一种阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，涉及一种软质聚氯乙烯复合材料，尤其涉及一种阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法。所述复合材料按重量份数主要包括以下组分：PVC树脂：100份、稳定剂：2‑5份、主增塑剂：20‑45份、阻燃增塑剂：20‑40份、阻燃抑烟剂：10‑20份、阻燃抑烟增效剂：1‑5份、相容改性剂：8‑15份、力学性能改性剂：4‑10份、改性助剂：1‑2份、抗氧剂：0‑0.5份、抗紫外线剂：0‑0.5份、润滑剂：0‑0.4份。其制备方法包括配料、混料、锥形双螺杆挤出机挤出造粒。

A Flexible PVC Composite Material with Flame Retardant, Smoke Suppression and Good Mechanical Properties and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，涉及一种软质聚氯乙烯复合材料，尤其涉及一种阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚氯乙烯(PVC)是通用合成树脂中最常见的品种之一，其具有良好的综合机械性能、耐磨性能、耐腐蚀、电绝缘性且价格低廉，用量约占全球合成树脂消费总量的三分之一。根据PVC中增塑剂量的不同，可以得到硬质(增塑剂含量0～10％)、半硬质(增塑剂含量10％～30％)和软质(增塑剂含量30％～70％)制品。软质PVC材料良好的加工性能使其被广泛应用于工业、农业、交通、建筑、通讯以及医疗卫生等各领域。但是软质PVC材料由于在其加工过程中需要添加大量的增塑剂等助剂存在着阻燃性差和力学性能降低的缺陷，其燃烧中还会产生大量毒烟，这些浓烟含有大量有毒有害气体(如一氧化碳、苯类、氯化氢等)，这就形成了严重的火灾隐患。相关的统计表明，在一些火灾事故中，PVC等高分子材料燃烧会产生大量有毒烟雾，因吸入这些毒烟而窒息致死的人数往往占死亡人数的一半以上。另外，烟使火灾现场的可见度大大降低，贻误灭火和抢救生命财产的时机。因此对软质PVC的阻燃抑烟和增加其力学性能的研究具有特别重要的意义。为了改善软质聚氯乙烯的阻燃和发烟量大的问题，一方面可以通过化学聚合的方法在生产聚氯乙烯树脂的工艺中引入阻燃基团，这种由全新单体聚合的方法来生产优质聚氯乙烯树脂受到价格、科技、原料、废旧处理等诸多因素制约，且操作相对复杂，实际生产比较困难。目前通用的改进PVC阻燃抑烟性能的技术手段还是通过外加阻燃抑烟剂组分的形式来实现，例如添加具有阻燃和抑烟性能的氢氧化铝、氢氧化镁、铁系化合物、三氧化二锑、铜系化合物、钼系化合物、微胶囊红磷复合物等。该技术方法操作简便可行，但不同的阻燃抑烟成份其效果不同，各种阻燃抑烟成份之间可能存在协同或拮抗作用，如何科学的甑选出具有协同效果的阻燃抑烟成份，最大程度上降低阻燃抑烟剂的含量以达到相同或者更优的阻燃效果是该类方法的技术难点。软质聚氯乙烯复合材料由于含有大量的增塑剂，其阻燃性差，燃烧烟密度大，为了实现软质聚氯乙烯复合材料的高阻燃抑烟特性，需要在复合材料配方中加入大量的阻燃抑烟成份。而阻燃抑烟剂彼此之间物化性能和粒度分布不一致，且与基体PVC树脂的相容性也不同，简单的物理混合复配，会导致阻燃抑烟剂在基体塑料中分布不均匀，出现阻燃剂抑烟剂的彼此孤立、隔离，无法激发协同效应；其次，分布的不均匀，造成“孤岛效应”，导致燃烧时有部分阻燃抑烟剂已经发挥作用，而有的却还处于“沉睡”状态。在这种阻燃抑烟成份配伍和分散不合理的情况下，要想得到好的阻燃抑烟效果就需要大量的添加物才能实现，一方面增加了生产成本且浪费了原料，而另一方面会导致最终聚氯乙烯复合材料的加工流动性能以及产品的力学性能大大降低。如中国专利申请(公开号：CN107540988A)涉及一种抑烟基聚氯乙烯复合材料及其制备方法，通过聚氯乙烯、介孔氢氧化钙、介孔氢氧化铝、微孔钛酸钙、碱式碳酸铜、大孔硅胶、二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯、硬脂酸铁等反应制得，该方法得到的PVC复合材料不仅工艺较为复杂，阻燃抑烟剂等添加剂使用较多，着重点完全放在复合材料的抑烟性能上，忽视了这些阻燃抑烟成分对材料力学性能的影响，在行业大规模生产中不具备成本以及性能上的优势。由以上现有技术可以看出，在聚氯乙烯阻燃抑烟改性的过程中，改善材料的阻燃抑烟和拥有材料优良的力学性能是相互矛盾克制的方案，若阻燃性抑烟改良，则力学性能低，要想拥有良好的力学性能，则阻燃抑烟性降低。然而在实际应用过程，聚氯乙烯复合材料的力学性能和阻燃抑烟性能均为必须考虑的因素。为此，在保证优良力学性能的前提下提高软质聚氯乙烯复合材料的阻燃抑烟性能是当前的一个技术热点。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术所存在的缺陷，提供一种软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法，通过成分合理配比使得该复合材料的阻燃性能优异、低烟，且力学性能好，其它综合性能较好。本专利技术的上述目的通过以下技术方案得以实施：一种阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料，所述复合材料按重量份数主要包括以下组分：PVC树脂：100份、稳定剂：2-5份、主增塑剂：20-45份、阻燃增塑剂：20-40份、阻燃抑烟剂：10-20份、阻燃抑烟增效剂：1-5份、相容改性剂：8-15份、力学性能改性剂：4-10份、改性助剂：1-2份、抗氧剂：0-0.5份、抗紫外线剂：0-0.5份、润滑剂：0-0.4份。本专利技术使用的聚氯乙烯树脂优选平均聚合度为980-1700的PVC树脂。本专利技术使用的稳定剂优选为硬脂酸钙、硬脂酸钡、环氧大豆油、稀土复合稳定剂中的一种或多种的混合物。稳定剂能抑制聚氯乙烯在光、热环境下的分解反应。为了制备软质聚氯乙烯复合材料，需在PVC树脂中加入大量的增塑剂，保证其具有一定的柔软性。增塑剂的增塑分子能插入到聚氯乙烯分子链之间，增加聚氯乙烯分子链的移动性、降低聚氯乙烯分子链的结晶度，从而使聚氯乙烯的可塑性和柔韧性增强以改善聚氯乙烯加工性能。由于增塑剂的加入量在本专利技术中较大，增塑剂燃烧时发烟量也是影响最后成品抑烟性能的重要因素，必须选用具有良好增塑效果和低燃烧发烟量的增塑剂。在本专利技术体系中，多次试验结果表面使用偏苯三酸酯类和脂肪酸酯类增塑剂时，复合材料的发烟量比对苯二甲酸酯类要低，但对苯二甲酸酯类的塑化性能比前两者要好，本专利技术将这三种类型的增塑剂复合使用，保证塑化性能良好的前提下，减弱增塑剂对复合材料阻燃抑烟性能的影响。作为优选，本专利技术使用对苯二甲酸酯类增塑剂中的对苯二甲酸二辛酯、脂肪酸酯类增塑剂中的己二酸二辛酯以及偏苯三酸酯类中的偏苯三酸三辛酯为本专利技术的主增塑剂。进一步优选，对苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯和偏苯三酸三辛酯的质量比为(2.5-4)：(0.9-1.1)：1。进一步优选，对苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯和偏苯三酸三辛酯的质量比为3：1：1。另外，大量普通增塑剂的加入，会使聚氯乙烯复合材料的阻燃性能大大下降，为此本技术使用阻燃型增塑剂代替部分常用增塑剂，以减少增塑剂对复合材料阻燃性能的影响。阻燃增塑剂分子中含有磷酸类具有阻燃特性的基团，从而赋予阻燃增塑剂一定的阻燃特性。本专利技术阻燃增塑剂可选用异丙苯基磷酸酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸二苯基2-辛酯、磷酸三(2-辛基)酯中的一种或多种的混合物。现有技术中，添加至聚氯乙烯中作为阻燃抑烟剂使用的原料有多种，如氢氧化铝、聚磷酸铵、氢氧化镁、铁系化合物、三氧化二锑、铜系化合物、钼系化合物、微胶囊红磷复合物等。然而各种原料之间并不都有促进作用，有些阻燃抑烟剂原料混合后甚至会产生相互抵消的作用。本专利技术制备的软质聚氯乙烯复合材料，增塑剂的加入量较大，会影响材料阻燃性能；另外为保障复合材料具有良好的力学性能，无机阻燃抑烟剂的添加成份不能太大，所以必须采用新型多体系协同阻燃抑烟体系，使其较低的加入量就能达到高阻燃抑烟效果。通过多次实验，本专利技术选取质量比为(0.8-1.2)：1：(0.7-1.1)：(0.8-1.2)的三氧化二锑、硼酸锌、羟基锡酸锌和铜化合物为主阻燃抑烟剂，质量比为1：(0.9-1.2)：(0.8-1.1)：(0.4-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料按重量份数包括以下组分：PVC树脂：100份、稳定剂：2‑5份、主增塑剂：20‑45份、阻燃增塑剂：20‑40份、阻燃抑烟剂：10‑20份、阻燃抑烟增效剂：1‑5份、相容改性剂：8‑15份、力学性能改性剂：4‑10份、改性助剂：1‑2份、抗氧剂：0‑0.5份、抗紫外线剂：0‑0.5份、润滑剂：0‑0.4份。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述复合材料按重量份数包括以下组分：PVC树脂：100份、稳定剂：2-5份、主增塑剂：20-45份、阻燃增塑剂：20-40份、阻燃抑烟剂：10-20份、阻燃抑烟增效剂：1-5份、相容改性剂：8-15份、力学性能改性剂：4-10份、改性助剂：1-2份、抗氧剂：0-0.5份、抗紫外线剂：0-0.5份、润滑剂：0-0.4份。2.根据权利要求1所述的阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸钡、环氧大豆油、稀土复合稳定剂中的一种或多种的混合物。3.根据权利要求1所述的阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述主增塑剂为质量比为(2.5-4)：(0.9-1.1)：1的对苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯和偏苯三酸三辛酯的混合物。4.根据权利要求1所述的阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述阻燃增塑剂为异丙苯基磷酸酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸二苯基2-辛酯、磷酸三(2-辛基)酯中的一种或多种的混合物。5.根据权利要求1所述的阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述阻燃抑烟剂为质量比为(0.8-1.2)：1：(0.7-1.1)：(0.8-1.2)的三氧化二锑、硼酸锌、羟基锡酸锌和铜化合物的混合物。6.根据权利要求6所述的阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述铜化合物为Cu2O、CuO、CuCl和草酸铜中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的阻燃抑烟且力学性能良好的软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述阻燃抑烟增效剂为质量比为1：(0.9-1.2)：(0.8-1.1)：(0.4-0.6)的双酚A-双(二苯基磷酸酯)、聚磷酸铵、可膨胀石墨、硅酮粉。8.根据权利要求8所述的阻燃抑烟且力学性能良...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊圣东，
申请(专利权)人：宁波先锋新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33