一种pvc排水管材料及其制备方法
【专利摘要】本发明属于塑料管材【技术领域】，公开一种PVC排水管材料及其制备方法。本发明采用特殊的偶联剂表面处理阻燃剂Al(OH)3，再与改性的阻燃助剂制得复合阻燃剂，协同使用该复合阻燃剂可以制得加工性能、力学性能及阻燃抑烟性能都比较优异的PVC排水管材料。本发明的制备方法大大降低了PVC管材料在燃烧时释放的黑烟和有毒气体，降低火灾事故中由于烟雾窒息造成的大量人员伤亡。
【专利说明】—种PVC排水管材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于塑料管材【技术领域】，具体涉及一种PVC排水管材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]PVC-U排水管中所用原料聚氯乙烯(PVC)属于自熄性材料，但PVC在燃烧时会放出大量的黑烟和有毒气体。如HC1、C0、少量光气、苯、萘等芳香族化合物。在火灾时造成大量人员由于烟雾窒息而死亡，这使PVC的应用范围受到一定限制。同时，PVC-U排水管加工过程中加入增塑剂、润滑剂等助剂也会降低材料的阻燃性能和抑烟性能，所以，对PVC-U排水管材进行抑烟阻燃改性的研究越来越受到重视。因此，开发出适于PVC-U排水管的阻燃抑烟技术显得十分必要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，公开一种无烟型PVC排水管材料，降低PVC管材料在燃烧时释放的黑烟和有毒气体，大大降低火灾事故中由于烟雾窒息造成的大量人员伤亡。
[0004]本发明的另一个目的是公开本发明所述PVC排水管材料的制备方法。
[0005]本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现:
一种PVC排水管材料，由复合阻燃剂与PVC树脂按照1.5^4:98.5^96的重量比组成，所述复合阻燃剂为阻燃剂及阻燃助剂组成，所述阻燃剂为采用硅烷类偶联剂A151表面处理的Al (OH)3 ;所述阻燃助剂为采用钛酸酯类偶联剂表面处理的Sb2O3或采用硅烷类偶联剂表面处理的ZnO。
[0006]若直接添加未经表面处理的Al (OH) 3> Sb2O3或ZnO作为阻燃抑烟剂，存在用量大，易引起材料加工性能和力学性能降低的缺陷。采用偶联剂对阻燃剂及阻燃助剂进行表面处理，可以改善阻燃剂及阻燃助剂的分散度，提高其加工性能。但现有技术中少有报道偶联剂对阻燃性能和抑烟性能的影响，发明人意外发现选择合适的偶联剂对阻燃剂及阻燃助剂进行改性，有利于充分发挥复合阻燃剂的阻燃抑烟效应，提高阻燃和抑烟效果。针对阻燃剂Al (OH)3，采用硅烷类偶联剂A151表面处理，再与经过表面处理的阻燃助剂Sb2O3或ZnO协同使用，制得的PVC排水管阻燃抑烟性能更优，但是使用其他型号的硅烷类偶联剂(如KH550、A189等)表面处理Al (OH) 3, PVC排水管的阻燃抑烟性能会下降，因此硅烷类偶联剂A151是表面处理Al (OH) 3的最佳选择。
[0007]本发明所述阻燃助剂Sb2O3采用本领域常规钛酸酯类偶联剂表面处理即可，如果采用其他种类的偶联剂，后续制得的产品阻燃抑烟效果出现显著下降。
[0008]本发明所述阻燃助剂ZnO采用本领域常规硅烷类偶联剂表面处理即可，如果采用其他种类的偶联剂，则后续制得的产品阻燃抑烟效果出现显著下降。
[0009]本发明所述复合阻燃剂中，阻燃剂与阻燃助剂的用量参照本领域常规用量即可，优选地，阻燃剂与阻燃助剂的重量比为2~3:1。[0010]优选地，使用占所述Al (OH) 3质量分数0.3%~2%的硅烷类偶联剂Α151对Al (OH) 3进行表面处理，使用占所述Sb2O3质量分数0.3%~2%的钛酸酯类偶联剂对Sb2O3进行表面处理，使用占所述ZnO质量分数0.3%~2%的硅烷类偶联剂对ZnO进行表面处理。
[0011]优选地，所述钛酸酯类偶联剂的型号可选择NDZ-101、NDZ-311、KR-38S、ΗΥ-101或AG-K38等本领域常规型号，方便购买使用，同时后续制得的产品阻燃抑烟效果较佳。
[0012]优选地，所述用于改性ZnO的硅烷类偶联剂的型号选择KH-550、KH-560、KH-570、KH-903、A-171或A-189，方便购买使用，同时后续制得的产品阻燃抑烟效果较佳。
[0013]优选地，所述PVC排水管材料由复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比组成，制得的PVC排水管抑烟效果最佳。
[0014]一种PVC排水管材料的制备方法，将复合阻燃剂与PVC树脂采用热混方式混合、挤出、成型制得产品。
[0015]作为一种实施方案，所述PVC排水管材料为将热混后的复合阻燃剂与PVC树脂混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得。
[0016]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
本发明采用特殊的偶联剂 表面处理阻燃剂Al (OH)3，再与表面处理的阻燃助剂制得复合阻燃剂，协同使用该复合阻燃剂可以制得加工性能、力学性能及阻燃抑烟性能都比较优异的PVC排水管材料。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。
[0018]实施例中，所用的偶联剂均是从市面上购买获得。
[0019]实施例1
Al (OH) 3先使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂A151进行表面处理，Sb2O3使用其质量分数2%的钛酸酯类偶联剂NDZ-311进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH)3与Sb2O3按照2:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得具有高阻燃性的PVC排水管材料。
[0020]实施例2
Al (OH) 3先使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂A151进行表面处理，Sb2O3使用其质量分数2%的钛酸酯类偶联剂NDZ-101进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH)3与Sb2O3按照2:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得具有高阻燃性的PVC排水管材料。
[0021]实施例3
Al (OH)3先使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂A151进行表面处理，ZnO使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂KH-550进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH) 3与ZnO按照2:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得具有高阻燃性的PVC排水管材料。
[0022]实施例4
Al (OH)3先使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂A151进行表面处理，ZnO使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂A-189进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH) 3与ZnO按照2:I的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得具有高阻燃性的PVC排水管材料。
[0023]实施例5
Al (OH)3先使用其质量分数1%的硅烷类偶联剂A151进行表面处理，Sb2O3使用其质量分数1%的钛酸酯类偶联剂NDZ-311进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH)3与Sb2O3按照3:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照1.5:98.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得具有高阻燃性的PVC排水管材料。
[0024]实施例6
Al (OH) 3先使用其质量分数0.3%的硅烷类偶联剂A151进行表面处理，ZnO使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂KH-550进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH) 3与ZnO按照3:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得具有高阻燃性的 PVC排水管材料。
[0025]对比例I
Al (OH) 3先使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂KH550进行表面处理，Sb2O3使用其质量分数2%的钛酸酯类偶联剂NDZ-311进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH) 3与Sb2O3按照2:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得PVC排水管材料。
[0026]对比例2
Al (OH) 3先使用其质量分数2%的钛酸酯类偶联剂NDZ-311进行表面处理，Sb2O3使用其质量分数2%的钛酸酯类偶联剂NDZ-101进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH)3与Sb2O3按照2:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得PVC排水管材料。
[0027]对比例3
Al (OH) 3先使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂A189进行表面处理，ZnO使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂KH-550进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH) 3与ZnO按照2:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得具有高阻燃性的PVC排水管材料。
[0028]对比例4
Al (OH) 3先使用其质量分数2%的钛酸酯类偶联剂KR-38S进行表面处理，ZnO使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂A-189进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH)3与ZnO按照2:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得具有高阻燃性的PVC排水管材料。
[0029]对比例5
Al (OH) 3先使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂A151进行表面处理，Sb2O3使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂KH550进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH) 3与Sb2O3按照2:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得PVC排水管材料。
[0030]对比例6
Al (OH)3先使用其质量分数2%的硅烷类偶联剂A151进行表面处理，ZnO使用其质量分数2%的钛酸酯类偶联剂NDZ-311进行表面处理。接着将表面处理后的Al (OH)3与ZnO按照2:1的重量比混合制得复合阻燃剂。将复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比在100°C下的热混机中热混制得混合物，混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得PVC排水管材料。
[0031]对实施例f 6及对比例f 6制得的PVC排水管材料的性能进行测试，结果如下表I所示。
[0032]表1 PVC排水管材料的性能测试结果
【权利要求】
1.一种PVC排水管材料，其特征在于，由复合阻燃剂与PVC树脂按照1.5^4:98.5^96的重量比组成，所述复合阻燃剂为阻燃剂及阻燃助剂组成，所述阻燃剂为采用硅烷类偶联剂A151表面处理的Al (OH)3 ;所述阻燃助剂为采用钛酸酯类偶联剂表面处理的Sb2O3或采用硅烷类偶联剂表面处理的ZnO。
2.根据权利要求1所述PVC排水管材料，其特征在于，所述复合阻燃剂中，阻燃剂与阻燃助剂的重量比为疒3:1。
3.根据权利要求1或2所述PVC排水管材料，其特征在于，使用占所述Al(OH) 3质量分数0.3%~2%的硅烷类偶联剂Α151对Al (OH) 3进行表面处理，使用占所述Sb2O3质量分数0.3%~2%的钛酸酯类偶联剂对Sb2O3进行表面处理，使用占所述ZnO质量分数0.3%~2%的硅烷类偶联剂对ZnO进行表面处理。
4.根据权利要求3所述PVC排水管材料，其特征在于，所述钛酸酯类偶联剂的型号选自 NDZ-10 K NDZ-31K KR-38 S, HY-101 或 AG-K38。
5.根据权利要求3所述PVC排水管材料，其特征在于，所述用于改性ZnO的硅烷类偶联剂的型号选自 ΚΗ-550、ΚΗ-560、ΚΗ-570、ΚΗ-903、Α-171 或 Α-189。
6.根据权利要求1所述PVC排水管材料，其特征在于，所述PVC排水管材料由复合阻燃剂与PVC树脂按照2.5:97.5的重量比组成。
7.权利要求1至6中任意一项权利要求所述PVC排水管材料的制备方法，其特征在于，将复合阻燃剂与PVC树脂采用热混方式混合、挤出、成型制得产品。
8.根据权利要求7所述PVC排水管材料的制备方法，其特征在于，所述PVC排水管材料为将热混后的复合阻燃剂与PVC树脂混合物经单螺杆挤出机熔融共混、成型、最后冷却定型制得。
【文档编号】C08K9/06GK103804821SQ201410056214
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】代营伟, 李锦松 申请人:河南联塑实业有限公司