一種高層建筑專用的pvc組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于PVC管道技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種高層建筑專用的PVC組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和城市擴張需要，越來越多的高樓大廈如雨后春筍的拔地而起， 隨之而來的，是不能忽視的消防安全問題。高層建筑被稱為"災(zāi)害的放大器"一旦發(fā)生火災(zāi)， 損失特別大。PVC塑料以其質(zhì)輕美觀、施工方便、阻燃性能好等優(yōu)點，成為繼鋼材、木材、水泥 之后的第四大類建筑材料，在建筑給排水、線管等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。作為建筑施工中使 用頻繁的PVC材料，若阻燃抑煙性能不高，不但不能在火災(zāi)現(xiàn)場起到阻止火勢蔓延和減少 有害煙霧產(chǎn)生，反而在一定程度上成為火災(zāi)肆虐的方便之門。因此提高PVC管道類產(chǎn)品的 阻燃抑煙性能一直是業(yè)界研究的熱點，也是各企業(yè)力求提升管道產(chǎn)品附加值和市場核心競 爭力的有效手段。
[0003] 目前對PVC塑料阻燃與消煙的手段主要是采用添加型技術(shù)，即將阻燃劑、抑煙劑 添加在PVC樹脂中，與其他輔料共同擠出成型，所用的阻燃消煙劑主要有鋅系化合物、鐵系 化合物，硼系等以及復合金屬氧化物等技術(shù)。但是上述阻燃體系要達到較高的阻燃抑煙效 果，需要添加劑量較大，嚴重影響了塑料的理化性能。因此，探索研制一種阻燃抑煙性能卓 越，且各種理化性能優(yōu)越的PVC塑料，具有重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有PVC塑料阻燃抑煙性能不足的技術(shù)問題，提供一種高 硬度、低密度、高抗沖擊性能、高強度、阻燃抑煙性能卓越的PVC組合物，可用于制備高層建 筑專用的聚氯乙烯（PVC)管道。
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種提高聚氯乙烯組合物阻燃抑煙性能的方法。
[0006] 本發(fā)明另一目的是提供一種高層建筑專用的聚氯乙烯（PVC)管道及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)： 本發(fā)明公開了一種阻燃抑煙的聚氯乙烯（PVC)組合物，由如下質(zhì)量份的組分組成：聚 氯乙烯樹脂100份，熱穩(wěn)定劑0. 3?5份，加工改性助劑0. 5?4份，抗沖改性助劑1? 10份，阻燃消煙改性劑〇. 5?10份，潤滑劑0. 5?3份，顏料0. 01?5份。
[0008] 其中，所述阻燃消煙改性劑為鑰系阻燃抑煙劑和碳納米管的混合物。
[0009] 優(yōu)選地，所述鑰系阻燃抑煙劑為三氧化鑰或八鑰酸銨等；所述碳納米管為單壁碳 納米管或雙壁碳納米管等碳納米管系列中的一種或多種的混合物。
[0010] 優(yōu)選地，所述阻燃消煙改性劑中，鑰系阻燃抑煙劑含量為〇. 2?5份，碳納米管含 量為0. 1?5份；鑰系阻燃抑煙劑與碳納米管的質(zhì)量比為1 :0. 2?5。
[0011] 另外，優(yōu)選地，所述熱穩(wěn)定劑為不含重金屬的無毒穩(wěn)定劑，如有機錫穩(wěn)定劑或金屬 阜穩(wěn)定劑。
[0012] 優(yōu)選地，所述加工改性助劑為丙烯酸酯類化合物（ACR)。
[0013] 優(yōu)選地，所述抗沖改性助劑為氯化聚乙烯（CPE)、聚丙烯酸酯類（ACR)、乙烯-醋酸 乙烯共聚物（EVA)或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物（MBS)中的一種或 幾種的混合物。
[0014] 優(yōu)選地，所述潤滑劑為聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、脂肪酸酯酯蠟或金屬皂中的一種 或幾種的混合物。
[0015] 優(yōu)選地，所述顏料為二氧化鈦、炭黑或著色劑中的一種或幾種的混合物。
[0016] 本發(fā)明還提供一種高層建筑專用的聚氯乙烯（PVC)管道，由上述聚氯乙烯（PVC) 組合物制備而成。
[0017] 所述高層建筑專用的聚氯乙烯（PVC)管道的制備步驟如下： 51. 按照配方準備所述各原料組分，混合后，加入高速熱混料機中進行混合分散； 52. 當溫度達到110?115°C時轉(zhuǎn)入冷混料機種攪拌冷卻； 53. 當溫度降到45°C時排入料斗，待用； 54. 將所述料斗中待用的混配料加入雙螺桿擠出機塑化，模具成型； 其中，所述雙螺桿擠出機為錐形雙螺桿擠出機，其機筒溫度設(shè)置為160?200°C，模具 成型溫度為170?220°C。
[0018] 在本領(lǐng)域中，尤其是對于高層建筑來說，聚氯乙烯（PVC)組合物的阻燃、抑煙、熱釋 放速率、抗滴落等都是非常關(guān)鍵的性能，且這些性能具有本質(zhì)的區(qū)別，不同的物質(zhì)或不同的 添加劑對各種性能的影響是千差萬別的。
[0019] 阻燃性（flame retardance)是指物質(zhì)具有的或材料經(jīng)處理后具有的減慢、終止或 防止有焰燃燒（明顯推遲火焰蔓延）的性質(zhì)。阻燃劑目前主要有有機和無機，鹵素和非鹵。 有機是以溴系、氮系和紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑，無機主要是三氧化二銻、氫氧化 鎂、氫氧化鋁，硅系等阻燃體系。一般來講有機阻燃具有很好的親和力在塑料中，溴系阻燃 劑在有機阻燃體系中占據(jù)絕對優(yōu)勢，雖然在環(huán)保問題上"非議"多端但一直難以有其他阻燃 劑體系取代。
[0020] 抑煙性是指各種聚合物材料在燃燒過程中能夠明顯降低燃過程中的煙密度和發(fā) 煙量，起到延緩燃燒的作用。目前常用的主要有鑰系化合物、還原偶聯(lián)抑煙劑、鐵化合物、金 屬氧化物、鎂鋅復合物、錫酸鋅等抑煙劑。其中鑰系化合物，包括三氧化鑰、鑰酸銨(八鑰酸 銨、十鑰酸銨、鑰酸鋅基復合物、鑰酸鈣基復合物)，是目前最有效的抑煙劑。對于PVC體系， 金屬氧化物、鋅系化合物、鐵系化合物、銅系化合物、鑰系化合物和復合物等具有阻燃和抑 煙的雙重功效。
[0021] 熱釋放速率（HRR)是指在規(guī)定的試驗條件下，在單位時間內(nèi)材料燃燒所釋放的熱 量，單位為"瓦特"，即焦耳/秒。熱釋放速率表達了火源釋放熱量的快慢和大小，也是火源 釋放熱量的能力。熱釋放速率是決定火災(zāi)危害的關(guān)鍵因素，HRR越大，燃燒反饋給材料表面 的熱量就越多，結(jié)果造成材料熱解速度加快和揮發(fā)性可燃物生成量的增多，從而加速了火 焰的傳播。有研究顯示，F(xiàn)e 2O3對尼龍（PA) 6/三聚氰胺氰尿酸鹽（MVA) /玻纖（GF)體系有 促進分解的作用，熱釋放時間提前，熱釋放速率峰值明顯降低且變化平穩(wěn)，F(xiàn)e2O 3對該體系燃 燒中形成的炭化層有加固作用，有效阻隔可燃氣體的釋放及熱量的傳遞。
[0022] 抗滴落是指材料在燃燒時無熔滴現(xiàn)象或熔滴現(xiàn)象受到抑制。燃燒時的滴落引燃現(xiàn) 象會進一步加大火災(zāi)。目前，在滴落現(xiàn)象嚴重的材料中，往往是通過添加大量的阻燃劑，且 為了改善滴落引燃的現(xiàn)象，阻燃劑添加量一般較大，這會嚴重降低材料本身的力學性能，增 加成本，對環(huán)境也造成一定的影響。
[0023] 綜上所述，研究尋求一種能夠使PVC材料各種性能優(yōu)越，或者阻燃抑煙性能卓越 且阻燃抑煙劑添加量適當?shù)姆椒ǎ哂兄卮蟮难芯亢蛯嶋H應(yīng)用意義。本發(fā)明經(jīng)過大量研究 和探索，利用碳納米管系列和鑰系阻燃抑煙劑進行混合后代替單純的阻燃抑煙劑，實現(xiàn)了 很好的協(xié)同增效效應(yīng)，不僅大大提高了 PVC塑料的阻燃抑煙性能，還起到了增強增韌效果； 使PVC管道比普通PVC管道具有更高的抗沖擊強度，更硬，更輕，表面更光亮，更重要的是具 有卓越的阻燃抑煙性能。而且碳納米管系列和鑰系阻燃抑煙劑混合使用量較少。
[0024] -種提高聚氯乙烯組合物阻燃抑煙性能的方法，是在聚氯乙烯組合物配方中添加 阻燃消煙改性劑；所述阻燃消煙改性劑為鑰系阻燃抑煙劑和碳納米管的混合物。
[0025] 優(yōu)選地，所述提高聚氯乙烯組合物阻燃抑煙性能的方法，是在聚氯乙烯組合物配 方中，相對于每100份聚氯乙烯樹脂，添加〇. 5?10份的阻燃消煙改性劑，所述阻燃消煙改 性劑由0. 2?5份的鑰系阻燃抑煙劑和0. 1?5份的碳納米管；且鑰系阻燃抑煙劑與碳納 米管的質(zhì)量比為I :〇.2?5。
[0026] 本發(fā)明具有以下有益效果： 本發(fā)明提供了一種提高聚氯乙烯塑料阻燃抑煙性能的方法，是在聚氯乙烯塑料配方中 添加阻燃消煙改性劑，利用碳納米管系列和鑰系阻燃抑煙劑的協(xié)同效應(yīng)達到了較佳的阻燃 效果。鑰系作用機理在于促使PVC鏈在熱降解過程中更早地脫HCl (脫氯化氫)，更早地大 量交聯(lián)，形成大量的碳，使熱降解產(chǎn)物中的芳香烴(特別是苯）生成量降低；而碳納米管同樣 在聚合物燃燒過程中會形成網(wǎng)絡(luò)保護層，該保護層有良好的隔熱作用，能有效阻止可燃物 逸出和外界空氣的進入。重要的是，兩者混合使用更是實現(xiàn)了協(xié)同增效的作用，制備的PVC 塑料表現(xiàn)出了卓越的阻燃抑煙功能。
[0027] 本發(fā)明還提供了一種阻燃抑煙的聚氯乙烯（PVC)塑料及由其制備的高層建筑專用 的PVC管道，是按照上述方法的思路設(shè)計而成，所得到的PVC管道具有卓越的阻燃抑煙功 能，特別適用于高層建筑行業(yè)。
[0028] 另外，本發(fā)明利用了碳納米管高長徑比和納米效應(yīng)達到了增強增韌效果，使該PVC 塑料或管道比普通PVC塑料或管道具有更高的抗沖擊強度，更硬，更輕，表面更光亮。
[0029] 同時，本發(fā)明實現(xiàn)卓越阻燃抑煙功能的同時，碳納米管系列和鑰系阻燃抑煙劑混 合使用量較少；且所用的原料均為無毒無害物質(zhì)，對環(huán)境友好，不會產(chǎn)生污染及二次污染， 具有廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0030] 以下結(jié)合具體實施例來進一步說明本發(fā)明，但實施例并不對本發(fā)明做任何形式的 限定。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設(shè)備為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)試劑、方法和設(shè)備。
[0031] 除非特別說明，以下實施例所用試劑和材料均為市購。
[0032] 實施例1制備PVC管材 1、管材由以下重量份數(shù)的組分制成：PVC樹脂（SG-5 ) 100份，熱穩(wěn)定劑(有機錫穩(wěn)定劑） 2份，加工改性助劑（ACR) 1份，抗沖改性助劑（ACR) 1. 5份，碳納米管(羧基化雙壁碳納米 管）0. 5份，八鑰酸銨1份，潤滑劑(聚乙烯蠟）0. 5份，潤滑劑(氧化聚乙烯）0. 5份，油化黑 0.05 份。
[0033] 2、PVC管材加工方法，包括以下步驟： 51. 混合 511. 按照配方準備所述各原料，混合后，加入高速熱混料機中進行混合分散； 512. 當溫度達到IKTC時轉(zhuǎn)入冷混料機種攪拌冷卻； 513. 當溫度降到45°C時排入料斗，待用； 52. 擠出成型 以擠出國標PVC給水管材110X4. 2mm (PN1. 0)為例，將所述料斗中待用的冷混好的 混配料加入錐形雙螺桿擠出機進行擠出，擠出機的機筒溫度設(shè)置為175°C、170°C、165°C、 160°C，模具的成型溫度設(shè)置為170°C、175°C、180°C、190°C。
[0034] 實施例2 制備方法同實施例1