阻燃型聚氯乙烯塑粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及塑料领域，具体而言，涉及一种阻燃型聚氯乙烯塑粒及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氯乙烯由氯乙烯在引发剂的作用下聚合而成的热塑性树脂，是氯乙的均聚物， 氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。聚氯乙烯具有较好的机械性能，抗张强 度60mpa左右，冲击强度5-10kj/m2,有优异的介电性能，是一种产量高、应用广泛的通用塑 料。
[0003] 聚氯乙烯是一种可燃物，随着目前聚氯乙烯塑料的广泛使用，消防安全极其重要， 因此对聚氯乙烯塑料进行阻燃改性已经成为目前行业内的重要课题，现有的阻燃剂在添加 进聚氯乙烯塑粒后，虽然能阻止聚氯乙烯与空气接触，起到一定的阻燃作用，但是这个过程 中伴随着大量浓烟生成，而数据表明在火灾中，烟对人的致死率更高，因此这类阻燃性的聚 氯乙烯并不能保障在发生消防事故时人的人身安全。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种阻燃型聚氯乙烯塑粒及其制备方法，旨在改善上述技术问题。
[0005] 本发明是这样实现的：
[0006] -种阻燃型聚氯乙烯塑粒，按重量份计，由稳定剂5份~8份、润滑剂1份~3份， 增塑剂20份~40份，聚氯乙烯树脂粉100份~120份，聚磷酸铵20份~30份，着色剂5 份~10份，填料50份~60份，硼砂0. 2份~0. 5份，抑烟剂0. 2份~0. 8份组成，所述抑 烟剂为三氧化钼和铝酸锌的共混物。
[0007] 聚氯乙烯材料是一种对紫外线不太敏感的聚合物，但聚氯乙烯中残留的感光杂 质、催化剂残留物或其它光敏添加剂将会引起聚氯乙烯的降解。在日光照射下，由于受日光 中290- 400纳米波长紫外线的照射，吸收紫外线能量、化学键破坏，并引起链式反应，使聚 氯乙烯塑料性能下降，如降低冲击强度或使制品变色等。配方中加入紫外线吸收剂便可有 效地抑制光降解。因此发明中，所用的稳定剂为紫外线吸收剂。
[0008] 本技术方案中，在聚氯乙烯塑粒中添加聚磷酸铵作为阻燃剂，在遇火时，聚磷酸铵 会在聚氯乙烯表面形成一层膨胀的炭化层，从而使未燃烧的聚合物与火焰和热源隔开，实 现阻燃功能并防止聚氯乙烯融化出现向外滴落产生滴下物，并且由于聚磷酸铵本身在遇火 时产烟量不大，实现更好的阻燃效果。
[0009] 聚氯乙烯燃烧时，在材料的内部和远离火焰端，聚合物的裂解和交联激烈地发生 竞争，然后发生二次反应，碳氢化合物和其它可燃性产物通过炭化层散发出来，并与表面的 氧接触，这样有可能就燃烧或形成黑烟。
[0010] 抑烟剂的作用是在燃烧前期，与释放的氯化氢反应生成金属氯化物，催化的烷基 化反应能相应减少烟气的产生。三氧化钼（MoO3)和铝酸锌（ZnAl2O4)均是氧化性很强的金 属氧化物，与氯化氢反应速率快，进一步减少烟气的生成。
[0011] 三氧化钼和铝酸锌之间能形成复配协同效应，三氧化钼中的Mo6+与铝酸锌中的 Zn 2+会相互之间进行络合交联，增强Mo 2+的氧化性，进一步增强聚氯乙烯的抑烟作用和阻燃 作用，相较于单独使用三氧化钼和铝酸锌作为抑烟剂，抑烟效果和阻燃效果均更好。
[0012] 硼砂（Na2B4O7. IOH2O)可以增强三氧化钼和铝酸锌之间的络合交联作用，增强Mo2+ 的氧化性，提高抑烟效果。三氧化钼和铝酸锌间的配比应综合考虑经济性和抑烟阻燃效果 的需求而定。三氧化钼的量越多，相应的抑烟效果越好，但是三氧化钼价格昂贵，相应的会 增加成本。
[0013] 本发明提供的阻燃型聚氯乙烯塑粒，不仅阻燃效果好，同时，在燃烧过程中产烟量 小，能最大限度的保证火灾事故中人员的人身安全。最终制得的阻燃型聚氯乙烯塑粒阻燃 性能优良，抑烟效果好，并且对聚氯乙烯自身的性能如拉伸强度、缺口缓冲强度等基本没有 影响。
[0014] 由于作为阻燃剂的聚氯酸铵本身的产烟量很少，因此本技术方案中，进一步地，所 述抑烟剂中，三氧化钼和铝酸锌的质量比为1:2~4。
[0015] 作为优选，所述抑烟剂中，三氧化钼和铝酸锌的质量比为1: 3。在该配比下，抑烟效 果最好，并且经济性较高。
[0016] 优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯和己二酸二辛酯 中的一种或多种。
[0017] 增塑剂可以控制聚氯乙烯软硬度，增加光泽。
[0018] 作为优选，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯和己二酸二辛 酯的共混物。它们均不与聚氯乙烯起化学反应，和聚合物的相互作用主要是在升高温度时 的溶胀作用，与聚合物形成一种固体溶液，增加塑料的光泽。
[0019] 进一步地，按重量份计，由稳定剂6份~7份、润滑剂2份，增塑剂30份~35份， 聚氯乙烯树脂粉105份~115份，聚磷酸铵24份~27份，着色剂7份~9份，填料53份~ 57份，硼砂0. 3份~0. 4份，抑烟剂0. 4份~0. 6份组成，所述抑烟剂为三氧化钼和铝酸锌 的共混物，三氧化钼和铝酸锌的质量比为1:3。
[0020] 在上述配方比例下制造出的聚氯乙烯抑烟阻燃效果更好，在燃烧情况下，产烟量 小。并且聚氯乙烯表面光滑，通过调整着色剂的颜色可以制造出不同颜色的聚氯乙烯塑粒。
[0021] 经发明人长期实践总结，作为优选，按重量份计，由稳定剂7份、润滑剂2份，增塑 剂33份，聚氯乙烯树脂粉110份，聚磷酸铵25份，着色剂8份，填料55份，硼砂0. 4份，抑 烟剂〇. 5份组成。在此配方下，聚氯乙烯塑粒的阻燃抑烟效果与经济性最好。
[0022] 进一步地，所述着色剂为钛白粉。
[0023] 进一步地，所述润滑剂为硬脂酸丁酯或硬酯酰胺。润滑剂可以增加聚氯乙烯产品 的流动性和润滑性，便于提高在制备塑粒时的速率。
[0024] 上述阻燃型聚氯乙烯塑粒的制备方法：先将聚氯乙烯树脂粉与聚磷酸铵和硼砂在 高速搅拌机内混匀，熔融，维持5-10min ;
[0025] 然后加入增塑剂和抑烟剂，混匀，维持10_20min ;
[0026] 最后加入润滑剂、稳定剂和着色剂，混匀，维持8_15min ;然后加入双螺旋杆挤出 机内挤出造粒。
[0027] 先将作为阻燃剂的聚磷酸铵与聚氯乙烯树脂粉充分混合，起到更好的阻燃作用， 硼砂的量相对于聚氯乙烯树脂粉的量较小，其均匀的分散于聚氯乙烯中，当增塑剂和抑烟 剂加入后，硼砂中的水分子被增塑剂部分吸收，三氧化钼和铝酸锌可以吸附在硼砂分子上， 实现三氧化钼和铝酸锌的充分接触，并增强三氧化钼和铝酸锌的络合交联效应，提高Mo 2+ 和Zn2+的氧化性，提高抑烟效果，稳定一定的时间可以提高络合交联作用的效果。最后加入 着色剂、稳定剂和润滑剂，调整聚氯乙烯乙烯塑粒的颜色、光稳定性等性能。
[0028] 需要说明的是，采用传统聚氯乙烯塑粒制备方法，即将所有原料同时混合后通过 弹簧加料机加入双螺旋杆挤出机挤出造粒的方式，也是可行的。
[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：提供了一种阻燃性更好的聚氯乙烯塑粒， 该聚氯乙烯乙烯塑粒在燃烧时，聚磷酸铵在塑粒表面形成炭化层，隔绝空气，阻止燃烧，同 时，抑烟剂与燃烧前期释放的氯化氢反应生成金属氯化物，催化的烷基化反应能相应减少 烟气的产生。大大提高聚氯乙烯的防火性能，同时保障在失火情况下的人员安全。
【具体实施方式】
[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，显然，所描述的实施例是本 发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在 没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 试验例
[0032] 对比三氧化钼、铝酸锌以及三氧化钼和铝酸锌的混合物之间的抑烟效果。试验 方法为，选取等质量体积的聚氯乙烯塑料，分别加入等质量的铝酸锌、三氧化钼、三氧化钼 和铝酸锌的混合物、三氧化钼、硼砂和铝酸锌的混合物以及不加入抑烟剂，点燃聚氯乙烯 塑料，并根据ASTME-662测试标准，样品在一个密封的炉内进行测试，辐射热源量为2. 5w/ cm2。整个测试20分钟，记录第4分钟，第8分钟，整个20分钟的最大的烟密度值，试验结 果见表1。
[0033] 表1不同抑烟剂抑烟效果试验结果表
[0035] 试验中，抑烟剂为混合物时，混合物中的各物质质量比率均按照1进行试验。由上 表数据可知，通过加入抑烟剂，聚氯乙烯塑料燃烧时产生的浓烟密度大幅减小，相对于单独 使用三氧化钼或者铝酸锌作为抑烟剂，三氧化钼和铝酸锌的混合物的抑烟效果更好，产生 烟量更小。在加入硼砂后，抑烟剂的抑烟效果得到进一步的提高。
[0036] 实施例1
[0037] 本实施例提供了一种阻燃型聚氯乙烯塑粒，包括稳定剂5份、润滑剂1份，润滑剂 为硬脂酸丁酯，增塑剂20份，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，聚氯乙烯树脂粉100份，聚磷酸 铵20份，着色剂5份，着色剂为钛白粉，填料50份，硼砂0. 2份，抑烟剂0. 2份组成。
[0038] 抑烟剂为三氧化钼和铝酸锌的共混物，其中，三氧化钼和铝酸锌的质量比为1: 2。
[0039] 本实施例提供的阻燃型聚氯乙烯塑粒在制备时，先将聚氯乙烯树脂粉与聚磷酸铵 和硼砂在高速搅拌机混匀，熔融，维持5min，然后加入增塑剂和抑烟剂，混匀，维持lOmin， 最后加入润滑剂、稳定剂和着色剂，混匀，维持8min ;然后加入双螺旋杆挤出机挤出造粒。
[0040] 实施例2
[0041] 本实施例提供了一种阻燃型聚氯乙烯塑粒，包括稳定剂6份、润滑剂1. 5份，润滑 剂为硬脂酸丁酯，增塑剂25份，增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯，聚氯乙烯树脂粉105份，聚 磷酸铵22份，着色剂6份，着色剂为钛白粉，填料52份，硼砂0. 25份，抑烟剂0. 3份组成。
[0042] 抑烟剂为三氧化钼和铝酸锌的共混物，其中，三氧化钼和铝酸锌的质量比为 1:2. 5〇
[0043] 本实施例提供的阻燃型聚氯乙烯塑粒在制备时，先将聚氯乙烯树