in-situ formation of zinc oxide on the surface of hydrotalcite is adopted to coat zinc oxide on the surface of hydrotalcite, so that zinc oxide and hydrotalcite are closely combined, and zinc oxide has a large specific surface area. Therefore, when used as smoke suppressor, the catalytic carbonization of zinc oxide and the physical barrier of hydrotalcite occur at the molecular level, which has a stronger synergistic effect and greatly improves the smoke suppression effect. Fruit. Therefore, the ZnO-coated hydrotalcite is an excellent smoke suppressant. The smoke emission of PVC decreased by 70% after adding this smoke suppressant.

【技术实现步骤摘要】
一种PVC抑烟剂及其制备方法
：本专利技术属于塑料添加剂
，具体涉及一种改性的ZnO包覆水滑石PVC抑烟剂及其制备方法。技术背景：2016年，全国共接报火灾31.2万起，亡1582人，伤1065人，直接财产损失37.2亿元。烟气对人体危害很大，有资料显示，火灾时因缺氧、烟气侵害而造成的人员伤亡可达火灾死亡人数的50—80％。烟气中的烟粒子对可见光有完全的遮蔽作用，烟气弥漫时，可见光受到烟粒子的遮蔽而大大减弱，能见度大大降低，并且烟气对人的眼睛有极大的刺激，使人不能睁开眼睛，人在疏散中就影响着行进速度。烟气的恐怖性造成人心理上的恐慌。尤其是发生轰燃时，火焰和烟气冲出门窗孔洞，烈火熊熊、浓烟滚滚，使人产生极大恐惧，会造成疏散时的混乱。聚氯乙烯(PVC)以其优良的电性能、耐化学腐蚀性、阻燃性、稳定性以及低廉的价格而广泛地应用于农业、建筑业、电线电缆业、通讯、医疗卫生、室内装修、汽车、飞机等众多行业和领域。但PVC的生烟量大，在常用塑料中名列榜首，因而对PVC的烟气抑制十分重要。降低PVC的烟气产生量有助于火灾中人员的逃生，降低人员伤亡和经济损失。CN201510998943公布了水滑石类材料用于塑料的阻燃和抑烟有明显的效果，文献:水滑石/锌类化合物复合改性聚氯乙烯的燃烧特性,苏虎,浙江大学，2011-06：6-7，报道了纳米水滑石参与PVC原位聚合后可以使烟密度降低59.2％，但原位聚合工艺较复杂，实际应用不变，而在常见的共混加工中水滑石对PVC烟密度的降低幅度作用有所降低。文献PVC/纳米水滑石复合材料抑烟性研究,郑秀婷,吴大鸣,刘颖,朱复华,中国塑料，2003(8)：36-39研究了水滑石对于硬质PVC的抑烟，添加水滑石5％时，烟密度降幅约30％。文献：水滑石对软PVC阻燃和热性能的影响，屈红强，武伟红，李云鹏，苑惠杰，徐建中，功能材料，增38:2807-2809，研究了不同类型的水滑石对软质PVC的阻燃和抑烟效果，添加20％时，烟密度的最大降幅约为28％。ZnO具有催化PVC成炭的作用，在燃烧时可以协助降低烟密度，文献纳米水滑石/氧化锌抑烟阻燃复合体系对软质PVC性能的影响，塑料2007(6)：8-11中在PVC中添加5份LDHs/ZnO复合抑烟剂，烟密度等级从95.8降低到70.1。本专利技术在水滑石的表面包覆了ZnO，使得ZnO的催化成炭作用和水滑石的物理阻隔作用在分子层面上产生协同效果，与不添加抑烟剂的PVC相比，烟密度的降幅可达70％；包覆ZnO后的水滑石进行了表面有机改性，增强了其在树脂中的分散性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种降低PVC烟密度的抑烟剂及其制备方法。本专利技术所提供的抑烟剂是ZnO包覆水滑石，表示为ZnO/LDHs，其中LDHs的化学式为：式中x的取值范围为2-3；An-代表阴离子中的一种；n为阴离子的电荷数。本专利技术所提供的抑烟剂的制备方法如下：A.水滑石制备：按Mg：Al摩尔比例为2-3称取Mg(OH)2和Al(OH)3，加水配制成固含量为1-15％的浆液，升温至120-250℃，加入含有An-的酸或通入CO2气体，搅拌反应2-24h，得到水滑石浆液。所述的含有An-的酸是：H2CO3、H3PO4、HNO3和H3BO3，酸的加入量满足上述LDHs化学式要求；B氧化锌包覆：将锌盐加入到步骤A的水滑石浆液中，锌盐的加入量为水滑石质量的0.2-10％，加热到60-150度，再加入碱液，碱液的加入量按照与锌盐反应生成Zn(OH)2来计算；反应0.5-24h，将反应后的浆液洗涤1-5次，得到包覆氧化锌的水滑石浆液，加水配成固含量为0.5-25％浆液待用；所述的锌盐为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌中的一种或几种，所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的水溶液，浓度为1-25％。C包覆氧化锌水滑石的表面改性：将步骤B的水滑石浆液升温至60-100℃，加入改性剂，改性剂用量为浆液固含量的1-10％，搅拌下反应0.5-24h；过滤，将滤饼于130-200℃干燥2-24h，即得到改性ZnO/LDHs。所述的改性剂为C12-18的脂肪酸或脂肪酸盐硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。将上述制备的ZnO/LDHs用于PVC中做抑烟剂，进行应用效果测试，结果见表2，由表2可见本抑烟剂可以使烟密度的降低幅度达到70％。本专利技术的有益效果：1、ZnO在水滑石的表面进行原位生成，水滑石的比表面积较大，使得ZnO具有较大的比表面积，可以接触更多的树脂基体，效率更高。2、ZnO在水滑石的表面原位生成，ZnO与水滑石结合紧密，ZnO的催化成炭作用和水滑石的物理阻隔作用发生在分子层面上，具有更强的协同效果。3、表面的有机改性增强了ZnO/LDHs抑烟剂在PVC中的分散性。具体实施方式：实施例1水滑石制备：称取58gMg(OH)2和39gAl(OH)3，加水配制成固含量为10％的浆液，升温至150℃，通入CO2，搅拌反应6h，得到水滑石的浆液，其中固含量为16.3％。氧化锌包覆：称取浆液307g，使其中水滑石含量为50g，称取七水硫酸锌3.55g加入到上述水滑石浆液中，加热到60℃，再将0.99g氢氧化钠配制成10％的水溶液，滴加到水滑石浆液中，滴完后继续反应4h，过滤、洗涤2次，洗涤后的滤饼重新配制成固含量为0.5-25％的浆液。包覆氧化锌水滑石的表面改性：将上述包覆氧化锌的水滑石浆液升温至80℃，加入改性剂硬脂酸，改性剂用量为浆液固含量的4％，搅拌下反应1h；过滤，将滤饼150℃干燥6h，得到ZnO/LDHs抑烟剂，其中ZnO含量为LDHs的2％，水滑石LDHs的化学式为Mg2Al(OH)6(CO3)0.5·2H2O。将PVC抑烟剂按照表1中的3种配方加入PVC中进行混合，在混炼温度180℃，模压温度180℃下混炼、加工成1mm的片材测试烟密度。配方1为软制品配方，配方2为硬制品配方，配方3为透明制品配方。烟密度测试依据GB/T8323.2-2008。烟密度测试结果见表2。表1PVC不同制品配方实施例2水滑石制备：称取Mg(OH)287g，Al(OH)339g。将Mg(OH)2与Al(OH)3配制成为固含量5％的浆液，加入85％磷酸57.6g升温至160℃，搅拌反应8h，得到水滑石的浆液，其固含量为8.5％。氧化锌包覆：称取浆液588g，使其固含量为50g，称取氯化锌3.36g加入到上述水滑石浆液中，加热到80度，再将1.98g氢氧化钠配制成30％水溶液；滴加到水滑石浆液中，滴完后继续反应6h，将改性的水滑石洗涤3次，洗涤后的滤饼配制成固含量为0.5-25％的浆液。包覆氧化锌水滑石的表面改性：将上述包覆氧化锌的水滑石浆液升温至80℃，加入改性剂硬脂酸钙，改性剂用量为浆液固含量的4％，搅拌下反应2h。将浆液进行过滤，得滤饼，将滤饼150℃干燥6h即可得PVC抑烟剂2,其中ZnO含量为LDHs的4％，水滑石的化学式为：Mg3Al(OH)8(PO3)0.33·2H2O。同实施例1进行烟密度测试，结果见表2。实施例3水滑石制备：称取Mg(OH)269.6g，Al(OH)339g，配制成为固含量为15％的浆液，加入硼酸185.5g，升温至170℃，搅拌反应10h，得到水滑石的浆液，其固含量为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PVC抑烟剂，该抑烟剂是ZnO包覆水滑石，表示为ZnO/LDHs，其中LDHs的化学式为：

【技术特征摘要】
1.一种PVC抑烟剂，该抑烟剂是ZnO包覆水滑石，表示为ZnO/LDHs，其中LDHs的化学式为：式中x＝2-3；An-代表阴离子中的一种；n为阴离子的电荷数。2.一种制备权利要求1所述的PVC抑烟剂的方法，具体步骤如下：A.水滑石制备：按Mg：Al摩尔比例为2-3称取Mg(OH)2和Al(OH)3，加水配制成固含量为1-15％的浆液，升温至120-250℃，加入含有An-的酸或通入CO2气体，搅拌反应2-24h，得到水滑石浆液；所述的含有An-的酸是：H2CO3、H3PO4、HNO3和H3BO3，酸的加入量满足上述LDHs化学式要求；B.氧化锌包覆：将锌盐加入到步骤A的水滑石浆液中，锌盐的加入量为水滑石质量的0.2-10％，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：林彦军，都魁林，宿磊，李凯涛，孙鹏，
申请(专利权)人：山东万新威纳材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37