一种阻燃PVC复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及PVC，具体的说指一种阻燃复合材料及其制备方法，尤其是一种埃洛石协效羟基锡酸锌阻燃PVC复合材料及其制备方法。其由如下的重量份数的成分组成：聚氯乙烯（PVC）50~90；苯乙烯丙烯腈丁二烯（ABS）10~50；羟基锡酸锌2~8；埃洛石2~8；稳定剂3~5；增塑剂5~10；抗氧剂0.5~1；石蜡0.5~1。本发明专利技术利用羟基锡酸锌和埃洛石协效阻燃，制备一种力学性能、热稳定性能和阻燃性能优良的环保经济型阻燃复合材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及PVC，具体的说指一种阻燃复合材料及其制备方法，尤其是一种埃洛石协效羟基锡酸锌阻燃PVC复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚氯乙烯(PVC)是一种具有良好化学稳定性、难燃自熄性腐蚀、绝缘、耐 磨损、价格低廉、原材料来源广泛等优点 的无定形性聚合物，广泛地应用于管材、棒材、薄膜、绝缘材料、防腐材料、建筑材料等方面，其产量仅次于聚乙烯(PE)而居于世界树脂产量的第二位；但其发烟量大，热稳定性差、缺口敏感以及加工困难等缺点限制了其应用范围；为了改善PVC的加工性能，拓宽其应用领域，通常在树脂中加入了增韧剂、增塑剂和其他助剂，由于苯乙烯丙烯腈丁二烯(ABS)有着良好的耐冲击、耐热性和容易加工的性能，且与PVC有着较好的相容性，较好的提高了 PVC的韧性，所以PVC/ABS合金受到人们的广泛关注。材料在燃烧过程中会产生的大量有毒且腐蚀性的烟雾，增大了火灾的危害性，如何提高阻燃PVC的抑烟性引起了人们的广泛关注；目前工业上所用的PVC阻燃抑烟剂分为三大类，第一类阻燃抑烟剂(FRsI)为元素周期表率IVB VIB族的化合物，以TiO2, V2O5,Cr2O3和MoO3为代表，第二类阻燃抑烟剂(FRs II )为元素周期表中VIIB IIB族的化合物，以MnO2,Fe2O3,Co2O3, CuO和ZnO为代表，第三类阻燃抑烟剂(FRs III)为三氧化二锑，氢氧化镁，氢氧化铝等主族元素的化合物；雷祖碧(环保型低烟高阻燃ABS/PVC合金的研究，广州合成材料研究院，合成材料老化与应用，2008)研究证明八钥酸铵(AOM)与复合体系中的无机氢氧化合物/卤锌阻燃剂具有协同抑烟效应，抑制了 ABS/PVC合金燃烧的黑色漂浮物，但阻燃效果不理想；通过选择环保的十溴二苯乙烷与硼酸锌并用作为PVC/ABS的阻燃齐IJ，添加量9份时即可达到阻燃抑烟、促进成炭的效果，烟密度SDR值86.47，但是其在集体材料中分散不理想，添加量高时会恶化材料的其他性能；无机氢氧化合物和齒锌复合体系在PVC/ABS体系中具有较好的阻燃抑烟效果，达到V-O阻燃级且氧指数显著提高，发烟量明显减少，卤锌复合体系为9份，无机氢氧化物20份时抑烟效果最佳，但仍有少许黑烟或者略带黑色微粒；虽然选择锑系列阻燃剂阻燃抑烟效果较好，但其价格昂贵，并且有着潜在的毒性，抑制了其发展。对于很多聚合物，羟基锡酸锌都能极有效地阻燃和抑烟，因为它们与含卤聚合物及含卤素阻燃剂的无卤聚合物均具有协同效应。与Sb2O3相比，羟基锡酸锌可减少材料燃烧时、CO2及CO的生成量，且低毒、安全、用量低(塑料用抑烟剂及抑烟机理的研究进展，中国塑料，2006)，是一种环保型阻燃抑烟剂，但成本较高，限制了其广泛应用；具有纳米结构的天然粘土具有一定的抑烟效果和增强作用，且来源广泛，成本低廉，其典型代表如蒙脱土、凹凸棒土等；但这些天然粘土品种具有的纳米尺度单元间结合紧密，在聚合物中不易分散。埃洛石纳米管(HMTs)是一种结晶良好价格低廉的天然纳米管，其分子式为Al2Si2O5(OH)4.ηΗ20(η=0或2)常为多壁管状结构，由铝氧八面体和硅氧四面体晶格错位卷曲而成(A general synthesis approach toward halloysite—based composite nano tube.Journal of Applied polymer Science, 2009.);与其他纳米粘土相比，HNTs 纳米单元间的结合力比较弱，可以较好的分散在基体中，因此可以改善材料的力学性能，除此之外，HNTs的中空管内外的活性基团可以捕捉聚合物燃烧过程产生的自由基，延缓聚合物的燃烧。针对以上问题，采用羟基锡酸锌和埃洛石复配，得到经济环保且高效的阻燃抑烟齐U，协效阻燃PVC复合材料，使其均匀的分散在基体中，得到力学性能，热稳定性和阻燃抑烟性能优良的复合材料。
技术实现思路
本专利技术要解决的关键问题是针对改性的PVC复合材料阻燃性能差且发烟量大的缺点，利用羟基锡酸锌和埃洛石协效阻燃，制备一种力学性能、热稳定性能和阻燃性能优良的环保经济型阻燃复合材料。本专利技术是通过以下方案实现的: 一种埃洛石协效羟基锡酸锌阻燃复合材料，由如下的重量份数的成分组成:聚氯乙烯(PVC) 50^90 ;苯乙烯丙烯腈丁二烯(ABS) 10^50 ;羟基锡酸锌2 8 ;埃洛石2 8 ;稳定剂3 5 ；增塑剂5 10 ;抗氧剂0.5^1 ;石蜡0.5^1。为了制备加工流动性良好的硬质PVC复合材料，本专利技术所述的PVC，其聚合度为650 1000。本专利技术所述的增韧剂为ABS，即苯乙烯丙烯腈丁二烯三元共聚物，熔体流动速率为0.7 1.8 g/10min。本专利技术采用羟基锡酸锌作为阻燃剂，具有高效、无毒、安全易使用等优点。·本专利技术采用埃洛石作为协效阻燃剂，埃洛石又称埃洛石纳米管，为未经处理的天然埃洛石粉末，粒径为325 500目，化学式可表示为Al2Si205_nH20，是一类硅铝酸盐，无毒无害，大部分为多壁管状结构，具有短纤维的增强作用；HNTs含有两种羟基，一种是位于外表面的硅羟基，一种是位于内表面的铝羟基，由于HNTs是以氢键和范德华力等次价键连接结构单元，可以较好的分散在基体中，另外，埃洛石可以延缓聚合物的燃烧，这是因为埃洛石中空管内外的活性基团可以捕捉聚合物燃烧过程产生的自由基。本专利技术所用的稳定剂为片状复合铅盐稳定剂，如三盐基硫酸铅或二盐基亚磷酸铅。本专利技术所用的增塑剂为无毒或低毒的酯类，例如通用性增塑剂D0P，即邻苯二甲酸二辛酯。本专利技术所用的抗氧剂为1010，即四季戊四醇酯。本专利技术以密炼机或挤出机为生产设备，通过熔融共混制备埃洛石协效羟基锡酸锌阻燃复合材料；设定条件为密炼机温度设定为175 185°C，转速为10(T200r/min，熔融共混时间为8 15分钟，然后在平板硫化机上于185°C之间压制成平整板材；或者在平行同向双螺杆挤出机中共混挤出造粒得到复合材料，其挤出工艺为一区14 (Γ15 (TC，二区150 160°C，三区16(Tl80°C，四区160 175°C，螺杆转速200 300 r/min，喂料频率18 25Hz，然后在平板硫化机上于185°C之间压制成平整板材。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果: 1、本专利技术采用采用埃洛石纳米管和羟基锡酸锌复配作为阻燃抑烟剂。2、本专利技术的原料以天然廉价的埃洛石为原料，生产工艺简单，降低了阻燃剂羟基锡酸锌的加入量和阻燃复合材料的成本。3、本专利技术所采用的复配阻燃抑烟剂，由于在基体中的分散性良好，提高了阻燃PVC复合材料的力学性能和热稳定性能，阻燃抑烟性能。具体实施例方式下面的实施实例是对本专利技术的进一步说明，而不是限制本专利技术的范围。 所用的密炼机为哈克Rheomix密炼机，所使用的双螺杆挤出机为南京广达橡塑机械厂的SHJ-35同向平行双螺杆挤出机，长径比40/1。所用测试设备包括:万能拉力试验机为深圳市凯强利实验仪器有限公司的WDT-5型，冲击试验机为承德试验机有限责任公司的XJU-22型，氧指数测试仪为南京市江宁区分析仪器厂的HC-2型,锥形量热仪为英国Fire testing technology公司的。实施例1-5 阻燃PVC复合材料的制备，制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃PVC复合材料，其特征在于：所述阻燃PVC复合材料由如下的重量份数的成分组成：聚氯乙烯（PVC）50~90；苯乙烯丙烯腈丁二烯（ABS）10~50；羟基锡酸锌2~8；埃洛石2~8；稳定剂3~5；增塑剂5~10；抗氧剂0.5~1；石蜡0.5~1。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李锦春，苍琼，任强，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：