專利名稱：難燃復合塑料及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種專用于建筑工程施工材料的改性塑料，特別是一種用于制作中央空調系統工程中的絕熱墊(托)的難燃復合塑料及其制造方法。也適用于制作其它具有難燃性能要求的塑料件。
背景技術：
目前，為滿足各類建筑工程中的中央空調系統工程的鋼制管道施工要求，按國家標準GB50243-2002《通風與空調工程施工質量驗收規范》的規定，對于鋼制管道的安裝應符合下列規定，即空調冷、熱水管及風管管道與支架、吊架之間，應有絕熱墊或絕熱托。長期以來，對于空調冷、熱水管及風管管道與支架、吊架之間的安裝一直采用傳統的有絕熱面和支撐面的木襯墊作為絕熱襯墊。這種木襯墊盡管易腐朽、易受潮，因其原料來源廣泛、質輕價廉、隔熱效果好，暫時沒有新的材料代替，故在新修正的標準中規定，木襯墊經防腐處理后仍可以作絕熱襯墊。但其存在的最大的缺點就是不防火，無法解決從根本上消除火災隱患的問題。現有通用塑料和工程塑料的種類較多，從其燃燒特性上分，有易燃、阻燃、難燃、不燃等種類。但是符合中央空調系統工程的鋼制管道施工要求，并能滿足管道重量的承壓強度要求的難燃、不燃的硬質絕熱塑料，當屬難燃塑料，如PVC(聚氯乙烯)和不燃的塑料，如PTFE(聚四氟乙烯)等。由于PVC是通用塑料，雖然成本較低，難燃，但其熱穩定性、流動性、耐光性和承壓強度較差，煙氣量大，易老化，不符合中央空調系統工程的鋼制管道施工的綜合要求，故不改性無法使用；PTFE耐熱性高、承壓強度高、耐老化，符合施工要求，但其制造成本高，也影響其應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種難燃復合塑料及其制造方法，它具有原料混配合理，制備工藝簡便的優點，用其制成的絕熱墊(托)等產品，承壓強度高，耐老化、難燃，與氟塑料制成的同類產品相比，顯著降低成本，完全滿足中央空調系統工程的鋼制管道施工的綜合要求。
本發明的目的是這樣實現的該難燃復合塑料選用以下原料，即基料PVC、填料輕質碳酸鈣、超細石棉粉、抗沖改性劑CPE、加工改性劑ACR、表面處理劑硬脂酸、熱穩定劑三鹽、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、光穩定劑鈦白粉、內潤滑劑液體石蠟、外潤滑劑固體石蠟、抑煙阻燃劑氫氧化鎂、持久性阻燃劑磷酸三(2，3-二氯丙基)酯，加入到熱混捏合機中，進行機械共混改性，即得成品難燃復合塑料；共混物中各組份重量比為PVC∶輕質碳酸鈣∶超細石棉粉∶CPE∶ACR∶硬脂酸∶三鹽∶硬脂酸鈣∶硬脂酸鉛∶鈦白粉∶液體石蠟∶固體石蠟∶氫氧化鎂∶磷酸三(2，3-二氯丙基)酯＝100∶14-20∶13-30∶5-12∶3-7∶0.4-0.8∶5-10∶0.6-1.2∶0.6-1.2∶2-5∶0.2-0.6∶0.6-1.2∶24-28∶5-8。
所述基料PVC采用的是SG-5型懸浮法聚氯乙烯樹脂。
所述共混物中還有抗氧劑2，6-叔丁基-4-甲基粉，其與基料PVC的重量比為0.4-1∶100。
所述共混物中還有偶聯劑硬脂酸鎂，其與基料PVC的重量比為1-1.5∶100。
所述共混物中還有增塑改性劑鄰苯二甲酸二辛酯，其與基料PVC的重量比為2.5-5∶100。
所述共混物中還有熒光色素分散黃，其與基料PVC的重量比為0.4-0.6∶100。
所述難燃復合塑料的制造方法是將上述原料的各組份按配方量稱取后，先將輕質碳酸鈣、超細石棉粉、硬脂酸、鈦白粉、液體石蠟、氫氧化鎂置入熱混捏合機中混合均勻，共混、升溫至50℃，在保持50℃的溫度下，再將PVC、CPE、ACR、三鹽、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、2，6-叔丁基-4-甲基粉、固體石蠟置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至85℃，最后將磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至120℃，然后出料至冷混機中冷卻至常溫，即為成品難燃復合塑料，包裝待用。
所述方法中，在加入輕質碳酸鈣組份的同時，還按配方量稱取偶聯劑硬脂酸鎂或熒光色素分散黃置入熱混捏合機中混合均勻，共混、升溫至50℃。
所述方法中，在加入基料PVC組份的同時，還按配方量稱取抗氧劑2，6-叔丁基-4-甲基粉或增塑改性劑鄰苯二甲酸二辛酯置入熱混捏合機中混合均勻，共混、升溫至85℃。
由于本發明共混料中的基料PVC，具有特別顯著的對熱的不穩定性、流變性能及其與高分量增塑劑和填料的良好相容性，所以選擇一定量的輔助材料來合理匹配，通過熱混捏合機，進行機械共混改性，充分利用參與改性的各組份所具有的原料來源廣泛和在共混過程中性能互補的優勢，如添加抗沖改性劑氯化聚乙烯(CPE)、加工改性劑丙烯酸酯類共聚物(ACR)，易于提高熔體的流動性，使其溫度分布更均勻，同時還會改善穩定劑和潤滑劑的性能，提高抗沖擊強度；添加表面處理劑硬脂酸(H-St)可以提高填料輕質碳酸鈣(CaCO2)的活性和親合力；添加熱穩定劑三鹽(3Pb PbSO4)、硬脂酸鈣(Ca-St)、硬脂酸鉛(Pb-St)，可利用其間的配合，發揮其協同效應，突出熱穩定效果，使PVC混配料的耐熱性和成型加工性更加良好，有效防止其在加工過程中受強熱與強力作用引起的降解；在添加光穩定劑鈦白粉(TiO2)的同時，如再添加抗氧劑2，6-叔丁基-4--甲基粉(264)，就能產生良好的協同效應，防止PVC混配料的光氧降解和熱氧老化；添加內潤滑劑液體石蠟，俗稱白油，可降低分子間的摩擦，提高內潤滑效率；添加外潤滑劑固體石蠟，又稱為天然石蠟，增強外部潤滑作用，提高制品表面光澤，利于脫模，另外，內、外潤滑劑的加入也克服了三鹽的潤滑性較差的缺陷；添加不燃性增強填料超細石棉粉、抑煙阻燃劑氫氧化鎂(Mg(OH)2)、持久性阻燃劑磷酸三(2，3-二氯丙基)酯等，經熱混捏合機，進行機械共混改性，即得成品難燃復合塑料。本發明的制造方法操作簡便，原料來源廣泛，用其制成的絕熱墊(托)等產品，承壓強度高，耐老化、難燃，與氟塑料制成的同類產品相比，顯著降低成本，同時還可使產品獲得所要求的難燃性能，并具有良好的韌性和優良的抑煙效果等優點。
為進一步提高成品難燃復合塑料的綜合性能，在上述共混物中還可加入適量的偶聯劑硬脂酸鎂(Mg-St)，以增強材料界面結合力，添加少量增塑改性劑鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)，以提高物料的流動性等。當加入適量熒光色素分散黃(FFL)后，可明顯改善制成產品的外觀美感。
根據實際使用要求，將上述混配合理的原料制成難燃復合塑料，再以其制造作為中央空調系統工程的鋼制管道施工用絕熱墊(托)，替代傳統的經防腐處理的木襯墊，既可以節省大量木材，還能從根本上徹底消除中央空調系統的火災隱患。用本發明難燃復合塑料制成的絕熱墊(托)等產品，不僅承壓強度高，耐老化、難燃，而且與氟塑料制成的同類產品相比，顯著降低成本。該絕熱墊(托)經國家固定滅火系統和耐火構件質量監督檢驗中心，按GB8624-1997《建筑材料燃燒性能分級方法》檢驗，結果表明燃燒性能達到GB8624B1級；經國家建筑材料工業房建材料質量監督檢驗測試中心，按GB/T10002.3-1996標準檢驗，其各項性能指標，如導熱系數、橫向壓力、縱向壓力、軸向承載力等，均達到并優于國家標準，完全滿足中央空調系統工程的鋼制管道施工的綜合要求。
具體實施例方式
以下根據實施方式對本發明作進一步的說明。
實施方式一制備管徑為DN20-40硬質管用的難燃復合塑料根據實際使用的難燃要求和各項性能指標，考慮所用原料的主要性能、應用范圍及其相互間的協同作用的有效發揮和混配料的加工方法，優選各組份，并按配方量稱取基料PVCSG5100份、填料輕質碳酸鈣20份、超細石棉粉(七級)30份、抗沖改性劑CPE 5份、加工改性劑ACR 4份、表面處理劑硬脂酸0.8份、熱穩定劑三鹽5份、硬脂酸鈣0.6份、硬脂酸鉛0.6份、光穩定劑鈦白粉4份、內潤滑劑液體石蠟0.2份、外潤滑劑固體石蠟0.6份、抑煙阻燃劑氫氧化鎂24份、持久性阻燃劑磷酸三(2，3-二氯丙基)酯8份。具體操作步驟是先將輕質碳酸鈣、超細石棉粉、硬脂酸、鈦白粉、液體石蠟、氫氧化鎂置入熱混捏合機中混合均勻，共混、升溫至50℃。在保持50℃的條件下，再將PVC、CPE、ACR、三鹽、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、固體石蠟置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至85℃，最后將磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至120℃。然后出料至冷混機中冷卻至常溫，即為難燃復合塑料，包裝待用。
實施方式二制備管徑為DN50-100硬質管用的難燃復合塑料根據實際使用的難燃要求，考慮所用原料的主要性能、應用范圍及其相互間的協同作用的有效發揮和混配料的加工方法，優選各組份，并按配方量稱取基料PVCSG5100份、填料輕質碳酸鈣14份、超細石棉粉(七級)24份、抗沖改性劑CPE別8份、加工改性劑ACR 7份、表面處理劑硬脂酸0.6份、熱穩定劑三鹽7份、硬脂酸鈣1.2、硬脂酸鉛1.2份、光穩定劑鈦白粉5份、抗氧劑2，6-叔丁基-4--甲基粉1份、內潤滑劑液體石蠟0.6、外潤滑劑固體石蠟1.2份、抑煙阻燃劑氫氧化鎂28份、持久性阻燃劑磷酸三(2，3-二氯丙基)酯4份。具體操作步驟是先將輕質碳酸鈣、超細石棉粉、硬脂酸、鈦白粉、液體石蠟、氫氧化鎂置入熱混捏合機中混合均勻，共混、升溫至50℃。在保持50℃的條件下，再將PVC、CPE、ACR、三鹽、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、2，6-叔丁基-4-甲基粉、固體石蠟置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至85℃。最后將磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至120℃。然后出料至冷混機中冷卻至常溫，即為難燃復合塑料，包裝待用。
實施方式三制備管徑為DN20-100硬質管用的難燃復合塑料根據實際使用的難燃要求，考慮所用原料的主要性能、應用范圍及其相互間的協同作用的有效發揮和混配料的加工方法，按配方量稱取基料PVCSG5100份、填料輕質碳酸鈣18份、超細石棉粉(七級)13份、抗沖改性劑CPE 12份、加工改性劑ACR 3份、表面處理劑硬脂酸0.4份、熱穩定劑三鹽10份、硬脂酸鈣0.6、硬脂酸鉛0.6、光穩定劑鈦白粉3份、抗氧劑2，6-叔丁基-4--甲基粉0.4份、內潤滑劑液體石蠟0.3份、偶聯劑硬脂酸鎂1、外潤滑劑固體石蠟0.8份、增塑改性劑DOP 5份、熒光色素分散黃0.4份、抑煙阻燃劑氫氧化鎂20份、持久性阻燃劑磷酸三(2，3-二氯丙基)酯6份。具體操作步驟是先將輕質碳酸鈣、超細石棉粉、硬脂酸、鈦白粉、液體石蠟、硬脂酸鎂、氫氧化鎂、分散黃置入熱混捏合機中混合均勻，共混升溫至50℃。在保持50℃的條件下，再將PVC、CPE、ACR、三鹽、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、2，6-叔丁基-4-甲基粉、固體石蠟、DOP置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至85℃。最后將磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至120℃。然后出料至冷混機中冷卻至常溫，即為難燃復合塑料，包裝待用。
實施方式四制備管徑為DN20-100硬質管用的難燃復合塑料根據實際使用的難燃要求，考慮所用原料的主要性能、應用范圍及其相互間的協同作用的有效發揮和混配料的加工方法，優選各組份，并按配方量稱取基料PVCSG5100份、填料輕質碳酸鈣16份、超細石棉粉(七級)16份、抗沖改性劑CPE 9份、加工改性劑ACR4份、表面處理劑硬脂酸0.5份、熱穩定劑三鹽9份、硬脂酸鈣0.9份、硬脂酸鉛0.9份、光穩定劑鈦白粉2份、抗氧劑2，6-叔丁基-4-甲基粉0.6份、內潤滑劑液體石蠟0,4份、偶聯劑硬脂酸鎂1.5份、外潤滑劑固體石蠟0.9份、增塑改性劑DOP2.5份、熒光色素分散黃0.6份、抑煙阻燃劑氫氧化鎂26份、持久性阻燃劑磷酸三(2，3-二氯丙基)酯5份。具體操作步驟是先將輕質碳酸鈣、超細石棉粉、硬脂酸、鈦白粉、液體石蠟、硬脂酸鎂、氫氧化鎂、分散黃置入熱混捏合機中混合均勻，共混、升溫至50℃。在保持50℃的條件下，再將PVC、CPE、ACR、三鹽、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、2，6-叔丁基-4-甲基粉、固體石蠟、DOP置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至85℃。最后將磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至120℃。然后出料至冷混機中冷卻至常溫，即為難燃復合塑料，包裝待用。
實施方式五制造難燃復合塑料絕熱墊將實施例一-四制成的共混料置入帶有混煉段和塑料模具的雙螺桿擠出機，按專利號為02132699.1《塑料絕熱墊及其加工方法》的操作步驟，控制該機的機筒加熱各段溫度在185、190、195、188℃，擠出機頭后，進入塑料模具機頭，溫度控制在185、188、182℃，然后進行真空定徑、水冷、成型，經切割制成絕熱墊。利用該方法，配備相應的制管模具，也可加工其它規格的難燃復合塑料管。
權利要求
1.一種難燃復合塑料，其特征在于選用以下原料，即基料PVC、填料輕質碳酸鈣、超細石棉粉、抗沖改性劑CPE、加工改性劑ACR、表面處理劑硬脂酸、熱穩定劑三鹽、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、光穩定劑鈦白粉、內潤滑劑液體石蠟、外潤滑劑固體石蠟、抑煙阻燃劑氫氧化鎂、持久性阻燃劑磷酸三(2，3-二氯丙基)酯，加入到熱混捏合機中，進行機械共混改性，即得難燃復合塑料，共混物中各組份重量比為PVC∶輕質碳酸鈣∶超細石棉粉∶CPE∶ACR∶硬脂酸∶三鹽∶硬脂酸鈣∶硬脂酸鉛∶鈦白粉∶液體石蠟∶固體石蠟∶氫氧化鎂∶磷酸三(2，3-二氯丙基)酯＝100∶14-20∶13-30∶5-12∶3-7∶0.4-0.8∶5-10∶0.6-1.2∶0.6-1.2∶2-5∶0.2-0.6∶0.6-1.2∶24-28∶5-8。
2.根據權利要求1所述的難燃復合塑料，其特征在于所述基料PVC采用的是SG-5型懸浮法聚氯乙烯樹脂。
3.根據權利要求1所述的難燃復合塑料，其特征在于所述共混物中還有抗氧劑2，6-叔丁基-4-甲基粉，其與基料PVC的重量比為0.4-1∶100。
4.根據權利要求1所述的難燃復合塑料，其特征在于所述共混物中還有偶聯劑硬脂酸鎂，其與基料PVC的重量比為1-1.5∶100。
5.根據權利要求1所述的難燃復合塑料，其特征在于所述共混物中還有增塑改性劑DOP，其與基料PVC的重量比為2.5-5∶100。
6.根據權利要求1所述的難燃復合塑料，其特征在于所述共混物中還有熒光色素分散黃，其與基料PVC的重量比為0.4-0.6∶100。
7.根據權利要求1所述難燃復合塑料的制造方法，其特征在于將所述各組份按配方量稱取后，先將輕質碳酸鈣、超細石棉粉、硬脂酸、鈦白粉、液體石蠟、氫氧化鎂置入熱混捏合機中混合均勻，共混、升溫至50℃，在保持50℃的溫度下，再將PVC、CPE、ACR、三鹽、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、固體石蠟置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至85℃，最后將磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入熱混捏合機中，繼續共混、升溫至120℃，然后出料至冷混機中冷卻至常溫，即得難燃復合塑料，包裝待用。
8.根據權利要求7所述難燃復合塑料的制造方法，其特征在于在加入輕質碳酸鈣組份的同時，還按配方量稱取偶聯劑硬脂酸鎂或熒光色素分散黃置入熱混捏合機中混合均勻，共混、升溫至50℃。
9.根據權利要求7所述難燃復合塑料的制造方法，其特征在于在加入基料PVC組份的同時，還按配方量稱取抗氧劑2，6-叔丁基-4-甲基粉或增塑改性劑DOP置入熱混捏合機中混合均勻，共混、升溫至85℃。
全文摘要
一種難燃復合塑料及其制造方法，該難燃復合塑料選用以下原料，即基料PVC、填料輕質碳酸鈣、超細石棉粉、抗沖改性劑CPE、加工改性劑ACR、表面處理劑硬脂酸、熱穩定劑三鹽、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、光穩定劑鈦白粉、內潤滑劑液體石蠟、外潤滑劑固體石蠟、抑煙阻燃劑氫氧化鎂、持久性阻燃劑磷酸三(2，3－二氯丙基)酯，將所述各組份按配方量稱取后，加入到熱混捏合機中，進行機械共混改性，然后出料至冷混機中冷卻至常溫，即得成品。它具有原料混配合理，制備工藝簡便的優點，用其制成的絕熱墊(托)等產品，承壓強度高，耐老化、難燃，與氟塑料制成的同類產品相比，顯著降低成本，完全滿足中央空調系統工程的鋼制管道施工的綜合要求。
文檔編號B29B7/00GK1597761SQ200410021588
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月30日 優先權日2004年7月30日
發明者王志勇 申請人:王志勇