一种自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及聚氯乙烯复合材料加工，尤其涉及一种自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚氯乙烯(pvc)是一种热塑型树脂，曾是世界上产量最大的通用塑料，在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。聚氯乙烯制品尺寸稳定性高、表面光洁度好、耐水、耐油、耐蚀性优良，但聚氯乙烯复合材料光热稳定性不佳，在100℃以上或长时间阳光曝晒后会分解产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色和物理机械性能的迅速下降。在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性，还会加入塑化剂以提高力学性能。而塑化剂的加入会使pvc复合材料的阻燃性能出现明显恶化，为提高其阻燃性能，一般来说会加入三氧化二锑作为阻燃剂，但由于三氧化二锑价格过高，且容易产生大量危害环境和人身安全的产物，所以目前工业上寻求新的阻燃剂替代三氧化二锑。氢氧化镁被认为是能够有效替代三氧化二锑的阻燃剂，但氢氧化镁加入pvc复合材料后，虽然抑烟方面有明显改善，但是极限氧指数不高，阻燃能力还有待提高。

2、基于这种情况，市场上出现的解决方案主要是对氢氧化镁进行复配，希望通过引入其他阻燃成分复配氢氧化镁从而提高复合材料的阻燃性能。遇到的问题是，引入传统阻燃剂复配氢氧化镁形成的复合阻燃剂虽然能够明显提高复合材料的阻燃性能，但是传统阻燃成分在抑烟方面与氢氧化镁存在相冲突的作用，会严重影响复合材料的抑烟能力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料及其制备方法和应用，以同时提高复合材料的阻燃性能与抑烟能力。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料，包括以下质量份数的制备原料：

4、聚氯乙烯树脂150～200份、氢氧化镁30～50份、锰化合物5～10份、塑化剂30～50份和稳定剂1～5份。

5、优选的，所述锰化合物包括一氧化锰、二氧化锰、三氧化二锰、氢氧化锰、硫酸锰、氯化锰和硝酸锰的一种或多种。

6、优选的，所述塑化剂包括邻苯二甲酸酯。

7、优选的，所述稳定剂包括硬脂酸锌、硬脂酸镉、硬脂酸钙、二月桂酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡和水滑石钙锌稳定剂中的一种或多种。

8、本发明提供了上述技术方案所述自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

9、将氢氧化镁、锰化合物和活化剂混合，进行活化反应，得到活化产物；

10、将所述活化产物、聚氯乙烯树脂、塑化剂和稳定剂混合，进行接枝塑化，得到自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料。

11、优选的，所述活化剂包括乙醇、甲醇、丙醇或乙二醇的一种；所述活化剂的质量为所述氢氧化镁和所述锰化合物的总质量的10～15％。

12、优选的，所述活化反应的温度为70～130℃，时间为10～120min。

13、优选的，所述接枝塑化的温度为30～180℃，时间为10～90min。

14、本发明还提供了上述技术方案所述自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料在防火材料中的应用。

15、本发明的有益效果：

16、本发明通过在传统pvc树脂中加入锰化合物和氢氧化镁，提高了聚氯乙烯复合材料的阻燃性能和抑烟能力；其中，锰离子能够催化氧化pvc烷烃支链形成羟基或者羧基等氧化官能团，与氢氧化镁上的羟基形成有机键合，同时氢氧化镁本身受热分解产生的氧化镁也具有一定的物理吸附作用，二者协同促进将燃烧部分的pvc以凝聚相残炭层的形式牢牢结合在未燃烧pvc复合材料表面，形成稳定碳层，通过隔绝可燃物的方式抑制火焰的进一步燃烧，大大减少了部分燃烧烟雾固体颗粒在空气中的逸散，提高了复合材料的抑烟能力；同时凝聚相残炭层质量的显著增加也能够形成有效的物理屏障，在一定程度上大大提高复合材料的阻燃性能。

17、本发明制备的自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料具有优异的抑烟能力和阻燃性能，最大烟密度≤45.00，烟密度等级≤38.46，极限氧指数≥30.8，残炭率≥60.4％；同时，锰化合物相对传统三氧化二锑等阻燃剂在价格上更有优势。

技术特征：

1.一种自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料，其特征在于，包括以下质量份数的制备原料：

2.根据权利要求1所述的自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述锰化合物包括一氧化锰、二氧化锰、三氧化二锰、氢氧化锰、硫酸锰、氯化锰和硝酸锰中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述塑化剂包括邻苯二甲酸酯。

4.根据权利要求1所述的自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述稳定剂包括硬脂酸锌、硬脂酸镉、硬脂酸钙、二月桂酸二丁基锡、二马来酸二丁基锡和水滑石钙锌稳定剂中的一种或多种。

5.权利要求1～4任一项所述自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述活化剂包括乙醇、甲醇、丙醇或乙二醇中的一种；所述活化剂的质量为所述氢氧化镁和所述锰化合物的总质量的10～15％。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述活化反应的温度为70～130℃，时间为10～120min。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述接枝塑化的温度为30～180℃，时间为10～90min。

9.权利要求1～4任一项所述的自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料或权利要求5～8任一项所述制备方法制备得到的自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料在防火材料中的应用。

技术总结
本发明提供了一种自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料及其制备方法和应用，属于聚氯乙烯材料加工技术领域。本发明所述自熄灭低烟型聚氯乙烯复合材料包括以下质量份数的制备原料：聚氯乙烯树脂150～200份、氢氧化镁30～50份、锰化合物5～10份、塑化剂30～50份和稳定剂1～5份。锰离子与氢氧化镁协同促进将燃烧部分的聚氯乙烯以凝聚相残炭层的形式牢牢结合在未燃烧聚氯乙烯复合材料表面，大大减少了部分燃烧烟雾固体颗粒在空气中的逸散，从而抑制火焰的进一步燃烧，具有优异的阻燃性能与抑烟能力，进一步扩大聚氯乙烯复合材料的应用领域。

技术研发人员：刘伟强,邱文福,曹鹤鸣,陈世乾,杨佳煊,彭鹤松,贺欣欣
受保护的技术使用者：江西广源化工有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4