阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及新材料技术领域，特别是涉及阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

常见的冷热水管、冷热水设备的保温及防护产品，大多是以铝质、铁质金属为表材，用珍珠岩石、岩棉、聚氨酯泡沫等做芯料，经胶接复合制成。

而金属存在成本高、比重大、不耐腐蚀、变形后恢复性差，成品笨重等缺点，且随着国家对节能意识的增强，节约资源消耗，采用聚氯乙烯(pvc)材料的产品，如护材胶布，具有易吸塑成型、质量轻、隔热保温，表面不吸水，清洗方便，陈旧后也易于更换，且防腐蚀，耐酸碱的等特性，可用以代替金属。

然而，现有的pvc材料普遍存在耐候性差，使用寿命短，阻燃性差，易熔融甚至燃烧等不足，从而导致以塑代钢在实际应用范围受限。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种耐候性优异，强度佳，且具有阻燃性能的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物。

一种阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物，以重量分计，包括如下原料组分：

其中，所述稳定剂为有机锡热稳定剂、甲基锡热稳定剂、镁铝锌复合稳定剂中的至少一种；

所述改质剂为acr、abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂)中的至少一种。

在其中一个实施例中，以重量分计，包括如下原料组分：

在其中一个实施例中，所述稳定剂为丁基硫醇锡、双丁基氧化锡、硫醇甲基锡、马来酸二丁基锡、辛基硫醇锡、二月桂酸二辛基锡、马来酸二辛基锡中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述稳定剂为硫醇甲基锡和辛基硫醇锡；所述硫醇甲基锡和辛基硫醇锡的重量比为0.5～2：1.0～2.5；

所述改质剂为acr和abs；所述acr和abs的重量比为5～9：4～8。

在其中一个实施例中，所述紫外吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、uv-p、uv-0、uv-531、uv-9、uv-327、uv-3035、亚磷酸酯类、受阻酚类中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁、磷酸酯、纳米凹土复合型阻燃剂、硼酸锌中的至少一种。优选为三氧化二锑。

在其中一个实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、硬脂酸丁酯、多元醇复合酸酯中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述填料为钛白粉、滑石粉、碳酸钙粉末中的至少一种。优选的，所述填料为钛白粉。

在其中一个实施例中，所述加工助剂为甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物。

本发明还提供所述的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的制备方法，包括如下步骤：

将所述聚氯乙烯、稳定剂、加工助剂、改质剂、润滑剂、紫外吸收剂、阻燃剂、填料和着色剂混合，得混合物料；

对所述混合物料进行剪切预塑化，挤出后再进行塑化；成型，即可。

在其中一个实施例中，所述剪切预塑化的温度为130～180℃，转速为35～60rpm；所述塑化的温度为130～145℃，转速为30～40rpm。

本发明还提供所述的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物在制备护材中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物，在合理设置各原料和重量份范围的前提下，在组合物中加入紫外吸收剂和阻燃剂，并选用特定的改质剂，以对聚氯乙烯树脂进行表面改性，使紫外吸收剂和阻燃剂在树脂体系中能够均匀分散，结合特定的稳定剂改善体系反应过程的安定性，保证聚氯乙烯体系的力学性能，进而在使pvc具有优良耐候性和阻燃性的同时，保证环保阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的强度性能，使其具有优异的耐冲击性能。

进一步地，配合采用特定的紫外吸收剂和阻燃剂，能够优化该阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的紫外线遮蔽效果、耐候性，及阻燃效果。

本发明所述的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的制备方法，操作简单，便于工业应用。进一步地，制备过程中在一定温度下进行两次塑化，能够优化制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的强度性能。

附图说明

图1为现有pvc护材胶布的结构示意图；

图2为本发明一实施例中的pvc护材胶布的结构示意图；

图3为多层图2所示的pvc护材胶布叠合的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物及其制备方法和应用作进一步详细的说明。

本发明实施例中采用的各原料均为市售产品，其中，

改质剂abs和acr，购自日本kaneka公司的fm-40；

阻燃剂三氧化二锑，购自广东宇星阻燃新材股份公司；

填料钛白粉，购自美国亨斯迈公司的r-tc30；

多元醇复合酸酯，购自台湾百达精密化学股份有限公司；

镁铝锌复合稳定剂，购自广东森德利环保新材料科技有限公司。

本发明实施例中的各项物性评估方法如下：

阻燃性氧指数和燃烧性能等级测试：

胶布氧指数的测试，委托第三方sgs检测符合gb/t2406.1-2008及gb/t2406.1-2009规范。可见氧指数越高代表阻燃性越好和燃烧性能等级越高。

耐候性能测试：

采用美国q-lab机台，型号为quv-340a进行测试，方法符合astm-g154规范。耐候性级别越高代表耐候效果越好。

耐寒强度的测试：

采用台湾的泰琪机台，型号为ctl-60进行测试，方法符合astm-d1790规范。耐寒强度分数越高代表耐寒强度越好。

耐冲击强度的测试：

采用宏信公司自制的耐冲击试验机台，型号为vf-40dca-10进行测试，方法符合宏信冲击强度的检测规范。冲击强度分数越高代表耐冲击拍打强度越好。

实施例1-4

本实施例四种阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物，包括如下重量份的原料组分(表1)：

表1

上述阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)依次将pvc粉料、稳定剂、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物、改质剂、润滑剂、紫外吸收剂、阻燃剂、填料和色料加入热搅拌机，充分混合均匀；

(2)步骤(1)的物料经行星多螺杆挤出机剪切塑化：主螺杆温度为130～180℃，转速为35～60rpm；然后挤出、轧轮机塑化：加工温度为130～145℃，

转速为30～40rpm；再采用压延机压片、拉伸机引出、将胶布引入冷却轮组冷却定型，经收卷机收卷制成耐候阻燃的保温护材用阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物(pvc胶布)。

普通的pvc胶布结构可如图1所示，而上述pvc胶布的结构如图2所示，其中紫外吸收剂22和阻燃剂21能够均匀分散于胶布内，进而发挥优异的耐候性和阻燃性。具体使用时，可单独使用，也可多层叠合在一起使用(如图3所示)。

实施例5-6

本实施例两种阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物，包括如下重量份的原料组分(表2)：

表2

上述阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的制备方法同实施例1-3。

实施例7-8

本实施例两种阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物，包括如下重量份的原料组分(表3)：

表3

上述阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的制备方法同实施例1-3。

实施例9-10

本实施例两种阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物，包括如下重量份的原料组分(表4)：

表4

上述阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的制备方法同实施例1-3。

对比例1-3

本对比例三种聚氯乙烯材料组合物，包括如下重量份的原料组分(表5)：

表5

上述阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的制备方法同实施例1-3。

实施例1-10对比例1-3产品的性能测试，结果如下表所示(表4)：

表4

由表4可知，实施例1的阻燃性能氧指数高达35％，燃烧性能等级达b1级，显示所制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的耐候性好、冲击强度性能好，其quv照射200h耐候级别达4～5级，耐寒(-35℃)强度达85％，耐冲击强度高达82％。

实施例2的阻燃性能氧指数高达35％，燃烧性能等级达b1级，显示所制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的耐候性好、冲击强度性能好，其阻燃性能氧指数优于实施例1，其quv照射200h耐候级别达4级亦仅次于实施例1，耐寒(-35℃)强度达80％，耐冲击强度高达85％。且加工过程中阻燃剂不会有析出的现象。

实施例3的阻燃性能氧指数高达37％，燃烧性能等级达b1级，显示所制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的耐候性好、冲击强度性能好，其阻燃性能氧指数优于实施例1，其quv照射200h耐候级别达4级亦仅次于实施例1，耐寒(-35℃)强度达80％，耐冲击强度高达88％。且加工过程中阻燃剂不会有析出的现象。

实施例4的阻燃性能氧指数高达35％，燃烧性能等级达b1级，显示所制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的耐候性好、冲击强度性能好，其阻燃性能氧指数优于实施例1，其quv照射200h耐候级别达4～5级相当于实施例1，耐寒(-35℃)强度达75％，耐冲击强度高达82％。且加工过程中阻燃剂不会有析出的现象。

实施例5的阻燃性能氧指数高达38％，燃烧性能等级达b1级，显示所制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的耐候性好、冲击强度性能好，其阻燃性能氧指数优于实施例1，其quv照射200h耐候级别达4～5级相当于实施例1，耐寒(-35℃)强度达88％，耐冲击强度高达82％，优于实施例1。且加工过程中阻燃剂不会有析出的现象。

实施例6的阻燃性能氧指数高达38％，燃烧性能等级达b1级，显示所制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的耐候性好、冲击强度性能好，其阻燃性能氧指数优于实施例1，其quv照射200h耐候级别达4～5级相当于实施例1，耐寒(-35℃)强度达85％，耐冲击强度高达85％，优于实施例1。且加工过程中阻燃剂不会有析出的现象。

实施例7的阻燃性能氧指数高达37％，燃烧性能等级达b1级，显示所制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的耐候性好、冲击强度性能好，其阻燃性能氧指数优于实施例1，其quv照射200h耐候级别达4～5级相当于实施例1，耐寒(-35℃)强度达86％，耐冲击强度高达82％，优于实施例1。且加工过程中阻燃剂不会有析出的现象。

实施例8的阻燃性能氧指数高达37％，燃烧性能等级达b1级，显示所制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的耐候性好、冲击强度性能好，其阻燃性能氧指数优于实施例1，其quv照射200h耐候级别达4～5级相当于实施例1，耐寒(-35℃)强度达85％，耐冲击强度高达85％，优于实施例1。且加工过程中阻燃剂不会有析出的现象。

实施例9的阻燃性能氧指数高达33％，燃烧性能等级达b1级，显示所制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的耐候性好、冲击强度性能好，其阻燃性能氧指数优于实施例1，其quv照射200h耐候级别达4～5级相当于实施例1，耐寒(-35℃)强度达78％，耐冲击强度高达80％。且加工过程中阻燃剂不会有析出的现象。

实施例10的阻燃性能氧指数高达32％，燃烧性能等级达b1级，显示所制得的阻燃耐候聚氯乙烯材料组合物的耐候性好、冲击强度性能好，其阻燃性能氧指数优于实施例1，其quv照射200h耐候级别达4～5级相当于实施例1，耐寒(-35℃)强度达79％，耐冲击强度高达81％。且加工过程中阻燃剂不会有析出的现象。

对比例1的阻燃性能氧指为20％，燃烧性能等级为b3级，显示所制得的聚氯乙烯材料组合，其阻燃性能氧指数明显劣于实施例1，其quv照射200h耐候级别才达1～2级，较实施例1差，耐寒(-35℃)强度达20％，耐冲击强度为60％。比较实施例1显示：强度较差，耐候性很低几乎无效，与一般胶布相同。

对比例2的阻燃性能氧指数为22％，燃烧性能等级为b3级，显示所制得的普通保温护材pvc胶布10，其阻燃性能氧指数明显劣于实施例2，其quv照射200h耐候级别才达1～2级较差于实施例2，耐寒(-35℃)强度达20％，耐冲击强度高达65％。比较实施例2显示：强度较差，耐候性很低几乎无效，与一般胶布相同。

对比例3的阻燃性能氧指数为25％，燃烧性能等级为b3级，显示所制得的普通保温护材pvc胶布10，其阻燃性能氧指数明显劣于实施例1，其quv照射200h耐候级别才达2～3级较差于实施例1，耐寒(-35℃)强度达30％，耐冲击强度高达68％。比较实施例1显示：强度较差，耐候性很低几乎无效，与一般胶布相同。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。