專利名稱：無(wú)鹵阻燃pvc彈性復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
PVC是一種價(jià)格低廉、來(lái)源廣的通用高分子材料，其具有良好的力學(xué)性能和成型加工性能，可以通過(guò)改性技術(shù)，使得PVC制成具有熱塑性的彈性體。通常生產(chǎn)的PVC熱塑性彈性體阻燃性差，燃燒過(guò)程中易產(chǎn)生有毒有害氣體，造成二次污染或次生災(zāi)害，另外其存在耐低溫性差問(wèn)題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低煙無(wú)鹵高阻燃性、熱穩(wěn)定性好、成型加工性好、成本低的無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料及其制備方法。為了解決背景技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料及其制備方法，所述無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料是由PVC樹脂和共混在所述PVC樹脂中的添加劑所組成的共混體系，所述添加劑包括耐低溫改性劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、無(wú)鹵阻燃劑和顏料，所述各組份以重量計(jì)的含量如下
PVC樹脂100份；
耐低溫改性劑6 25份；
增塑劑50 150份；
穩(wěn)定劑的2 7份；
潤(rùn)滑劑I. O 4. O份；
阻燃劑30 120份；
顏料O. 2 O. 8份；
所述耐低溫改性劑為丁腈橡膠粉；
所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯和環(huán)氧脂肪酸甲酯，其重量比為I : I I : 3;
所述熱穩(wěn)定劑為無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑；
所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣或聚乙烯蠟；
所述無(wú)齒阻燃劑為平均粒徑為1250目的氫氧化鎂和微膠囊紅磷，其重量比為100 : 8 100 20 ；
所述顏料為高色素炭黑。進(jìn)一步地，所述無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟
(一)、按照如下重量份的配比稱取粉狀PVC樹脂、耐低溫改性劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、顏料、無(wú)鹵阻燃劑，待用；所述的粉狀低溫改性劑為粉狀的丁腈橡膠粉；所述的潤(rùn)滑劑為粉狀硬脂鈣或粉狀聚乙烯蠟；所述的熱穩(wěn)定劑為粉狀鈣鋅穩(wěn)定劑；所述的增塑劑為液體鄰苯二甲酸二丁酯和環(huán)氧脂肪酸甲酯；重量配比為PVC樹脂100份、耐低溫改性劑6 25份、兩種增塑劑50 150份、穩(wěn)定劑2 7份、潤(rùn)滑劑I. O 4. O份、無(wú)鹵阻燃劑30 120份、顏料O. 2 O. 8份；所述兩種增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯和環(huán)氧脂肪酸甲酯的重量比為I : I I : 3;所述無(wú)鹵阻燃劑為平均粒徑為1250目的氫氧化鎂和微膠囊紅磷；其重量比為100 : 8 100 20 ；
(二)、將所述PVC樹脂倒入轉(zhuǎn)速為70(Γ1000轉(zhuǎn)/分鐘的高速捏合機(jī)中混合至75V 85°C，再將兩種增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯和環(huán)氧脂肪酸甲酯倒入高速混合機(jī)中繼續(xù)混合，接著將潤(rùn)滑劑、顏料以及無(wú)齒阻燃劑倒入高速混合機(jī)中繼續(xù)混合，直至混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得混合物料的溫度達(dá)到85°C 95°C，再將耐低溫改性劑倒入混合機(jī)攪拌2分鐘后迅速出料，防止混合物料結(jié)塊；最后將混合物料送入到冷卻攪拌器中冷卻至25°C 30°C ； (三)、將所述冷卻后的混合物料送入到已經(jīng)加熱至設(shè)定溫度的雙螺桿擠出機(jī)中，所述混合物料在經(jīng)過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的過(guò)程中，一方面受熱而逐漸軟化而成為熔融狀態(tài)，另一方面在運(yùn)動(dòng)中各種成分進(jìn)一步均勻混合，最后由模頭擠出采用熱切方式造粒即可；所設(shè)定的擠出溫度為90°C 155°C。進(jìn)一步地，所述步驟(一)中的氫氧化鎂是指平均粒徑為1250目氫氧化鎂，所述步驟(一)中的熱穩(wěn)定劑為粉狀的無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑，所述步驟(一)中的粉狀聚乙烯蠟是分子量為1500-4000的低分子量聚乙烯。進(jìn)一步地，所述步驟(三)中，雙螺桿擠出機(jī)按照物料經(jīng)過(guò)的先后次序分為八個(gè)加熱區(qū)和擠出模頭，所設(shè)定的各個(gè)加熱區(qū)的加熱溫度依次為T1=90°C 100°C，T2=100°C IlO0C, T3=110°C 120 °C，T4=120 °C 125 °C，T5=125°C 130 °C，T6=130°C 135 °C，T7=135°C 145 ，T8=145°C 155 ，T 模頭=145°C 15(TC。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明所述的無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料及其制備方法，首先采用鄰苯二甲酸二丁酯與環(huán)氧脂肪酸甲酯在無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料中形成復(fù)合增塑體系，一方面提高PVC彈性體的耐低溫性，更重要的是環(huán)氧脂肪酸甲酯還具有協(xié)同熱穩(wěn)定效果；其次本發(fā)明的阻燃劑中氫氧化鎂與微膠囊紅磷復(fù)配，一方面降低了生產(chǎn)成本，另一方面氫氧化鎂與微膠囊紅磷具有良好的阻燃協(xié)同作用；然后本發(fā)明采用氫氧化鎂作阻燃劑，氫氧化鎂熱分解可產(chǎn)生水和氧化鎂，起到消煙、降溫、成炭作用，微膠囊紅磷促進(jìn)成炭作用，有利于該復(fù)合材料具有環(huán)保阻燃作用；最后本發(fā)明采用耐低溫改性劑丁腈橡膠粉可保持無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料的低溫柔韌性和彈性。另外，本發(fā)明的無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料具有外觀好、韌性好，耐熱老化性好，在溫度為80°c時(shí)，168小時(shí)拉伸強(qiáng)度變化率小于15% ;熱穩(wěn)定高，在溫度為200°C時(shí)，熱穩(wěn)定時(shí)間大于70分鐘；阻燃效果好，氧指數(shù)大于35 ;耐低溫性好,在溫度-5°C,邵氏硬度低于82。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例一
本實(shí)施例所述的無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料是由PVC樹脂和共混在所述PVC樹脂中的添加劑所組成的共混體系，所述的添加劑包括耐低溫改性劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、無(wú)鹵阻燃劑和顏料。所述的增塑劑有兩種，第一種是鄰苯二甲酸二丁酯，第二種是環(huán)氧脂肪酸甲酯，且所述兩種增塑劑在共混體系中形成復(fù)合增塑劑體系；所述的無(wú)鹵阻燃劑有兩種，第一種是氫氧化鎂，第二種是微膠囊紅磷，且所述兩種阻燃劑在共混體系中形成復(fù)合阻燃體系；在333. 2kg的無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料中，上述各組份及含量如下
PVC樹脂100kg，耐低溫改性劑丁晴橡膠粉15kg，無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑5kg，增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯50kg，環(huán)氧脂肪酸甲酯50kg，潤(rùn)滑劑硬脂酸鈣3. Okg,顏料炭黑O. 2kg，無(wú)鹵阻燃劑改性微米級(jí)氫氧化鎂100kg，微膠囊紅磷10kg。上述無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料的制備方法為
一、稱取IOOkg的S-1300型PVC樹脂、15kg的耐低溫改性劑丁晴橡膠粉、5kg的無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑、50kg的鄰苯二甲酸二丁酯、50kg的環(huán)氧脂肪酸甲酯、IOOkg的氫氧化鎂、IOkg微膠囊紅磷、3. Okg硬脂酸|丐、0. 2kg的炭黑,待用；
二、所述PVC樹脂倒入轉(zhuǎn)速為850轉(zhuǎn)/分鐘的高速捏合機(jī)中混合至75°C 85°C，再將兩種增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯和環(huán)氧脂肪酸甲酯倒入高速混合機(jī)中繼續(xù)混合，接著將潤(rùn)滑 齊U、顏料以及無(wú)鹵阻燃劑倒入高速混合機(jī)中繼續(xù)混合，直至混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得混合物料的溫度達(dá)到85°C 95°C，再將耐低溫改性劑倒入混合機(jī)攪拌2分鐘后迅速出料，防止混合物料結(jié)塊，最后再將混合物料送入到冷卻攪拌器中冷卻至25°C 30°C ；
三、將所述冷卻后的混合物料送入到已經(jīng)加熱至設(shè)定溫度的雙螺桿擠出機(jī)中，所述混合物料在經(jīng)過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的過(guò)程中，一方面受熱而逐漸軟化而成為熔融狀態(tài)，另一方面在運(yùn)動(dòng)中各種成分進(jìn)一步均勻混合，最后由模頭擠出采用熱切方式造粒，粒徑約為2mm 3mm ;所設(shè)定的擠出溫度為9(TC 155 。雙螺桿擠出機(jī)按照物料經(jīng)過(guò)的先后次序分為八個(gè)加熱區(qū)和擠出模頭，所設(shè)定的各個(gè)加熱區(qū)的加熱溫度依次為T1=90°C 100°C，T2=100°C 110°C，T3=110°C 120°C，T4=120°C 125°C，T5=125°C 130°C，T6=130°C 135°C，T7=135°C 145°C，T8=145°C 155°C，T 模頭=145°C 150°C。性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)施例二
本實(shí)施例的其余部分與實(shí)施例一相同，不同之處在于在337. 2kg的無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料中，各組份以及相應(yīng)的含量如下
PVC樹脂100kg，耐低溫改性劑丁腈橡膠粉17kg，無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑5kg，增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯50kg，環(huán)氧脂肪酸甲酯50kg，潤(rùn)滑劑硬脂酸鈣3. Okg,顏料炭黑O. 2kg，阻燃劑氫氧化鎂100kg,微膠囊紅磷12kg。步驟(二)中，所稱取的各種原料的重量與上述各組份的含量相對(duì)應(yīng)，也即稱取IOOkg的S-1300型PVC樹脂、17kg的耐低溫改性劑、5kg的無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑、50kg的鄰苯二甲酸二丁酯、50kg的環(huán)氧脂肪酸甲酯、IOOkg的氫氧化鎂、12kg微膠囊紅磷、3. Okg硬脂酸鈣、O. 2kg的炭黑，待用；性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)施例三
本實(shí)施例的其余部分與實(shí)施例一相同，不同之處在于在339. 2kg的無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料中，各組份以及相應(yīng)的含量如下
PVC樹脂100kg，耐低溫改性劑丁腈橡膠粉13kg，無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑5kg，增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯50kg，環(huán)氧脂肪酸甲酯55kg，潤(rùn)滑劑硬脂酸鈣3. Okg,顏料炭黑O. 2kg，阻燃劑氫氧化鎂100kg,微膠囊紅磷13kg。步驟(二)中，所稱取的各種原料的重量與上述各組份的含量相對(duì)應(yīng)，也即稱取IOOkg的S-1300型PVC樹脂、13kg的耐低溫改性劑、5kg的無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑、50kg的鄰苯二甲酸二丁酯、55kg的環(huán)氧脂肪酸甲酯、IOOkg的氫氧化鎂、13kg微膠囊紅磷、3. Okg硬脂酸鈣、O. 2kg的炭黑，待用；性能測(cè)試見(jiàn)表一。實(shí)施例四
本實(shí)施例的其余部分與實(shí)施例一相同，不同之處在于在351. 2kg的無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料中，各組份以及相應(yīng)的含量如下
PVC樹脂100kg，耐低溫改性劑丁腈橡膠粉20kg，無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑5kg，增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯50kg，環(huán)氧脂肪酸甲酯60kg，潤(rùn)滑劑硬脂酸鈣3. Okg,顏料炭黑O. 2kg，阻燃劑氫氧化鎂100kg,微膠囊紅磷13kg。步驟(二)中，所稱取的各種原料的重量與上述各成分的含量相對(duì)應(yīng)，也即稱取IOOkg的S-1300型PVC樹脂、20kg的耐低溫改性劑、5kg的無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑、50kg的鄰苯二甲酸二丁酯、60kg的環(huán)氧脂肪酸甲酯、IOOkg的氫氧化鎂、13kg微膠囊紅磷、3. Okg硬脂酸鈣、O. 2kg的炭黑，待用；性能測(cè)試見(jiàn)表一。 表一
權(quán)利要求
1.無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料，其特征在于，所述無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料是由PVC樹脂和共混在所述PVC樹脂中的添加劑所組成的共混體系，所述添加劑包括耐低溫改性齊U、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、無(wú)鹵阻燃劑和顏料，所述各組份以重量計(jì)的含量如下 PVC樹脂100份； 耐低溫改性劑6 25份； 增塑劑50 150份； 穩(wěn)定劑的2 7份； 潤(rùn)滑劑I. 0 4. 0份； 阻燃劑30 120份；顏料0. 2 0. 8份； 所述耐低溫改性劑為丁腈橡膠粉； 所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯和環(huán)氧脂肪酸甲酯，其重量比為I : I I : 3; 所述熱穩(wěn)定劑為無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑； 所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣或聚乙烯蠟； 所述無(wú)齒阻燃劑為平均粒徑為1250目的氫氧化鎂和微膠囊紅磷，其重量比為100 : 8 100 20 ； 所述顏料為高色素炭黑。
2.無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟 (一)、按照如下重量份的配比稱取粉狀PVC樹脂、耐低溫改性劑、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、顏料、無(wú)鹵阻燃劑，待用；所述的粉狀低溫改性劑為粉狀的丁腈橡膠粉；所述的潤(rùn)滑劑為粉狀硬脂鈣或粉狀聚乙烯蠟；所述的熱穩(wěn)定劑為粉狀鈣鋅穩(wěn)定劑；所述的增塑劑為液體鄰苯二甲酸二丁酯和環(huán)氧脂肪酸甲酯；重量配比為PVC樹脂100份、耐低溫改性劑6 25份、兩種增塑劑50 150份、穩(wěn)定劑2 7份、潤(rùn)滑劑I. 0 4. 0份、無(wú)鹵阻燃劑30 120份、顏料0. 2 0. 8份；所述兩種增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯和環(huán)氧脂肪酸甲酯的重量比為I : I I : 3;所述無(wú)鹵阻燃劑為平均粒徑為1250目的氫氧化鎂和微膠囊紅磷；其重量比為100 : 8 100 20 ； (二)、將所述PVC樹脂倒入轉(zhuǎn)速為70(Tl000轉(zhuǎn)/分鐘的高速捏合機(jī)中混合至75°C 85°C，再將兩種增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯和環(huán)氧脂肪酸甲酯倒入高速混合機(jī)中繼續(xù)混合，接著將潤(rùn)滑劑、顏料以及無(wú)齒阻燃劑倒入高速混合機(jī)中繼續(xù)混合，直至混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得混合物料的溫度達(dá)到85°C 95°C，再將耐低溫改性劑倒入混合機(jī)攪拌2分鐘后迅速出料，防止混合物料結(jié)塊；最后將混合物料送入到冷卻攪拌器中冷卻至25°C 30°C ； (三)、將所述冷卻后的混合物料送入到已經(jīng)加熱至設(shè)定溫度的雙螺桿擠出機(jī)中，所述混合物料在經(jīng)過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的過(guò)程中，一方面受熱而逐漸軟化而成為熔融狀態(tài)，另一方面在運(yùn)動(dòng)中各種成分進(jìn)一步均勻混合，最后由模頭擠出采用熱切方式造粒即可；所設(shè)定的擠出溫度為90°C 155°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述步驟(一)中的氫氧化鎂是指平均粒徑為1250目氫氧化鎂，所述步驟(一)中的熱穩(wěn)定劑為粉狀的無(wú)毒鈣鋅復(fù)合熱穩(wěn)定劑，所述步驟(一)中的粉狀聚乙烯蠟是分子量為1500-4000的低分子量聚乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述步驟(三)中，雙螺桿擠出機(jī)按照物料經(jīng)過(guò)的先后次序分為八個(gè)加熱區(qū)和擠出模頭，所設(shè)定的 各個(gè)加熱區(qū)的加熱溫度依次為T1=90°C 100°C，T2=100°C 110°C，T3=110°C 120°C，T4=120°C 125°C，T5=125°C 130°C，T6=130°C 135°C，T7=135°C 145°C，T8=145°C 155°C，T 模頭=145°C 15(TC。
全文摘要
本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料及其制備方法，首先采用鄰苯二甲酸二丁酯與環(huán)氧脂肪酸甲酯在無(wú)鹵阻燃PVC彈性復(fù)合材料中形成復(fù)合增塑體系，一方面提高PVC彈性體的耐低溫性，更重要的是環(huán)氧脂肪酸甲酯還具有協(xié)同熱穩(wěn)定效果；其次本發(fā)明的阻燃劑中氫氧化鎂與微膠囊紅磷復(fù)配，一方面降低了生產(chǎn)成本，另一方面氫氧化鎂與微膠囊紅磷具有良好的阻燃協(xié)同作用；然后本發(fā)明采用氫氧化鎂作阻燃劑，氫氧化鎂熱分解可產(chǎn)生水和氧化鎂，起到消煙、降溫、成炭作用，微膠囊紅磷促進(jìn)成炭作用，有利于該復(fù)合材料具有環(huán)保阻燃作用。
文檔編號(hào)C08L9/02GK102964750SQ20121055589
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者魏昌林, 周健, 魏偉, 毛亮 申請(qǐng)人:江蘇興華膠帶股份有限公司