本申請是申請?zhí)枮?01510403847.9，申請日為2015年7月10日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“無鹵阻燃tpvc材料及其制備方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。本發(fā)明涉及一種高分子復合材料及其制備方法，具體涉及一種無鹵阻燃tpvc材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：pvc是一種常用的通用塑料，其具有來源廣、價格低廉、強度高、耐腐蝕性等優(yōu)點，被廣泛用于建筑、化工、醫(yī)療器械等領域，特別是在pvc彈性體（簡稱tpvc）制造及應用領域日趨廣泛。其主要原因是tpvc制造便利、成型加工容易、彈性好、耐低溫型好、耐老化，有取代傳統(tǒng)橡膠制造與加工的趨勢?，F(xiàn)有的tpvc材料存在的問題主要包括：（1）在制造tpvc材料的過程中需要添加大量的增塑劑，而絕大多數(shù)增塑劑都屬于易燃物質(zhì)，從而導致tpvc材料易燃性增加；（2）采用的增塑劑主要為鄰苯二甲酸酯類，這類增塑劑對人體有害；（3）添加了阻燃劑的tpvc材料的力學性能大大降低。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的之一在于解決上述問題，提供一種對人體和環(huán)境無害、且阻燃性能與力學性能均較好的無鹵阻燃tpvc材料。本發(fā)明的另一目的在于提供上述無鹵阻燃tpvc材料的制備方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的之一的技術(shù)方案是：一種無鹵阻燃tpvc材料，它是由下述重量份的組分制成：pvc樹脂100份，增塑劑50～100份，熱穩(wěn)定劑5～10份，潤滑劑2～4份以及無鹵阻燃劑40～100份。所述的pvc樹脂為聚合度較高的sg-3型、s-2500型或者s-2700型pvc樹脂。所述的增塑劑由對苯二甲酸二辛酯（dotp）、環(huán)氧脂肪酸甲酯、磷酸二苯一異辛酯（dpop）以及氯化石蠟按照100∶（10～20）∶（100～50）∶（5～15）的重量比組成。所述的熱穩(wěn)定劑為鈣鋅復合穩(wěn)定劑。所述的潤滑劑由硬脂酸鈣、硬脂酸以及聚乙烯蠟按照1∶1.1∶1的重量比組成。所述的無鹵阻燃劑由活性氫氧化鎂、微膠囊紅磷、三氧化二銻、硼酸鋅按照100∶（10～20）∶（5～15）∶（5～15）的重量比組成。所述的活性氫氧化鎂由1450目～2500目的氫氧化鎂經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理得到，氫氧化鎂與硅烷偶聯(lián)劑的重量比為100∶（1.5～3.3）。實現(xiàn)本發(fā)明另一目的的技術(shù)方案是：一種無鹵阻燃tpvc材料的制備方法，具有以下步驟：①按照下述重量份稱取pvc樹脂、增塑劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑以及無鹵阻燃劑，待用：pvc樹脂100份，增塑劑50～100份，熱穩(wěn)定劑5～10份，潤滑劑2～4份以及無鹵阻燃劑40～100份；②先將pvc樹脂倒入轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘～1500轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機中混合至80℃～85℃，使pvc樹脂發(fā)生膨脹；然后將增塑劑倒入高速混合機中繼續(xù)混合5min～10min，使增塑劑完全被pvc樹脂所吸收；接著將熱穩(wěn)定劑、潤滑劑以及無鹵阻燃劑倒入高速混合機中繼續(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到90℃～95℃，出料冷卻；③將冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，所擠出的條料經(jīng)水槽冷卻、牽引進入切粒機造粒，即得無鹵阻燃tpvc材料。所述的pvc樹脂為聚合度較高的sg-3型、s-2500型或者s-2700型pvc樹脂。所述的增塑劑由對苯二甲酸二辛酯（dotp）、環(huán)氧脂肪酸甲酯、磷酸二苯一異辛酯（dpop）以及氯化石蠟按照100∶（10～20）∶（100～50）∶（5～15）的重量比組成。所述的熱穩(wěn)定劑為鈣鋅復合穩(wěn)定劑。所述的潤滑劑由硬脂酸鈣、硬脂酸以及聚乙烯蠟按照1∶1.1∶1的重量比組成。所述的無鹵阻燃劑由活性氫氧化鎂、微膠囊紅磷、三氧化二銻、硼酸鋅按照100∶（10～20）∶（5～15）∶（5～15）的重量比組成。所述的活性氫氧化鎂由1450目～2500目的氫氧化鎂經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理得到，氫氧化鎂與硅烷偶聯(lián)劑的重量比為100∶（1.5～3.3），具體方法如下：先將1450目～2500目的氫氧化鎂倒入高速混合機中混合，高速混合機的轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘～1500轉(zhuǎn)/分鐘，混合時間為8min～15min，待高速混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得物料的溫度達到90℃～100℃時，將硅烷偶聯(lián)劑倒入高速混合機中繼續(xù)混合5min～10min，直至硅烷偶聯(lián)劑均勻包覆在氫氧化鎂表面后出料即得。上述步驟③中，雙螺桿擠出機各區(qū)的溫度為：t1=90～100℃，t2=100～110℃，t3=110～120℃，t4=120～130℃，t5=130～140℃，t模頭=130～140℃。本發(fā)明具有的積極效果：（1）本發(fā)明的無鹵阻燃tpvc材料采用對苯二甲酸二辛酯（dotp）、環(huán)氧脂肪酸甲酯、磷酸二苯一異辛酯（dpop）以及氯化石蠟按照100∶（10～20）∶（100～50）∶（5～15）的重量比組成增塑體系；其中，dotp為環(huán)保型的對苯二甲酸酯類增塑劑，用其替代對人體有害的鄰苯二甲酸酯類增塑劑使得本發(fā)明的無鹵阻燃tpvc材料屬于綠色環(huán)保材料；而環(huán)氧脂肪酸甲酯不僅能夠提高tpvc材料的耐寒性，即使tpvc材料在低溫下保持良好的彈性，同時還能夠起到輔助熱穩(wěn)定作用；而dpop與pvc樹脂具有較好的相容性，從而能夠防止其它增塑劑在低溫下析出或滲出，而且還具有一定的阻燃效果；而氯化石蠟的加入可以進一步起到協(xié)同阻燃的作用，但其用量不能較多，否則容易在tpvc中析出而影響其作用。很顯然，本發(fā)明的增塑體系不僅具有較好的環(huán)保型，而且具有較好的增塑效果、耐低溫性、協(xié)同熱穩(wěn)定性、協(xié)同阻燃性以及與pvc較好的相容性，最終得到性能優(yōu)異的無鹵阻燃tpvc材料。（2）本發(fā)明的無鹵阻燃tpvc材料采用無毒的鈣鋅復合穩(wěn)定劑，進一步保證了該材料符合歐盟頒布的《rohs》相關環(huán)保指令要求。（3）本發(fā)明的無鹵阻燃tpvc材料采用價格低廉的氫氧化鎂、微膠囊紅磷、三氧化二銻以及硼酸鋅按照100∶（10～20）∶（5～15）∶（5～15）的重量比組成阻燃體系，該阻燃體系不僅具有成本低、環(huán)保無毒等特點，而且具有良好的阻燃協(xié)同作用（高阻燃性和消煙性），特別是能夠與部分dpop和部分氯化石蠟一起具有阻燃協(xié)同作用，最關鍵的是，該阻燃體系能夠保證制得的tpvc材料保持較好的力學性能（拉伸強度、斷裂伸長率）和成型加工性能。（4）本發(fā)明的無鹵阻燃tpvc材料采用硬脂酸鈣、硬脂酸以及聚乙烯蠟按照1∶1.1∶1的重量比組成潤滑體系，該潤滑體系對tpvc材料兼有恰當?shù)膬?nèi)、外潤滑作用，保證tpvc材料具有良好的成型加工性和制品表面的光滑性。具體實施方式（實施例1）本實施例的無鹵阻燃tpvc材料由下述重量的組分制成：100kg的sg-3型pvc樹脂。作為增塑劑的30kg對苯二甲酸二辛酯（dotp）、4.5kg環(huán)氧脂肪酸甲酯、22.5kg磷酸二苯一異辛酯（dpop）以及3kg氯化石蠟。6kg的鈣鋅復合穩(wěn)定劑。作為潤滑劑的1kg硬脂酸鈣、1.1kg硬脂酸以及1kg聚乙烯蠟。作為無鹵阻燃劑的50kg活性氫氧化鎂、6kg微膠囊紅磷、4kg三氧化二銻以及5kg硼酸鋅。上述無鹵阻燃tpvc材料的制備方法具有以下步驟：①按照上述重量份稱取sg-3型pvc樹脂、對苯二甲酸二辛酯、環(huán)氧脂肪酸甲酯、磷酸二苯一異辛酯、氯化石蠟、鈣鋅復合穩(wěn)定劑、硬脂酸鈣、硬脂酸、聚乙烯蠟、活性氫氧化鎂、微膠囊紅磷、三氧化二銻以及硼酸鋅待用；其中活性氫氧化鎂的制備過程如下：將150kg的1450目～2500目的氫氧化鎂入高速混合機中混合，在1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下混合10min，待高速混合所產(chǎn)生的摩擦熱使得物料的溫度達到95℃時（這時除去氫氧化鎂中吸濕的水分），將3kg的硅烷偶聯(lián)劑倒入高速混合機中繼續(xù)混合8min，直至硅烷偶聯(lián)劑均勻包覆在氫氧化鎂表面后出料即得。②先將pvc樹脂倒入轉(zhuǎn)速為1200轉(zhuǎn)/分鐘的高速混合機中混合至85℃，使pvc樹脂發(fā)生膨脹；然后將對苯二甲酸二辛脂、環(huán)氧脂肪酸甲酯、磷酸二苯一異辛酯以及氯化石蠟倒入高速混合機中繼續(xù)混合8min，使增塑劑完全被pvc樹脂所吸收；接著將鈣鋅復合穩(wěn)定劑、硬脂酸鈣、硬脂酸、聚乙烯蠟、活性氫氧化鎂、微膠囊紅磷、三氧化二銻以及硼酸鋅倒入高速混合機中繼續(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到95℃后，出料冷卻；③將冷卻后的混合物料送入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，所擠出的條料經(jīng)水槽冷卻、牽引進入切粒機造粒，即得無鹵阻燃tpvc材料。雙螺桿擠出機各區(qū)的溫度為：t1=90～100℃，t2=100～110℃，t3=110～120℃，t4=120～130℃，t5=130～140℃，t模頭=130～140℃。（實施例2～實施例6）各實施例的制備方法與實施例1相同，不同之處在于無鹵阻燃tpvc材料的配方，具體見表1。表1實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6pvc樹脂sg-3型100kgsg-3型100kgsg-3型100kgs-2500型100kgs-2500型100kgs-2500型100kgdotp30kg30kg30kg30kg30kg30kg環(huán)氧脂肪酸甲酯4.5kg5kg4kg4.5kg6kg3kgdpop22.5kg20kg25kg22.5kg15kg15kg氯化石蠟3kg4kg2kg3kg4.5kg1.5kg鈣鋅復合穩(wěn)定劑6kg6kg6kg6kg6kg6kg硬脂酸鈣1kg1kg1kg1kg1kg1kg硬脂酸1.1kg1.1kg1.1kg1.1kg1.1kg1.1kg聚乙烯蠟1kg1kg1kg1kg1kg1kg活性氫氧化鎂50kg50kg60kg60kg60kg60kg微膠囊紅磷6kg6kg6kg9kg8kg6kg三氧化二銻4kg4kg4kg8kg8kg8kg硼酸鋅5kg6kg6kg6kg8kg6kg（應用例）將實施例1～實施例6制得的無鹵阻燃tpvc材料采用模壓成型和制樣，并按國家標準對該標準試樣進行力學性能和阻燃性能測試，測試結(jié)果見表2。表2測試性能性能指標測試標準實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6拉伸強度/mpa＞10.0gb/t1043-200612.813.112.112.512.612.5斷裂伸長率/%＞250gb/t1043-2006280300286278270285熱老化（80℃，168h）拉伸強度＞10.011.611.711.011.411.411.3熱老化（80℃，168h）拉伸強度變化率/%≤209.410.79.18.89.59.6邵氏硬度75±5gb/t2411-2008767576767676氧指數(shù)/%＞31gb/t2406.2-200931.532.033.033.133.133.0垂直燃燒v-0gb/t2408-2008v-0v-0v-0v-0v-0v-0當前第1頁12