专利名称：难燃复合塑料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种专用于建筑工程施工材料的改性塑料，特别是一种用于制作中央空调系统工程中的绝热垫(托)的难燃复合塑料及其制造方法。也适用于制作其它具有难燃性能要求的塑料件。
背景技术：
目前，为满足各类建筑工程中的中央空调系统工程的钢制管道施工要求，按国家标准GB50243-2002《通风与空调工程施工质量验收规范》的规定，对于钢制管道的安装应符合下列规定，即空调冷、热水管及风管管道与支架、吊架之间，应有绝热垫或绝热托。长期以来，对于空调冷、热水管及风管管道与支架、吊架之间的安装一直采用传统的有绝热面和支撑面的木衬垫作为绝热衬垫。这种木衬垫尽管易腐朽、易受潮，因其原料来源广泛、质轻价廉、隔热效果好，暂时没有新的材料代替，故在新修正的标准中规定，木衬垫经防腐处理后仍可以作绝热衬垫。但其存在的最大的缺点就是不防火，无法解决从根本上消除火灾隐患的问题。现有通用塑料和工程塑料的种类较多，从其燃烧特性上分，有易燃、阻燃、难燃、不燃等种类。但是符合中央空调系统工程的钢制管道施工要求，并能满足管道重量的承压强度要求的难燃、不燃的硬质绝热塑料，当属难燃塑料，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，虽然成本较低，难燃，但其热稳定性、流动性、耐光性和承压强度较差，烟气量大，易老化，不符合中央空调系统工程的钢制管道施工的综合要求，故不改性无法使用；PTFE耐热性高、承压强度高、耐老化，符合施工要求，但其制造成本高，也影响其应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种难燃复合塑料及其制造方法，它具有原料混配合理，制备工艺简便的优点，用其制成的绝热垫(托)等产品，承压强度高，耐老化、难燃，与氟塑料制成的同类产品相比，显著降低成本，完全满足中央空调系统工程的钢制管道施工的综合要求。
本发明的目的是这样实现的该难燃复合塑料选用以下原料，即基料PVC、填料轻质碳酸钙、超细石棉粉、抗冲改性剂CPE、加工改性剂ACR、表面处理剂硬脂酸、热稳定剂三盐、硬脂酸钙、硬脂酸铅、光稳定剂钛白粉、内润滑剂液体石蜡、外润滑剂固体石蜡、抑烟阻燃剂氢氧化镁、持久性阻燃剂磷酸三(2，3-二氯丙基)酯，加入到热混捏合机中，进行机械共混改性，即得成品难燃复合塑料；共混物中各组份重量比为PVC∶轻质碳酸钙∶超细石棉粉∶CPE∶ACR∶硬脂酸∶三盐∶硬脂酸钙∶硬脂酸铅∶钛白粉∶液体石蜡∶固体石蜡∶氢氧化镁∶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型悬浮法聚氯乙烯树脂。
所述共混物中还有抗氧剂2，6-叔丁基-4-甲基粉，其与基料PVC的重量比为0.4-1∶100。
所述共混物中还有偶联剂硬脂酸镁，其与基料PVC的重量比为1-1.5∶100。
所述共混物中还有增塑改性剂邻苯二甲酸二辛酯，其与基料PVC的重量比为2.5-5∶100。
所述共混物中还有荧光色素分散黄，其与基料PVC的重量比为0.4-0.6∶100。
所述难燃复合塑料的制造方法是将上述原料的各组份按配方量称取后，先将轻质碳酸钙、超细石棉粉、硬脂酸、钛白粉、液体石蜡、氢氧化镁置入热混捏合机中混合均匀，共混、升温至50℃，在保持50℃的温度下，再将PVC、CPE、ACR、三盐、硬脂酸钙、硬脂酸铅、2，6-叔丁基-4-甲基粉、固体石蜡置入热混捏合机中，继续共混、升温至85℃，最后将磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入热混捏合机中，继续共混、升温至120℃，然后出料至冷混机中冷却至常温，即为成品难燃复合塑料，包装待用。
所述方法中，在加入轻质碳酸钙组份的同时，还按配方量称取偶联剂硬脂酸镁或荧光色素分散黄置入热混捏合机中混合均匀，共混、升温至50℃。
所述方法中，在加入基料PVC组份的同时，还按配方量称取抗氧剂2，6-叔丁基-4-甲基粉或增塑改性剂邻苯二甲酸二辛酯置入热混捏合机中混合均匀，共混、升温至85℃。
由于本发明共混料中的基料PVC，具有特别显著的对热的不稳定性、流变性能及其与高分量增塑剂和填料的良好相容性，所以选择一定量的辅助材料来合理匹配，通过热混捏合机，进行机械共混改性，充分利用参与改性的各组份所具有的原料来源广泛和在共混过程中性能互补的优势，如添加抗冲改性剂氯化聚乙烯(CPE)、加工改性剂丙烯酸酯类共聚物(ACR)，易于提高熔体的流动性，使其温度分布更均匀，同时还会改善稳定剂和润滑剂的性能，提高抗冲击强度；添加表面处理剂硬脂酸(H-St)可以提高填料轻质碳酸钙(CaCO2)的活性和亲合力；添加热稳定剂三盐(3Pb PbSO4)、硬脂酸钙(Ca-St)、硬脂酸铅(Pb-St)，可利用其间的配合，发挥其协同效应，突出热稳定效果，使PVC混配料的耐热性和成型加工性更加良好，有效防止其在加工过程中受强热与强力作用引起的降解；在添加光稳定剂钛白粉(TiO2)的同时，如再添加抗氧剂2，6-叔丁基-4--甲基粉(264)，就能产生良好的协同效应，防止PVC混配料的光氧降解和热氧老化；添加内润滑剂液体石蜡，俗称白油，可降低分子间的摩擦，提高内润滑效率；添加外润滑剂固体石蜡，又称为天然石蜡，增强外部润滑作用，提高制品表面光泽，利于脱模，另外，内、外润滑剂的加入也克服了三盐的润滑性较差的缺陷；添加不燃性增强填料超细石棉粉、抑烟阻燃剂氢氧化镁(Mg(OH)2)、持久性阻燃剂磷酸三(2，3-二氯丙基)酯等，经热混捏合机，进行机械共混改性，即得成品难燃复合塑料。本发明的制造方法操作简便，原料来源广泛，用其制成的绝热垫(托)等产品，承压强度高，耐老化、难燃，与氟塑料制成的同类产品相比，显著降低成本，同时还可使产品获得所要求的难燃性能，并具有良好的韧性和优良的抑烟效果等优点。
为进一步提高成品难燃复合塑料的综合性能，在上述共混物中还可加入适量的偶联剂硬脂酸镁(Mg-St)，以增强材料界面结合力，添加少量增塑改性剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)，以提高物料的流动性等。当加入适量荧光色素分散黄(FFL)后，可明显改善制成产品的外观美感。
根据实际使用要求，将上述混配合理的原料制成难燃复合塑料，再以其制造作为中央空调系统工程的钢制管道施工用绝热垫(托)，替代传统的经防腐处理的木衬垫，既可以节省大量木材，还能从根本上彻底消除中央空调系统的火灾隐患。用本发明难燃复合塑料制成的绝热垫(托)等产品，不仅承压强度高，耐老化、难燃，而且与氟塑料制成的同类产品相比，显著降低成本。该绝热垫(托)经国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心，按GB8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》检验，结果表明燃烧性能达到GB8624B1级；经国家建筑材料工业房建材料质量监督检验测试中心，按GB/T10002.3-1996标准检验，其各项性能指标，如导热系数、横向压力、纵向压力、轴向承载力等，均达到并优于国家标准，完全满足中央空调系统工程的钢制管道施工的综合要求。
具体实施例方式
以下根据实施方式对本发明作进一步的说明。
实施方式一制备管径为DN20-40硬质管用的难燃复合塑料根据实际使用的难燃要求和各项性能指标，考虑所用原料的主要性能、应用范围及其相互间的协同作用的有效发挥和混配料的加工方法，优选各组份，并按配方量称取基料PVCSG5100份、填料轻质碳酸钙20份、超细石棉粉(七级)30份、抗冲改性剂CPE 5份、加工改性剂ACR 4份、表面处理剂硬脂酸0.8份、热稳定剂三盐5份、硬脂酸钙0.6份、硬脂酸铅0.6份、光稳定剂钛白粉4份、内润滑剂液体石蜡0.2份、外润滑剂固体石蜡0.6份、抑烟阻燃剂氢氧化镁24份、持久性阻燃剂磷酸三(2，3-二氯丙基)酯8份。具体操作步骤是先将轻质碳酸钙、超细石棉粉、硬脂酸、钛白粉、液体石蜡、氢氧化镁置入热混捏合机中混合均匀，共混、升温至50℃。在保持50℃的条件下，再将PVC、CPE、ACR、三盐、硬脂酸钙、硬脂酸铅、固体石蜡置入热混捏合机中，继续共混、升温至85℃，最后将磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入热混捏合机中，继续共混、升温至120℃。然后出料至冷混机中冷却至常温，即为难燃复合塑料，包装待用。
实施方式二制备管径为DN50-100硬质管用的难燃复合塑料根据实际使用的难燃要求，考虑所用原料的主要性能、应用范围及其相互间的协同作用的有效发挥和混配料的加工方法，优选各组份，并按配方量称取基料PVCSG5100份、填料轻质碳酸钙14份、超细石棉粉(七级)24份、抗冲改性剂CPE别8份、加工改性剂ACR 7份、表面处理剂硬脂酸0.6份、热稳定剂三盐7份、硬脂酸钙1.2、硬脂酸铅1.2份、光稳定剂钛白粉5份、抗氧剂2，6-叔丁基-4--甲基粉1份、内润滑剂液体石蜡0.6、外润滑剂固体石蜡1.2份、抑烟阻燃剂氢氧化镁28份、持久性阻燃剂磷酸三(2，3-二氯丙基)酯4份。具体操作步骤是先将轻质碳酸钙、超细石棉粉、硬脂酸、钛白粉、液体石蜡、氢氧化镁置入热混捏合机中混合均匀，共混、升温至50℃。在保持50℃的条件下，再将PVC、CPE、ACR、三盐、硬脂酸钙、硬脂酸铅、2，6-叔丁基-4-甲基粉、固体石蜡置入热混捏合机中，继续共混、升温至85℃。最后将磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入热混捏合机中，继续共混、升温至120℃。然后出料至冷混机中冷却至常温，即为难燃复合塑料，包装待用。
实施方式三制备管径为DN20-100硬质管用的难燃复合塑料根据实际使用的难燃要求，考虑所用原料的主要性能、应用范围及其相互间的协同作用的有效发挥和混配料的加工方法，按配方量称取基料PVCSG5100份、填料轻质碳酸钙18份、超细石棉粉(七级)13份、抗冲改性剂CPE 12份、加工改性剂ACR 3份、表面处理剂硬脂酸0.4份、热稳定剂三盐10份、硬脂酸钙0.6、硬脂酸铅0.6、光稳定剂钛白粉3份、抗氧剂2，6-叔丁基-4--甲基粉0.4份、内润滑剂液体石蜡0.3份、偶联剂硬脂酸镁1、外润滑剂固体石蜡0.8份、增塑改性剂DOP 5份、荧光色素分散黄0.4份、抑烟阻燃剂氢氧化镁20份、持久性阻燃剂磷酸三(2，3-二氯丙基)酯6份。具体操作步骤是先将轻质碳酸钙、超细石棉粉、硬脂酸、钛白粉、液体石蜡、硬脂酸镁、氢氧化镁、分散黄置入热混捏合机中混合均匀，共混升温至50℃。在保持50℃的条件下，再将PVC、CPE、ACR、三盐、硬脂酸钙、硬脂酸铅、2，6-叔丁基-4-甲基粉、固体石蜡、DOP置入热混捏合机中，继续共混、升温至85℃。最后将磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入热混捏合机中，继续共混、升温至120℃。然后出料至冷混机中冷却至常温，即为难燃复合塑料，包装待用。
实施方式四制备管径为DN20-100硬质管用的难燃复合塑料根据实际使用的难燃要求，考虑所用原料的主要性能、应用范围及其相互间的协同作用的有效发挥和混配料的加工方法，优选各组份，并按配方量称取基料PVCSG5100份、填料轻质碳酸钙16份、超细石棉粉(七级)16份、抗冲改性剂CPE 9份、加工改性剂ACR4份、表面处理剂硬脂酸0.5份、热稳定剂三盐9份、硬脂酸钙0.9份、硬脂酸铅0.9份、光稳定剂钛白粉2份、抗氧剂2，6-叔丁基-4-甲基粉0.6份、内润滑剂液体石蜡0,4份、偶联剂硬脂酸镁1.5份、外润滑剂固体石蜡0.9份、增塑改性剂DOP2.5份、荧光色素分散黄0.6份、抑烟阻燃剂氢氧化镁26份、持久性阻燃剂磷酸三(2，3-二氯丙基)酯5份。具体操作步骤是先将轻质碳酸钙、超细石棉粉、硬脂酸、钛白粉、液体石蜡、硬脂酸镁、氢氧化镁、分散黄置入热混捏合机中混合均匀，共混、升温至50℃。在保持50℃的条件下，再将PVC、CPE、ACR、三盐、硬脂酸钙、硬脂酸铅、2，6-叔丁基-4-甲基粉、固体石蜡、DOP置入热混捏合机中，继续共混、升温至85℃。最后将磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入热混捏合机中，继续共混、升温至120℃。然后出料至冷混机中冷却至常温，即为难燃复合塑料，包装待用。
实施方式五制造难燃复合塑料绝热垫将实施例一-四制成的共混料置入带有混炼段和塑料模具的双螺杆挤出机，按专利号为02132699.1《塑料绝热垫及其加工方法》的操作步骤，控制该机的机筒加热各段温度在185、190、195、188℃，挤出机头后，进入塑料模具机头，温度控制在185、188、182℃，然后进行真空定径、水冷、成型，经切割制成绝热垫。利用该方法，配备相应的制管模具，也可加工其它规格的难燃复合塑料管。
权利要求
1.一种难燃复合塑料，其特征在于选用以下原料，即基料PVC、填料轻质碳酸钙、超细石棉粉、抗冲改性剂CPE、加工改性剂ACR、表面处理剂硬脂酸、热稳定剂三盐、硬脂酸钙、硬脂酸铅、光稳定剂钛白粉、内润滑剂液体石蜡、外润滑剂固体石蜡、抑烟阻燃剂氢氧化镁、持久性阻燃剂磷酸三(2，3-二氯丙基)酯，加入到热混捏合机中，进行机械共混改性，即得难燃复合塑料，共混物中各组份重量比为PVC∶轻质碳酸钙∶超细石棉粉∶CPE∶ACR∶硬脂酸∶三盐∶硬脂酸钙∶硬脂酸铅∶钛白粉∶液体石蜡∶固体石蜡∶氢氧化镁∶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.根据权利要求1所述的难燃复合塑料，其特征在于所述基料PVC采用的是SG-5型悬浮法聚氯乙烯树脂。
3.根据权利要求1所述的难燃复合塑料，其特征在于所述共混物中还有抗氧剂2，6-叔丁基-4-甲基粉，其与基料PVC的重量比为0.4-1∶100。
4.根据权利要求1所述的难燃复合塑料，其特征在于所述共混物中还有偶联剂硬脂酸镁，其与基料PVC的重量比为1-1.5∶100。
5.根据权利要求1所述的难燃复合塑料，其特征在于所述共混物中还有增塑改性剂DOP，其与基料PVC的重量比为2.5-5∶100。
6.根据权利要求1所述的难燃复合塑料，其特征在于所述共混物中还有荧光色素分散黄，其与基料PVC的重量比为0.4-0.6∶100。
7.根据权利要求1所述难燃复合塑料的制造方法，其特征在于将所述各组份按配方量称取后，先将轻质碳酸钙、超细石棉粉、硬脂酸、钛白粉、液体石蜡、氢氧化镁置入热混捏合机中混合均匀，共混、升温至50℃，在保持50℃的温度下，再将PVC、CPE、ACR、三盐、硬脂酸钙、硬脂酸铅、固体石蜡置入热混捏合机中，继续共混、升温至85℃，最后将磷酸三(2，3-二氯丙基)酯置入热混捏合机中，继续共混、升温至120℃，然后出料至冷混机中冷却至常温，即得难燃复合塑料，包装待用。
8.根据权利要求7所述难燃复合塑料的制造方法，其特征在于在加入轻质碳酸钙组份的同时，还按配方量称取偶联剂硬脂酸镁或荧光色素分散黄置入热混捏合机中混合均匀，共混、升温至50℃。
9.根据权利要求7所述难燃复合塑料的制造方法，其特征在于在加入基料PVC组份的同时，还按配方量称取抗氧剂2，6-叔丁基-4-甲基粉或增塑改性剂DOP置入热混捏合机中混合均匀，共混、升温至85℃。
全文摘要
一种难燃复合塑料及其制造方法，该难燃复合塑料选用以下原料，即基料PVC、填料轻质碳酸钙、超细石棉粉、抗冲改性剂CPE、加工改性剂ACR、表面处理剂硬脂酸、热稳定剂三盐、硬脂酸钙、硬脂酸铅、光稳定剂钛白粉、内润滑剂液体石蜡、外润滑剂固体石蜡、抑烟阻燃剂氢氧化镁、持久性阻燃剂磷酸三(2，3－二氯丙基)酯，将所述各组份按配方量称取后，加入到热混捏合机中，进行机械共混改性，然后出料至冷混机中冷却至常温，即得成品。它具有原料混配合理，制备工艺简便的优点，用其制成的绝热垫(托)等产品，承压强度高，耐老化、难燃，与氟塑料制成的同类产品相比，显著降低成本，完全满足中央空调系统工程的钢制管道施工的综合要求。
文档编号B29B7/00GK1597761SQ200410021588
公开日2005年3月23日 申请日期2004年7月30日 优先权日2004年7月30日
发明者王志勇 申请人:王志勇