本發明屬于PVC材料制備技術領域,具體涉及一種高阻燃性石墨烯改性PVC材料。
背景技術:
PVC是聚氯乙烯的英文簡稱,是由氯乙烯在引發劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂,是氯乙烯的均聚物,氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統稱之為氯乙烯樹脂。PVC材料的熱穩定性差,在100℃以上或經長時間陽光曝曬會分解而產生氯化氫,并進一步自動催化分解,引起變色,物理機械性能也迅速下降。
2004年英國曼徹斯頓大學的Geim和Novoselov通過膠帶剝離高定向石墨獲得了獨立存在的二維石墨烯(Gra-phene,GN)晶體以來,石墨烯已經成為材料科學領域極受關注的研究熱點之一。石墨烯,實際上就是單原子層的石墨,它擁有獨特的二維結構和優異的力學、熱力學、光學和電學性能。
石墨烯是目前世界上最薄卻也是最堅硬的納米材料,它幾乎是完全透明的,至吸收2.3%的光,導熱系數高達5300W/m·k,高于碳納米管和金剛石。石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料,具有強度高,比表面積大,高化學反應活性,高填充性的特點。
中國專利公告號CN103044811A,公告日2013年4月17日,名稱為一種PVC 材料,該申請案公開了一種 PVC 材料,包括如下重量含量的成分:硬脂酸鈣 3-10份,丙烯酸酯2-6份,聚丙烯蠟1-3份,PVC 80-120份。其不足之處在于,該配方制的PVC材料雖然無毒無臭味,但是其生產出來的PVC材料的機械強度低、斷裂韌性差、耐摩擦性、耐沖擊性和阻燃性能差。
技術實現要素:
本發明要解決的技術問題是提供一種高阻燃性石墨烯改性PVC材料,以解決現有PVC材料的機械強度低、斷裂韌性、耐摩擦性、耐沖擊性和阻燃性能差等問題。本發明制得的高阻燃性石墨烯改性PVC材料,提高了機械強度、韌性、耐磨擦性、耐沖擊性、熱穩定性、阻燃性。
為了解決以上技術問題,本發明采用以下技術方案:
一種高阻燃性石墨烯改性PVC材料,以重量份為單位,包括以下原料:PVC 材料162-208份、石墨烯53-70份、聚醚多元醇 13-19份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基 ) 硅烷 7-12份、EVA樹脂9-15份、鄰苯二甲酸二丁酯7-11份、變性淀粉9-14份、硅藻土4-8份、硅灰石2-5份、氧化鋅3-6份、二氧化鈦2-4份、麥飯石粉2-3份、硼纖維4-6份、聚酰胺纖維5-8份、玻璃纖維3-5份、聚丙烯蠟6-12份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物2-3份、聚醋酸乙烯乳液3-6份、二甲基硅油4-7份、三乙醇胺1-2份、表面活性劑0.4-0.8份、引發劑0.3-0.6份、交聯劑0.3-0.5份、催化劑0.2-0.3份、促進劑0.1-0.2份、增塑劑0.3-0.5份、增韌劑0.4-0.6份、分散劑0.2-0.5份、增粘劑0.3-0.4份、固化劑0.8-1.2份、抗菌劑0.7-1.2份、抗氧劑0.3-0.6份、光穩定劑0.2-0.3份、紫外線吸收劑0.3-0.5份、阻燃劑1.3-1.6份;
所述變性淀粉,以重量份為單位,包括以下原料:木薯淀粉86-118份、乙酸異戊酯10-14份、二甲基乙酰胺8-12份、環氧氯丙烷2-4份、尿素1.8-3.2份、氫氧化鉀1-2份、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷0.4-0.7份、鉑催化劑0.1-0.2份、有機錫穩定劑0.2-0.3份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.4-0.6份、丙基三甲氧基硅烷0.3-0.5份、硼酸0.2-0.4份;
所述表面活性劑為表面活性劑TRITONCF-10;
所述引發劑為過氧化二苯甲酰;
所述交聯劑為甲基丙烯酰胺;
所述催化劑為三(二甲氨基丙基)六氫三嗪;
所述促進劑為無色鈷;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述分散劑為分散劑NC;
所述阻燃劑以重量份為單位,包括以下原料:磷酸三丁氧基乙酯45-62份、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯18-32份、聚磷酸銨15-22份、季戊四醇10-18份、尿素9-14份、氫氧化鋁6-10份、三氧化二銻8-12份、氧化錳4-8份、活性白土6-12份、滲透劑1.2-1.5份、增效劑0.6-0.9份;
所述高阻燃性石墨烯改性PVC材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將石墨烯粉碎,過300-500目篩子,制得粉末,所得粉末在磁場強度為5800-6200GS,超聲波功率為300-500W,溫度為40-50℃,轉速為200-300r/min下,攪拌20-35min,制得石墨烯能量粉末;
S2:向步驟S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性劑,在溫度為56-72℃,轉速為100-130r/min下活化1-1.5h,制得活化石墨烯能量粉末;
S3:在氮氣保護下,向步驟S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入PVC 材料、聚醚多元醇、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基 ) 硅烷、EVA樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、硅藻土、硅灰石、氧化鋅、二氧化鈦、麥飯石粉、硼纖維、聚酰胺纖維、玻璃纖維、聚丙烯蠟、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚醋酸乙烯乳液、二甲基硅油、三乙醇胺、引發劑、交聯劑、催化劑、促進劑、增塑劑、增韌劑、分散劑、增粘劑,在微波功率為182-264W,溫度為123-138℃,轉速為300-500r/min下攪拌2.1-3.7h,制得混合物Ⅰ;
S4:向步驟S3制得的混合物Ⅰ中加入變性淀粉、固化劑、抗菌、抗氧劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、阻燃劑,在溫度為70-75℃,轉速為100-200r/min下攪拌1-1.5 h,制得混合物Ⅱ;
所述變性淀粉的制備方法,包括以下步驟:
(A)配制濃度為18-26Be’,pH 值為3.4-3.8的木薯淀粉漿Ⅰ;
(B)向步驟A的木薯淀粉漿Ⅰ中加入濃度為5%-8%的乙酸異戊酯、二甲基乙酰胺、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷、鉑催化劑,然后在溫度為52-56℃,攪拌轉速為90-130r/min下進行交聯接枝反應2.4-3h,制得漿料Ⅱ;
(C)向步驟B的漿料Ⅱ中加入糊化劑,調節pH 值為9.5-9.8,接著加入環氧氯丙烷、尿素、丙基三甲氧基硅烷、硼酸,然后在溫度為61-65℃,攪拌轉速為100-160r/min下進行交聯反應1.2-1.6h,制得漿料Ⅲ;
(D)將步驟C的漿料Ⅲ中加入有機錫穩定劑,調節pH值為8.8-9.1,升溫至76-79℃,糊化42-50min,糊化結束后降至35-38℃,加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚,在轉速為80-100r/min下攪拌12-14min,制得變性淀粉;
所述阻燃劑的制備方法,包括以下步驟:
(a)將聚磷酸銨、水200-265份加入微波反應器中,在攪拌轉速為400-600r/min下攪拌5-9min,制得混合物A;
(b)向步驟a制得的混合物A中加入磷酸三丁氧基乙酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、季戊四醇、尿素、氫氧化鋁、三氧化二銻、氧化錳、活性白土、滲透劑、增效劑,在攪拌轉速為300-500r/min,微波功率為160-200W,溫度為84-92℃下攪拌1.8-2.5h,制得混合物B;
(c)將步驟b制得的混合物B冷卻至室溫后,將沉淀物過濾,在轉速為3000-5000r/min下離心干燥至含水量≤3.2%,制得阻燃劑;
S5:將步驟S4制得的混合物Ⅱ送入雙螺桿熱切風冷式擠出造粒機中,在142-148℃下造粒,制得高阻燃性石墨烯改性PVC材料。
進一步地,所述增粘劑為丁基三甲氧基硅烷。
進一步地,所述固化劑為環氧類樹脂固化劑。
進一步地,所述抗菌劑為碳酸鋰。
進一步地,所述抗氧劑為抗氧劑626。
進一步地,所述光穩定劑為光穩定劑3853。
進一步地,所述紫外線吸收劑為鄰羥基苯甲酸苯酯。
本發明具有以下有益效果:
本發明在制備 PVC 材料中加入石墨烯進行改性,適合工業化生產,由石墨烯改性的PVC材料在保證PVC材料原有性能基礎上,提高了機械強度、韌性、耐磨擦性、耐沖擊性、熱穩定性、阻燃性,可廣泛應用于賓館、飯店、建筑裝飾裝修。
具體實施方式
為便于更好地理解本發明,通過以下實施例加以說明,這些實施例屬于本發明的保護范圍,但不限制本發明的保護范圍。
在實施例中,所述高阻燃性石墨烯改性PVC材料,以重量份為單位,包括以下原料:PVC 材料162-208份、石墨烯53-70份、聚醚多元醇 13-19份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基 ) 硅烷 7-12份、EVA樹脂9-15份、鄰苯二甲酸二丁酯7-11份、變性淀粉9-14份、硅藻土4-8份、硅灰石2-5份、氧化鋅3-6份、二氧化鈦2-4份、麥飯石粉2-3份、硼纖維4-6份、聚酰胺纖維5-8份、玻璃纖維3-5份、聚丙烯蠟6-12份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物2-3份、聚醋酸乙烯乳液3-6份、二甲基硅油4-7份、三乙醇胺1-2份、表面活性劑0.4-0.8份、引發劑0.3-0.6份、交聯劑0.3-0.5份、催化劑0.2-0.3份、促進劑0.1-0.2份、增塑劑0.3-0.5份、增韌劑0.4-0.6份、分散劑0.2-0.5份、增粘劑0.3-0.4份、固化劑0.8-1.2份、抗菌劑0.7-1.2份、抗氧劑0.3-0.6份、光穩定劑0.2-0.3份、紫外線吸收劑0.3-0.5份、阻燃劑1.3-1.6份;
所述變性淀粉,以重量份為單位,包括以下原料:木薯淀粉86-118份、乙酸異戊酯10-14份、二甲基乙酰胺8-12份、環氧氯丙烷2-4份、尿素1.8-3.2份、氫氧化鉀1-2份、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷0.4-0.7份、鉑催化劑0.1-0.2份、有機錫穩定劑0.2-0.3份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.4-0.6份、丙基三甲氧基硅烷0.3-0.5份、硼酸0.2-0.4份;
所述表面活性劑為表面活性劑TRITONCF-10;
所述引發劑為過氧化二苯甲酰;
所述交聯劑為甲基丙烯酰胺;
所述催化劑為三(二甲氨基丙基)六氫三嗪;
所述促進劑為無色鈷;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述分散劑為分散劑NC;
所述增粘劑為丁基三甲氧基硅烷;
所述固化劑為環氧類樹脂固化劑;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述抗氧劑為抗氧劑626;
所述光穩定劑為光穩定劑3853;
所述紫外線吸收劑為鄰羥基苯甲酸苯酯;
所述阻燃劑以重量份為單位,包括以下原料:磷酸三丁氧基乙酯45-62份、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯18-32份、聚磷酸銨15-22份、季戊四醇10-18份、尿素9-14份、氫氧化鋁6-10份、三氧化二銻8-12份、氧化錳4-8份、活性白土6-12份、滲透劑1.2-1.5份、增效劑0.6-0.9份;
所述高阻燃性石墨烯改性PVC材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將石墨烯粉碎,過300-500目篩子,制得粉末,所得粉末在磁場強度為5800-6200GS,超聲波功率為300-500W,溫度為40-50℃,轉速為200-300r/min下,攪拌20-35min,制得石墨烯能量粉末;
S2:向步驟S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性劑,在溫度為56-72℃,轉速為100-130r/min下活化1-1.5h,制得活化石墨烯能量粉末;
S3:在氮氣保護下,向步驟S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入PVC 材料、聚醚多元醇、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基 ) 硅烷、EVA樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、硅藻土、硅灰石、氧化鋅、二氧化鈦、麥飯石粉、硼纖維、聚酰胺纖維、玻璃纖維、聚丙烯蠟、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚醋酸乙烯乳液、二甲基硅油、三乙醇胺、引發劑、交聯劑、催化劑、促進劑、增塑劑、增韌劑、分散劑、增粘劑,在微波功率為182-264W,溫度為123-138℃,轉速為300-500r/min下攪拌2.1-3.7h,制得混合物Ⅰ;
S4:向步驟S3制得的混合物Ⅰ中加入變性淀粉、固化劑、抗菌、抗氧劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、阻燃劑,在溫度為70-75℃,轉速為100-200r/min下攪拌1-1.5 h,制得混合物Ⅱ;
所述變性淀粉的制備方法,包括以下步驟:
(A)配制濃度為18-26Be’,pH 值為3.4-3.8的木薯淀粉漿Ⅰ;
(B)向步驟A的木薯淀粉漿Ⅰ中加入濃度為5%-8%的乙酸異戊酯、二甲基乙酰胺、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷、鉑催化劑,然后在溫度為52-56℃,攪拌轉速為90-130r/min下進行交聯接枝反應2.4-3h,制得漿料Ⅱ;
(C)向步驟B的漿料Ⅱ中加入糊化劑,調節pH 值為9.5-9.8,接著加入環氧氯丙烷、尿素、丙基三甲氧基硅烷、硼酸,然后在溫度為61-65℃,攪拌轉速為100-160r/min下進行交聯反應1.2-1.6h,制得漿料Ⅲ;
(D)將步驟C的漿料Ⅲ中加入有機錫穩定劑,調節pH值為8.8-9.1,升溫至76-79℃,糊化42-50min,糊化結束后降至35-38℃,加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚,在轉速為80-100r/min下攪拌12-14min,制得變性淀粉;
所述阻燃劑的制備方法,包括以下步驟:
(a)將聚磷酸銨、水200-265份加入微波反應器中,在攪拌轉速為400-600r/min下攪拌5-9min,制得混合物A;
(b)向步驟a制得的混合物A中加入磷酸三丁氧基乙酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、季戊四醇、尿素、氫氧化鋁、三氧化二銻、氧化錳、活性白土、滲透劑、增效劑,在攪拌轉速為300-500r/min,微波功率為160-200W,溫度為84-92℃下攪拌1.8-2.5h,制得混合物B;
(c)將步驟b制得的混合物B冷卻至室溫后,將沉淀物過濾,在轉速為3000-5000r/min下離心干燥至含水量≤3.2%,制得阻燃劑;
S5:將步驟S4制得的混合物Ⅱ送入雙螺桿熱切風冷式擠出造粒機中,在142-148℃下造粒,制得高阻燃性石墨烯改性PVC材料。
下面通過更具體實施例對本發明進行說明。
實施例1
一種高阻燃性石墨烯改性PVC材料,以重量份為單位,包括以下原料:PVC 材料187份、石墨烯62份、聚醚多元醇 16份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基 ) 硅烷10份、EVA樹脂12份、鄰苯二甲酸二丁酯9份、變性淀粉12份、硅藻土6份、硅灰石4份、氧化鋅5份、二氧化鈦3份、麥飯石粉2份、硼纖維5份、聚酰胺纖維7份、玻璃纖維4份、聚丙烯蠟9份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物2份、聚醋酸乙烯乳液5份、二甲基硅油6份、三乙醇胺1份、表面活性劑0.6份、引發劑0.5份、交聯劑0.4份、催化劑0.2份、促進劑0.1份、增塑劑0.4份、增韌劑0.5份、分散劑0.4份、增粘劑0.3份、固化劑1份、抗菌劑0.9份、抗氧劑0.5份、光穩定劑0.2份、紫外線吸收劑0.4份、阻燃劑1.5份;
所述變性淀粉,以重量份為單位,包括以下原料:木薯淀粉105份、乙酸異戊酯12份、二甲基乙酰胺10份、環氧氯丙烷3份、尿素2.5份、氫氧化鉀1.5份、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷0.6份、鉑催化劑0.1份、有機錫穩定劑0.2份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.5份、丙基三甲氧基硅烷0.4份、硼酸0.3份;
所述表面活性劑為表面活性劑TRITONCF-10;
所述引發劑為過氧化二苯甲酰;
所述交聯劑為甲基丙烯酰胺;
所述催化劑為三(二甲氨基丙基)六氫三嗪;
所述促進劑為無色鈷;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述分散劑為分散劑NC;
所述增粘劑為丁基三甲氧基硅烷;
所述固化劑為環氧類樹脂固化劑;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述抗氧劑為抗氧劑626;
所述光穩定劑為光穩定劑3853;
所述紫外線吸收劑為鄰羥基苯甲酸苯酯;
所述阻燃劑以重量份為單位,包括以下原料:磷酸三丁氧基乙酯54份、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯25份、聚磷酸銨18份、季戊四醇15份、尿素12份、氫氧化鋁8份、三氧化二銻10份、氧化錳6份、活性白土9份、滲透劑1.4份、增效劑0.8份;
所述高阻燃性石墨烯改性PVC材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將石墨烯粉碎,過400目篩子,制得粉末,所得粉末在磁場強度為6000GS,超聲波功率為400W,溫度為46℃,轉速為250r/min下,攪拌28min,制得石墨烯能量粉末;
S2:向步驟S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性劑,在溫度為65℃,轉速為120r/min下活化1.3h,制得活化石墨烯能量粉末;
S3:在氮氣保護下,向步驟S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入PVC 材料、聚醚多元醇、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基 ) 硅烷、EVA樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、硅藻土、硅灰石、氧化鋅、二氧化鈦、麥飯石粉、硼纖維、聚酰胺纖維、玻璃纖維、聚丙烯蠟、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚醋酸乙烯乳液、二甲基硅油、三乙醇胺、引發劑、交聯劑、催化劑、促進劑、增塑劑、增韌劑、分散劑、增粘劑,在微波功率為220W,溫度為132℃,轉速為400r/min下攪拌3h,制得混合物Ⅰ;
S4:向步驟S3制得的混合物Ⅰ中加入變性淀粉、固化劑、抗菌、抗氧劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、阻燃劑,在溫度為70℃,轉速為150r/min下攪拌1.2 h,制得混合物Ⅱ;
所述變性淀粉的制備方法,包括以下步驟:
(A)配制濃度為22Be’,pH 值為3.6的木薯淀粉漿Ⅰ;
(B)向步驟A的木薯淀粉漿Ⅰ中加入濃度為7%的乙酸異戊酯、二甲基乙酰胺、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷、鉑催化劑,然后在溫度為55℃,攪拌轉速為120r/min下進行交聯接枝反應2.8h,制得漿料Ⅱ;
(C)向步驟B的漿料Ⅱ中加入糊化劑,調節pH 值為9.6,接著加入環氧氯丙烷、尿素、丙基三甲氧基硅烷、硼酸,然后在溫度為64℃,攪拌轉速為150r/min下進行交聯反應1.5h,制得漿料Ⅲ;
(D)將步驟C的漿料Ⅲ中加入有機錫穩定劑,調節pH值為8.9,升溫至78℃,糊化46min,糊化結束后降至37℃,加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚,在轉速為90r/min下攪拌13min,制得變性淀粉;
所述阻燃劑的制備方法,包括以下步驟:
(a)將聚磷酸銨、水235份加入微波反應器中,在攪拌轉速為500r/min下攪拌8min,制得混合物A;
(b)向步驟a制得的混合物A中加入磷酸三丁氧基乙酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、季戊四醇、尿素、氫氧化鋁、三氧化二銻、氧化錳、活性白土、滲透劑、增效劑,在攪拌轉速為400r/min,微波功率為180W,溫度為88℃下攪拌2.2h,制得混合物B;
(c)將步驟b制得的混合物B冷卻至室溫后,將沉淀物過濾,在轉速為4000r/min下離心干燥至含水量為3.2%,制得阻燃劑;
S5:將步驟S4制得的混合物Ⅱ送入雙螺桿熱切風冷式擠出造粒機中,在146℃下造粒,制得高阻燃性石墨烯改性PVC材料。
實施例2
一種高阻燃性石墨烯改性PVC材料,以重量份為單位,包括以下原料:PVC 材料162份、石墨烯53份、聚醚多元醇 13份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基 ) 硅烷 7份、EVA樹脂9份、鄰苯二甲酸二丁酯7份、變性淀粉9份、硅藻土4份、硅灰石2份、氧化鋅3份、二氧化鈦2份、麥飯石粉2份、硼纖維4份、聚酰胺纖維5份、玻璃纖維3份、聚丙烯蠟6份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物2份、聚醋酸乙烯乳液3份、二甲基硅油4份、三乙醇胺1份、表面活性劑0.4份、引發劑0.3份、交聯劑0.3份、催化劑0.2份、促進劑0.1份、增塑劑0.3份、增韌劑0.4份、分散劑0.2份、增粘劑0.3份、固化劑0.8份、抗菌劑0.7份、抗氧劑0.3份、光穩定劑0.2份、紫外線吸收劑0.3份、阻燃劑1.3份;
所述變性淀粉,以重量份為單位,包括以下原料:木薯淀粉86份、乙酸異戊酯10份、二甲基乙酰胺8份、環氧氯丙烷2份、尿素1.8份、氫氧化鉀1份、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷0.4份、鉑催化劑0.1份、有機錫穩定劑0.2份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.4份、丙基三甲氧基硅烷0.3份、硼酸0.2份;
所述表面活性劑為表面活性劑TRITONCF-10;
所述引發劑為過氧化二苯甲酰;
所述交聯劑為甲基丙烯酰胺;
所述催化劑為三(二甲氨基丙基)六氫三嗪;
所述促進劑為無色鈷;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述分散劑為分散劑NC;
所述增粘劑為丁基三甲氧基硅烷;
所述固化劑為環氧類樹脂固化劑;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述抗氧劑為抗氧劑626;
所述光穩定劑為光穩定劑3853;
所述紫外線吸收劑為鄰羥基苯甲酸苯酯;
所述阻燃劑以重量份為單位,包括以下原料:磷酸三丁氧基乙酯45份、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯18份、聚磷酸銨15份、季戊四醇10份、尿素9份、氫氧化鋁6份、三氧化二銻8份、氧化錳4份、活性白土6份、滲透劑1.2份、增效劑0.6份;
所述高阻燃性石墨烯改性PVC材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將石墨烯粉碎,過300目篩子,制得粉末,所得粉末在磁場強度為5800GS,超聲波功率為300W,溫度為40℃,轉速為200r/min下,攪拌35min,制得石墨烯能量粉末;
S2:向步驟S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性劑,在溫度為56℃,轉速為100r/min下活化1.5h,制得活化石墨烯能量粉末;
S3:在氮氣保護下,向步驟S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入PVC 材料、聚醚多元醇、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基 ) 硅烷、EVA樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、硅藻土、硅灰石、氧化鋅、二氧化鈦、麥飯石粉、硼纖維、聚酰胺纖維、玻璃纖維、聚丙烯蠟、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚醋酸乙烯乳液、二甲基硅油、三乙醇胺、引發劑、交聯劑、催化劑、促進劑、增塑劑、增韌劑、分散劑、增粘劑,在微波功率為182W,溫度為123℃,轉速為300r/min下攪拌3.7h,制得混合物Ⅰ;
S4:向步驟S3制得的混合物Ⅰ中加入變性淀粉、固化劑、抗菌、抗氧劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、阻燃劑,在溫度為70℃,轉速為100r/min下攪拌1.5 h,制得混合物Ⅱ;
所述變性淀粉的制備方法,包括以下步驟:
(A)配制濃度為18Be’,pH 值為3.4的木薯淀粉漿Ⅰ;
(B)向步驟A的木薯淀粉漿Ⅰ中加入濃度為5%的乙酸異戊酯、二甲基乙酰胺、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷、鉑催化劑,然后在溫度為52℃,攪拌轉速為90r/min下進行交聯接枝反應3h,制得漿料Ⅱ;
(C)向步驟B的漿料Ⅱ中加入糊化劑,調節pH 值為9.5,接著加入環氧氯丙烷、尿素、丙基三甲氧基硅烷、硼酸,然后在溫度為61℃,攪拌轉速為100r/min下進行交聯反應1.6h,制得漿料Ⅲ;
(D)將步驟C的漿料Ⅲ中加入有機錫穩定劑,調節pH值為8.8,升溫至76℃,糊化50min,糊化結束后降至35℃,加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚,在轉速為80r/min下攪拌14min,制得變性淀粉;
所述阻燃劑的制備方法,包括以下步驟:
(a)將聚磷酸銨、水200份加入微波反應器中,在攪拌轉速為400r/min下攪拌9min,制得混合物A;
(b)向步驟a制得的混合物A中加入磷酸三丁氧基乙酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、季戊四醇、尿素、氫氧化鋁、三氧化二銻、氧化錳、活性白土、滲透劑、增效劑,在攪拌轉速為300r/min,微波功率為160W,溫度為84℃下攪拌2.5h,制得混合物B;
(c)將步驟b制得的混合物B冷卻至室溫后,將沉淀物過濾,在轉速為3000r/min下離心干燥至含水量為3%,制得阻燃劑;
S5:將步驟S4制得的混合物Ⅱ送入雙螺桿熱切風冷式擠出造粒機中,在142℃下造粒,制得高阻燃性石墨烯改性PVC材料。
實施例3
一種高阻燃性石墨烯改性PVC材料,以重量份為單位,包括以下原料:PVC 材料208份、石墨烯70份、聚醚多元醇19份、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基 ) 硅烷12份、EVA樹脂15份、鄰苯二甲酸二丁酯11份、變性淀粉14份、硅藻土8份、硅灰石5份、氧化鋅6份、二氧化鈦4份、麥飯石粉3份、硼纖維6份、聚酰胺纖維8份、玻璃纖維5份、聚丙烯蠟12份、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物3份、聚醋酸乙烯乳液6份、二甲基硅油7份、三乙醇胺2份、表面活性劑0.8份、引發劑0.6份、交聯劑0.5份、催化劑0.3份、促進劑0.2份、增塑劑0.5份、增韌劑0.6份、分散劑0.5份、增粘劑0.4份、固化劑1.2份、抗菌劑1.2份、抗氧劑0.6份、光穩定劑0.3份、紫外線吸收劑0.5份、阻燃劑1.6份;
所述變性淀粉,以重量份為單位,包括以下原料:木薯淀粉118份、乙酸異戊酯14份、二甲基乙酰胺12份、環氧氯丙烷4份、尿素3.2份、氫氧化鉀2份、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷0.7份、鉑催化劑0.2份、有機錫穩定劑0.3份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.6份、丙基三甲氧基硅烷0.5份、硼酸0.4份;
所述表面活性劑為表面活性劑TRITONCF-10;
所述引發劑為過氧化二苯甲酰;
所述交聯劑為甲基丙烯酰胺;
所述催化劑為三(二甲氨基丙基)六氫三嗪;
所述促進劑為無色鈷;
所述增塑劑為檸檬酸酯;
所述增韌劑為聚丙二烯橡膠;
所述分散劑為分散劑NC;
所述增粘劑為丁基三甲氧基硅烷;
所述固化劑為環氧類樹脂固化劑;
所述抗菌劑為碳酸鋰;
所述抗氧劑為抗氧劑626;
所述光穩定劑為光穩定劑3853;
所述紫外線吸收劑為鄰羥基苯甲酸苯酯;
所述阻燃劑以重量份為單位,包括以下原料:磷酸三丁氧基乙酯62份、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯32份、聚磷酸銨22份、季戊四醇18份、尿素14份、氫氧化鋁10份、三氧化二銻12份、氧化錳8份、活性白土12份、滲透劑1.5份、增效劑0.9份;
所述高阻燃性石墨烯改性PVC材料的制備方法,包括以下步驟:
S1:將石墨烯粉碎,過500目篩子,制得粉末,所得粉末在磁場強度為6200GS,超聲波功率為500W,溫度為50℃,轉速為300r/min下,攪拌20min,制得石墨烯能量粉末;
S2:向步驟S1制得的石墨烯能量粉末中加入表面活性劑,在溫度為72℃,轉速為130r/min下活化1h,制得活化石墨烯能量粉末;
S3:在氮氣保護下,向步驟S2制得的活化石墨烯能量粉末中加入PVC 材料、聚醚多元醇、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基 ) 硅烷、EVA樹脂、鄰苯二甲酸二丁酯、硅藻土、硅灰石、氧化鋅、二氧化鈦、麥飯石粉、硼纖維、聚酰胺纖維、玻璃纖維、聚丙烯蠟、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚醋酸乙烯乳液、二甲基硅油、三乙醇胺、引發劑、交聯劑、催化劑、促進劑、增塑劑、增韌劑、分散劑、增粘劑,在微波功率為264W,溫度為138℃,轉速為500r/min下攪拌3.7h,制得混合物Ⅰ;
S4:向步驟S3制得的混合物Ⅰ中加入變性淀粉、固化劑、抗菌、抗氧劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、阻燃劑,在溫度為75℃,轉速為10r/min下攪拌1h,制得混合物Ⅱ;
所述變性淀粉的制備方法,包括以下步驟:
(A)配制濃度為26Be’,pH 值為3.8的木薯淀粉漿Ⅰ;
(B)向步驟A的木薯淀粉漿Ⅰ中加入濃度為8%的乙酸異戊酯、二甲基乙酰胺、2,5-二甲基-2,5-雙( 苯甲酰過氧)-己烷、鉑催化劑,然后在溫度為56℃,攪拌轉速為130r/min下進行交聯接枝反應2.4h,制得漿料Ⅱ;
(C)向步驟B的漿料Ⅱ中加入糊化劑,調節pH 值為9.8,接著加入環氧氯丙烷、尿素、丙基三甲氧基硅烷、硼酸,然后在溫度為65℃,攪拌轉速為160r/min下進行交聯反應1.2h,制得漿料Ⅲ;
(D)將步驟C的漿料Ⅲ中加入有機錫穩定劑,調節pH值為9.1,升溫至79℃,糊化42min,糊化結束后降至38℃,加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚,在轉速為100r/min下攪拌12min,制得變性淀粉;
所述阻燃劑的制備方法,包括以下步驟:
(a)將聚磷酸銨、水265份加入微波反應器中,在攪拌轉速為600r/min下攪拌5min,制得混合物A;
(b)向步驟a制得的混合物A中加入磷酸三丁氧基乙酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、季戊四醇、尿素、氫氧化鋁、三氧化二銻、氧化錳、活性白土、滲透劑、增效劑,在攪拌轉速為500r/min,微波功率為200W,溫度為84-92℃下攪拌1.8h,制得混合物B;
(c)將步驟b制得的混合物B冷卻至室溫后,將沉淀物過濾,在轉速為5000r/min下離心干燥至含水量為2.6%,制得阻燃劑;
S5:將步驟S4制得的混合物Ⅱ送入雙螺桿熱切風冷式擠出造粒機中,在148℃下造粒,制得高阻燃性石墨烯改性PVC材料。
本發明可廣泛應用于賓館、飯店、建筑裝飾裝修,阻燃效果好,無法燃燒及形成火焰,性能穩定可靠,其性能指標通過以下阻燃性能測試實驗和力學性能測試實驗給出:
(1)阻燃性能測試實驗
把上述實施例1-3制備的樣品裁制成標準的小板,然后使用氧指數測定儀HC-2(南京市江寧區分析儀器廠)和水平垂直燃燒測定儀CZF-3(南京市江寧區分析儀器廠)分別對高阻燃性石墨烯改性PVC材料進行氧指數和燃燒性能測定,氧指數32%-38%,水平垂直燃燒性能無著火,煙輕,阻燃效果良好。
(2)力學性能測試實驗
把上述實施例1-3制備的樣品裁制成長115mm、寬10mm、厚2.5mm 的標準小板,然后使用拉伸測試儀5585(美國INSTRON)和沖擊試樣機 ZBC1251-B(美特斯工業系統公司)分別對高阻燃性石墨烯改性PVC材料進行拉伸和沖擊試驗,拉伸指數 (最大拉力,單位:N)539.5-552.3,沖擊指數(韌性,無缺口),單位:ki/m2,7.434-8.176,注:拉伸速度為2mm/min。
綜上所述,本發明的高阻燃性石墨烯改性PVC材料阻燃效果好,抗沖擊能力強,韌性強,既獲得了優良的阻燃性能又保持了高阻燃性石墨烯改性PVC材料較好的力學性能,是一種性能優的高阻燃性石墨烯改性PVC材料,可推廣應用,有顯著的經濟和社會效益。
以上內容不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明,對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明構思的前提下,還可以做出若干簡單推演或替換,都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定的專利保護范圍。