专利名称：轻型储能辉光阻燃抑烟pvc复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚氯乙烯(PVC)被广泛应用于建筑、车船、家具、装饰装修、广告制作、展览标牌、 市容环保、旅游等行业。用其制得的板材不但具有极好的耐腐蚀性(耐盐酸、硫酸、硝酸、苛性碱和一般的有机溶剂)，还具有优良的电绝缘、保温、隔热性能。新型储能辉光高分子材料产业在欧美等西方发达国家是一个正在兴起的产业。应用领域涉及消防、船舶、建筑、交通、铁路、军事等领域。目前国外许多大型国际机场、地铁、 飞机及世界著名建筑等诸多领域，都采用了储能自辉光高分子材料制作的标志指示产品。 西方多数国家已经通过立法规定，建筑中必须使用新型环保高分子辉光产品，欧盟国家也已颁布相应行业标准。目前在德国法兰克福机场，法国戴高乐机场，德国电信大楼，欧洲空中客车和美国波音，麦道飞机，英国伦敦地铁等众多建筑和产品中新型自发光高分子材料已得到广泛应用。但是由于其具备辉光特性，为了得到亮度较高透明性较好的材料而导致其物理性能等其他性能变差，因此随着储能新型高分子发光材料的开发普及利用，一个围绕提高发储能光材料的各项综合性能而形成的行业将逐步形成并发展壮大。另外，随着国家对建筑材料领域的阻燃要求逐渐加强，传统的软质PVC材料不能满足阻燃抑烟要求，尤其是PVC材料的生烟量大，在常用塑料中名列榜首。在重大消防事故中造成人员伤亡的主要原因是可燃材料在燃烧时释放的烟和有毒气体。据日本和英国统计，死亡于烟和有毒气体与死亡与火烧的人数大体相同均为40-50%，美国消防基金会的统计资料表明，所有火灾中80%的死亡是由于吸入毒性气体造成的，而浓烟则是有毒气体的一个良好载体；另外，浓烟会妨碍火灾现场人员的疏散和消防人员的抢救，严重威胁到事故现场人员的生命安全。 目前有效的提升材料阻燃抑烟性能的方法为添加阻燃抑烟剂，但是在添加阻燃抑烟材料后，由于分散性相容性等原因使材料各方面性能变差从而影响材料的使用领域。基于上述原因，制备机械性能良好又能兼具轻质、储能辉光、阻燃抑烟的PVC材料对当今PVC市场有着较为重要的意义，基于在相关领域该材料具有长期的大量的市场需求，因此，开发该类产品具有非常好的经济效益，同时也具有良好的社会效益。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料。本发明提供的轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料为双层复合材料，由储能辉光层和轻质阻燃抑烟层构成，
其中，上述储能辉光层含有的成分及其在储能辉光层中的重量份数如下 PVC100，
PVC稳定剂1 5，ACR加工助剂 1 6， 润滑剂1 3，
稀土长余辉发光粉5 15， DOP20 40 ；
上述轻质阻燃抑烟层含有的成分及其在轻质阻燃抑烟层中的重量份数如下
PVC100，
PVC稳定剂 1 5，
碳酸钙5 15，
ACR加工助剂 1 6，
发泡剂0. 2 2，
氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或其任意比混合物 10 30， 润滑剂1 3，
发泡调节剂2 8。作为优选，上述PVC复合材料由储能辉光层和轻质阻燃抑烟层共挤成型而构成， 上述储能辉光层与轻质阻燃抑烟层的厚度比为1:2。作为优选，上述储能辉光层的PVC为SG3型PVC，上述轻质阻燃抑烟层的PVC为SG7 型 PVC。作为优选，轻质阻燃抑烟层的发泡剂是AC发泡剂或碳酸氢钠中的一种或其任意比混合物；上述储能辉光层和上述轻质阻燃抑烟层的PVC稳定剂是指钙锌稳定剂。其中，上述的稀土长余辉发光粉为硅酸盐类发光材料或铝酸盐类发光材料的一种或其混合物；
上述硅酸盐类发光材料的化学组成表示式为 (SivzCa) 2MgSi207 EuxLny
其中，Ln为La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、釙、Bi中的一种或多种元素的组合，0彡ζ彡1， 0. 0001 彡 X 彡 0. 2,0. 0001 ^ y ^ 0. 3 ；
上述铝酸盐类发光材料的化学组成表示式为 α M0. β AL2O3. YB203:EuxLny
其中，M为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一种或多种元素的组合，Ln为Nd、Dy、Ho、Tm、La、 Ce、Er、Pr、Bi中的一种或多种元素的组合，0. 5彡α彡5，0.5彡β彡9，0.0001彡y ^0. 3, 0. 00001 彡 χ 彡 0. 15,0. 00001 彡 y 彡 0. 2。作为优选，上述储能辉光层还含有的成分及其在储能辉光层的重量份数如下着色剂0. 5^1 ；CPE重量份数大于0小于等于5。作为优选，上述轻质阻燃抑烟层还含有的成分及其在轻质阻燃抑烟层中的重量份数如下着色剂0. 5^1 ；CPE重量份数大于0且小于等于5 ；DOP重量份数大于0且小于等于20。本发明还提供制备上述的轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料的方法，包括以下步骤
(1)、储能辉光层粒料的制备取上述量的PVC搅拌升温至5(T70°C，投入稳定剂升温至7(T90°C，投入润滑剂、ACR加工助剂、CPE、着色剂、稀土长余辉发光粉和DOP继续搅拌5^20min后冷却至4(T60°C，然后投入双螺杆挤出后造粒；
(2)、轻型阻燃抑烟层粒料的制备取上述量的PVC搅拌升温至5(T70°C，投入稳定剂升温至7(T90°C，投入润滑剂、ACR加工助剂、CPE、碳酸钙、着色剂、氢氧化铝和氢氧化镁继续搅拌3飞min，投入低速混合冷却机中，加入AC发泡剂、碳酸氢钠和发泡调节剂，搅拌冷却至 50°C后出料，然后投入双螺杆挤出后造粒；
(3)、将储能辉光层的粒料和轻型阻燃抑烟层的粒料分别投入不同的单螺杆挤出机，两个挤出机通过复合机头共挤挤出双层PVC材料，其中上层为储能辉光层，下层为轻型阻燃抑烟层，后经过真空定型、冷却、牵引、切割、堆放。优选地，步骤1)的双螺杆挤出造粒温控为一区120 130°C;二区130 140°C; 三区140 150°C ；四区150 160°C ；机头140 150°C ；转速为30 60 r /min ；步骤 2)的双螺杆挤出造粒温控为一区110 120°C ；二区120 130°C ；三区130 140°C ； 四区140 150°C ；机头130 140°C，转速为30 60 r /min。优选地，步骤3)中两挤出机共挤温控为一区165 175°C ；二区175 180°C ； 三区180 190°C ；四区180 185°C ；机头180 185°C，储能辉光层挤出机转速为 /min，发泡阻燃抑烟层挤出机转速为45 r /min。本发明的轻质储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料，在具备良好的发光特性的同时， 较单一的PVC发光材料具有优异的力学性能。并且，储光30min可在暗处持续发光10 h， 并可无限次反复储存能量自行发光；同时能够满足阻燃抑烟的需要，可广泛应用于建筑、车船、家具、装饰装修、广告制作等领域。本发明的优点(1)节能环保；(2)阻燃抑烟；(3)绿色循环；(4)适用范围广。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。本发明提出的轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料，采用复合共挤出双层材料的方式制备，包括储能辉光层和轻质阻燃抑烟层，其中储能辉光层，是一种软质热塑性材料。 主要由PVC (优选为SG3型)、PVC稳定剂、ACR加工助剂、润滑剂、稀土长余辉发光粉、D0P、 CPE等组成。各组分在储能辉光层的质量配比如表-1所示
表-1配方组分质量配比_
Wl!分I份数
PVC (聚氯乙烯)_100
PVC稳定剂T" 5
ACR (丙烯酸脂共聚物)加工助剂 1 6
润滑剂_1 3
稀土长余辉发光粉_5 15
DOP (邻苯二甲酸二辛酯)丨20 40'
其中，PVC稳定剂，用于保证储能辉光层的稳定性，可为现有任意PVC稳定剂，优选为钙
锌稳定剂。为了进一步调节储能辉光层的挤出加工性能，储能辉光层中还可加入重量份数大于O小于等于5的CPE (氯化聚乙烯)。除此之外，储能辉光层中还可加入重量份数0. 5^1的着色剂，用于着色。
其中，稀土长余辉发光粉为硅酸盐类发光材料或铝酸盐类发光材料的一种或其混合物，其中，硅酸盐类发光材料的化学组成表示式为
(SivzCa) 2MgSi207 EuxLny
其中，Ln为La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、釙、Bi中的一种或多种元素的组合，0彡ζ彡1， 0. 0001 彡 X 彡 0. 2,0. 0001 彡 y 彡 0. 3。铝酸盐类发光材料的化学组成表示式为 α M0. β AL2O3. YB203:EuxLny
其中M为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一种或多种元素的组合，Ln为Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、 Er,Pr,Bi 中的一种或多种元素的组合，0. 5 彡 α ^ 5,0. 5 ^ β ^ 9,0. 0001 ^ y ^ 0. 3, 0. 00001 彡 χ 彡 0· 15,0. 00001 彡 y 彡 0· 2。轻质阻燃抑烟层是一种硬质微发泡热塑性材料，主要由PVC(优选为SG7)、稳定齐U、塑化剂、润滑剂、D0P、发泡剂(优选为AC发泡剂或碳酸氢钠中的一种或其混合物)、CPE、 发泡调节剂、阻燃抑烟剂(氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或其混合物)、填料(碳酸钙)等组成。各组分在轻质阻燃抑烟层的质量配比如表-2所示
表-2配方组分质量配比_
权利要求
1.一种轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料，其特征在于，所述PVC复合材料为双层复合材料，由储能辉光层和轻质阻燃抑烟层构成，其中，所述储能辉光层含有的成分及其在储能辉光层中的重量份数如下PVC100，PVC稳定剂1 5，ACR加工助剂 1 6，润滑剂1 3，稀土长余辉发光粉5 15，DOP20 40 ；所述轻质阻燃抑烟层含有的成分及其在轻质阻燃抑烟层中的重量份数如下PVC100，PVC稳定剂 1 5，碳酸钙5 15，ACR加工助剂 1 6，发泡剂0. 2 2，氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或其任意比混合物 10 30， 润滑剂1 3，发泡调节剂2 8。
2.根据权利要求1所述的轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料，其特征在于，所述PVC 复合材料由储能辉光层和轻质阻燃抑烟层共挤成型而构成，所述储能辉光层与轻质阻燃抑烟层的厚度比为1:2。
3.根据权利要求1所述的轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料，其特征在于，所述储能辉光层的PVC为SG3型PVC，所述轻质阻燃抑烟层的PVC为SG7型PVC。
4.根据权利要求1所述的轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料，其特征在于，轻质阻燃抑烟层的发泡剂是AC发泡剂或碳酸氢钠中的一种或其任意比混合物；所述储能辉光层和所述轻质阻燃抑烟层的PVC稳定剂是指钙锌稳定剂。
5.根据权利要求1所述的轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料，其特征在于，所述的稀土长余辉发光粉为硅酸盐类发光材料或铝酸盐类发光材料的一种或其混合物；所述硅酸盐类发光材料的化学组成表示式为 (SivzCa) 2MgSi207 EuxLny其中，Ln为La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、釙、Bi中的一种或多种元素的组合，0彡ζ彡1， 0. 0001 彡 X 彡 0. 2,0. 0001 ^ y ^ 0. 3 ；所述铝酸盐类发光材料的化学组成表示式为 α M0. β AL2O3. YB203:EuxLny其中，M为Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一种或多种元素的组合，Ln为Nd、Dy、Ho、Tm、La、 Ce、Er、Pr、Bi中的一种或多种元素的组合，0. 5彡α彡5，0.5彡β彡9，0.0001彡y ^0. 3, 0. 00001 彡 χ 彡 0. 15,0. 00001 彡 y 彡 0. 2。
6.根据权利要求1所述的轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料，其特征在于，所述储能辉光层还含有的成分及其在储能辉光层的重量份数如下着色剂0.5 1;CPE重量份数大于0小于等于5。
7.根据权利要求1所述的轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料，其特征在于，所述轻质阻燃抑烟层还含有的成分及其在轻质阻燃抑烟层中的重量份数如下着色剂0. 5^1 ；CPE 重量份数大于0且小于等于5 ；DOP重量份数大于0小于等于20。
8.制备权利要求广7任一项所述的轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤(1 )、储能辉光层粒料的制备取所述量的PVC搅拌升温至5(T70°C，投入PVC稳定剂升温至7(T90°C，投入润滑剂、ACR加工助剂、CPE、着色剂、稀土长余辉发光粉和DOP继续搅拌 5^20min后冷却至4(T60°C，然后投入双螺杆挤出后造粒；(2)、轻型阻燃抑烟层粒料的制备取所述量的PVC搅拌升温至5(T70°C，投入PVC稳定剂升温至7(T90°C，投入润滑剂、ACR加工助剂、CPE、碳酸钙、着色剂以及氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或其任意比混合物，继续搅拌3 5min，投入低速混合冷却机中，加入发泡剂和发泡调节剂，搅拌冷却至50°C后出料，然后投入双螺杆挤出后造粒；(3)、将储能辉光层的粒料和轻型阻燃抑烟层的粒料分别投入不同的单螺杆挤出机，两个挤出机通过复合机头共挤挤出双层PVC材料，其中上层为储能辉光层，下层为轻型阻燃抑烟层，后经过真空定型、冷却、牵引、切割、堆放。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤1)的双螺杆挤出造粒温控为一区 120 130°C ；二区130 140°C ；三区140 150°C ；四区150 160°C ；机头140 1500C ；转速为30 60r /min ；步骤2)的双螺杆挤出造粒温控为一区110 120°C ；二区 120 130°C ；三区130 140°C ；四区140 150°C ；机头130 140°C，转速为 30 60r /min。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤3)中两挤出机共挤温控为一区 165 175°C ；二区175 180°C ；三区180 190°C ；四区180 185°C ；机头180 185°C，储能辉光层挤出机转速为35r /min，发泡阻燃抑烟层挤出机转速为45 r /min。
全文摘要
本发明公开了一种轻型储能辉光阻燃抑烟PVC复合材料，为双层复合材料，由储能辉光层和轻质阻燃抑烟层构成，储能辉光层含有的成分及其在储能辉光层中的重量份数如下PVC100，PVC稳定剂1～5，ACR加工助剂1～6，润滑剂1～3，稀土长余辉发光粉5～15，DOP20～40；轻质阻燃抑烟层含有的成分及其在轻质阻燃抑烟层中的重量份数如下PVC100，PVC稳定剂1～5，碳酸钙5～15，ACR加工助剂1～6，发泡剂0.2～2，氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或其任意比混合物10～30，润滑剂1～3，发泡调节剂2～8。本发明的PVC复合材料储光30min在暗处持续发光10h；能够满足阻燃抑烟的需要。
文档编号C08J9/10GK102501527SQ20111036115
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者包昀鑫, 周玉生, 孙加亮, 董满祥 申请人:亿利资源集团有限公司