阻燃型聚氯乙烯塑粒及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及塑料領域，具體而言，涉及一種阻燃型聚氯乙烯塑粒及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚氯乙烯由氯乙烯在引發劑的作用下聚合而成的熱塑性樹脂，是氯乙的均聚物， 氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統稱為氯乙烯樹脂。聚氯乙烯具有較好的機械性能，抗張強 度60mpa左右，沖擊強度5-10kj/m2,有優異的介電性能，是一種產量高、應用廣泛的通用塑 料。
[0003] 聚氯乙烯是一種可燃物，隨著目前聚氯乙烯塑料的廣泛使用，消防安全極其重要， 因此對聚氯乙烯塑料進行阻燃改性已經成為目前行業內的重要課題，現有的阻燃劑在添加 進聚氯乙烯塑粒后，雖然能阻止聚氯乙烯與空氣接觸，起到一定的阻燃作用，但是這個過程 中伴隨著大量濃煙生成，而數據表明在火災中，煙對人的致死率更高，因此這類阻燃性的聚 氯乙烯并不能保障在發生消防事故時人的人身安全。
【發明內容】
[0004] 本發明提供了一種阻燃型聚氯乙烯塑粒及其制備方法，旨在改善上述技術問題。
[0005] 本發明是這樣實現的：
[0006] -種阻燃型聚氯乙烯塑粒，按重量份計，由穩定劑5份~8份、潤滑劑1份~3份， 增塑劑20份~40份，聚氯乙烯樹脂粉100份~120份，聚磷酸銨20份~30份，著色劑5 份~10份，填料50份~60份，硼砂0. 2份~0. 5份，抑煙劑0. 2份~0. 8份組成，所述抑 煙劑為三氧化鉬和鋁酸鋅的共混物。
[0007] 聚氯乙烯材料是一種對紫外線不太敏感的聚合物，但聚氯乙烯中殘留的感光雜 質、催化劑殘留物或其它光敏添加劑將會引起聚氯乙烯的降解。在日光照射下，由于受日光 中290- 400納米波長紫外線的照射，吸收紫外線能量、化學鍵破壞，并引起鏈式反應，使聚 氯乙烯塑料性能下降，如降低沖擊強度或使制品變色等。配方中加入紫外線吸收劑便可有 效地抑制光降解。因此發明中，所用的穩定劑為紫外線吸收劑。
[0008] 本技術方案中，在聚氯乙烯塑粒中添加聚磷酸銨作為阻燃劑，在遇火時，聚磷酸銨 會在聚氯乙烯表面形成一層膨脹的炭化層，從而使未燃燒的聚合物與火焰和熱源隔開，實 現阻燃功能并防止聚氯乙烯融化出現向外滴落產生滴下物，并且由于聚磷酸銨本身在遇火 時產煙量不大，實現更好的阻燃效果。
[0009] 聚氯乙烯燃燒時，在材料的內部和遠離火焰端，聚合物的裂解和交聯激烈地發生 競爭，然后發生二次反應，碳氫化合物和其它可燃性產物通過炭化層散發出來，并與表面的 氧接觸，這樣有可能就燃燒或形成黑煙。
[0010] 抑煙劑的作用是在燃燒前期，與釋放的氯化氫反應生成金屬氯化物，催化的烷基 化反應能相應減少煙氣的產生。三氧化鉬（MoO3)和鋁酸鋅（ZnAl2O4)均是氧化性很強的金 屬氧化物，與氯化氫反應速率快，進一步減少煙氣的生成。
[0011] 三氧化鉬和鋁酸鋅之間能形成復配協同效應，三氧化鉬中的Mo6+與鋁酸鋅中的 Zn 2+會相互之間進行絡合交聯，增強Mo 2+的氧化性，進一步增強聚氯乙烯的抑煙作用和阻燃 作用，相較于單獨使用三氧化鉬和鋁酸鋅作為抑煙劑，抑煙效果和阻燃效果均更好。
[0012] 硼砂（Na2B4O7. IOH2O)可以增強三氧化鉬和鋁酸鋅之間的絡合交聯作用，增強Mo2+ 的氧化性，提高抑煙效果。三氧化鉬和鋁酸鋅間的配比應綜合考慮經濟性和抑煙阻燃效果 的需求而定。三氧化鉬的量越多，相應的抑煙效果越好，但是三氧化鉬價格昂貴，相應的會 增加成本。
[0013] 本發明提供的阻燃型聚氯乙烯塑粒，不僅阻燃效果好，同時，在燃燒過程中產煙量 小，能最大限度的保證火災事故中人員的人身安全。最終制得的阻燃型聚氯乙烯塑粒阻燃 性能優良，抑煙效果好，并且對聚氯乙烯自身的性能如拉伸強度、缺口緩沖強度等基本沒有 影響。
[0014] 由于作為阻燃劑的聚氯酸銨本身的產煙量很少，因此本技術方案中，進一步地，所 述抑煙劑中，三氧化鉬和鋁酸鋅的質量比為1:2~4。
[0015] 作為優選，所述抑煙劑中，三氧化鉬和鋁酸鋅的質量比為1: 3。在該配比下，抑煙效 果最好，并且經濟性較高。
[0016] 優選地，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異壬酯和己二酸二辛酯 中的一種或多種。
[0017] 增塑劑可以控制聚氯乙烯軟硬度，增加光澤。
[0018] 作為優選，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異壬酯和己二酸二辛 酯的共混物。它們均不與聚氯乙烯起化學反應，和聚合物的相互作用主要是在升高溫度時 的溶脹作用，與聚合物形成一種固體溶液，增加塑料的光澤。
[0019] 進一步地，按重量份計，由穩定劑6份~7份、潤滑劑2份，增塑劑30份~35份， 聚氯乙烯樹脂粉105份~115份，聚磷酸銨24份~27份，著色劑7份~9份，填料53份~ 57份，硼砂0. 3份~0. 4份，抑煙劑0. 4份~0. 6份組成，所述抑煙劑為三氧化鉬和鋁酸鋅 的共混物，三氧化鉬和鋁酸鋅的質量比為1:3。
[0020] 在上述配方比例下制造出的聚氯乙烯抑煙阻燃效果更好，在燃燒情況下，產煙量 小。并且聚氯乙烯表面光滑，通過調整著色劑的顏色可以制造出不同顏色的聚氯乙烯塑粒。
[0021] 經發明人長期實踐總結，作為優選，按重量份計，由穩定劑7份、潤滑劑2份，增塑 劑33份，聚氯乙烯樹脂粉110份，聚磷酸銨25份，著色劑8份，填料55份，硼砂0. 4份，抑 煙劑〇. 5份組成。在此配方下，聚氯乙烯塑粒的阻燃抑煙效果與經濟性最好。
[0022] 進一步地，所述著色劑為鈦白粉。
[0023] 進一步地，所述潤滑劑為硬脂酸丁酯或硬酯酰胺。潤滑劑可以增加聚氯乙烯產品 的流動性和潤滑性，便于提高在制備塑粒時的速率。
[0024] 上述阻燃型聚氯乙烯塑粒的制備方法：先將聚氯乙烯樹脂粉與聚磷酸銨和硼砂在 高速攪拌機內混勻，熔融，維持5-10min ;
[0025] 然后加入增塑劑和抑煙劑，混勻，維持10_20min ;
[0026] 最后加入潤滑劑、穩定劑和著色劑，混勻，維持8_15min ;然后加入雙螺旋桿擠出 機內擠出造粒。
[0027] 先將作為阻燃劑的聚磷酸銨與聚氯乙烯樹脂粉充分混合，起到更好的阻燃作用， 硼砂的量相對于聚氯乙烯樹脂粉的量較小，其均勻的分散于聚氯乙烯中，當增塑劑和抑煙 劑加入后，硼砂中的水分子被增塑劑部分吸收，三氧化鉬和鋁酸鋅可以吸附在硼砂分子上， 實現三氧化鉬和鋁酸鋅的充分接觸，并增強三氧化鉬和鋁酸鋅的絡合交聯效應，提高Mo 2+ 和Zn2+的氧化性，提高抑煙效果，穩定一定的時間可以提高絡合交聯作用的效果。最后加入 著色劑、穩定劑和潤滑劑，調整聚氯乙烯乙烯塑粒的顏色、光穩定性等性能。
[0028] 需要說明的是，采用傳統聚氯乙烯塑粒制備方法，即將所有原料同時混合后通過 彈簧加料機加入雙螺旋桿擠出機擠出造粒的方式，也是可行的。
[0029] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：提供了一種阻燃性更好的聚氯乙烯塑粒， 該聚氯乙烯乙烯塑粒在燃燒時，聚磷酸銨在塑粒表面形成炭化層，隔絕空氣，阻止燃燒，同 時，抑煙劑與燃燒前期釋放的氯化氫反應生成金屬氯化物，催化的烷基化反應能相應減少 煙氣的產生。大大提高聚氯乙烯的防火性能，同時保障在失火情況下的人員安全。
【具體實施方式】
[0030] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，顯然，所描述的實施例是本 發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在 沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031] 試驗例
[0032] 對比三氧化鉬、鋁酸鋅以及三氧化鉬和鋁酸鋅的混合物之間的抑煙效果。試驗 方法為，選取等質量體積的聚氯乙烯塑料，分別加入等質量的鋁酸鋅、三氧化鉬、三氧化鉬 和鋁酸鋅的混合物、三氧化鉬、硼砂和鋁酸鋅的混合物以及不加入抑煙劑，點燃聚氯乙烯 塑料，并根據ASTME-662測試標準，樣品在一個密封的爐內進行測試，輻射熱源量為2. 5w/ cm2。整個測試20分鐘，記錄第4分鐘，第8分鐘，整個20分鐘的最大的煙密度值，試驗結 果見表1。
[0033] 表1不同抑煙劑抑煙效果試驗結果表
[0035] 試驗中，抑煙劑為混合物時，混合物中的各物質質量比率均按照1進行試驗。由上 表數據可知，通過加入抑煙劑，聚氯乙烯塑料燃燒時產生的濃煙密度大幅減小，相對于單獨 使用三氧化鉬或者鋁酸鋅作為抑煙劑，三氧化鉬和鋁酸鋅的混合物的抑煙效果更好，產生 煙量更小。在加入硼砂后，抑煙劑的抑煙效果得到進一步的提高。
[0036] 實施例1
[0037] 本實施例提供了一種阻燃型聚氯乙烯塑粒，包括穩定劑5份、潤滑劑1份，潤滑劑 為硬脂酸丁酯，增塑劑20份，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯，聚氯乙烯樹脂粉100份，聚磷酸 銨20份，著色劑5份，著色劑為鈦白粉，填料50份，硼砂0. 2份，抑煙劑0. 2份組成。
[0038] 抑煙劑為三氧化鉬和鋁酸鋅的共混物，其中，三氧化鉬和鋁酸鋅的質量比為1: 2。
[0039] 本實施例提供的阻燃型聚氯乙烯塑粒在制備時，先將聚氯乙烯樹脂粉與聚磷酸銨 和硼砂在高速攪拌機混勻，熔融，維持5min，然后加入增塑劑和抑煙劑，混勻，維持lOmin， 最后加入潤滑劑、穩定劑和著色劑，混勻，維持8min ;然后加入雙螺旋桿擠出機擠出造粒。
[0040] 實施例2
[0041] 本實施例提供了一種阻燃型聚氯乙烯塑粒，包括穩定劑6份、潤滑劑1. 5份，潤滑 劑為硬脂酸丁酯，增塑劑25份，增塑劑為鄰苯二甲酸二異壬酯，聚氯乙烯樹脂粉105份，聚 磷酸銨22份，著色劑6份，著色劑為鈦白粉，填料52份，硼砂0. 25份，抑煙劑0. 3份組成。
[0042] 抑煙劑為三氧化鉬和鋁酸鋅的共混物，其中，三氧化鉬和鋁酸鋅的質量比為 1:2. 5〇
[0043] 本實施例提供的阻燃型聚氯乙烯塑粒在制備時，先將聚氯乙烯樹