本发明涉及提高PVC阻燃性及热稳定性的技术领域，特别涉及一种负载型水滑石基阻燃及热稳定剂及其制备方法。
背景技术：
聚氯乙烯（PVC）是世界上最早实现工业化生产的塑料品种之一，在全球需求量居聚乙烯、聚丙烯之后居第3位。PVC制品具有软硬度易调控、力学性能高、耐腐蚀、电绝缘性好、透明性高、耐磨、难燃、自熄以及价廉等优点，在建筑、轻工、化工、电子、航天、汽车、农业等许多领域中具有广泛的用途。但是，由于PVC的结构缺陷，在受热、剪切或受到高能量射线(如紫外线)的影响下易发生降解和交联反应，致使加工和使用困难，制品的颜色加深，力学性能下降；在火灾燃烧中会产生大量的黑烟和HCl、CO等腐蚀性气体。据统计，火灾事故中的人员致死原因80%以上与材料产生的浓烟和有毒气体有关，严重影响着人们的生命和财产安全。因此，在PVC加工过程中，通常采用添加阻燃剂和热稳定剂等助剂的方法，来提高PVC树脂的熔体强度，降低加工温度，改善制品的外观质量，同时提高PVC的阻燃性能，降低燃烧过程中的发烟量，对PVC的应用推广和提高产品安全性具有重要意义。
PVC的阻燃剂主要包括有机阻燃剂和无机阻燃剂，有机阻燃剂在PVC中应用较少，一般PVC基体选用的都是无机阻燃剂。无机阻燃剂可分为金属氢氧化物、锑系、锡系、硼系等。金属氢氧化物阻燃剂来源广泛、价格低廉，主要包括氢氧化铝和氢氧化镁。当加热到热解温度时分解，释放出结晶水，吸收大量的热量，从而降低聚合物表面的温度，延缓高聚物的热降解速度，减缓或抑制高聚物的燃烧，并促进炭化，释放出的水蒸气可稀释可燃物浓度，降低可燃物对燃烧的贡献，致使系统放热量和发烟量减少，使燃烧中断。
PVC热稳定剂种类很多，根据化学组成可分为铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类、稀土类、有机辅助热稳定剂、复合热稳定剂和水滑石类热稳定剂。其中大多数是有毒的，这不但限制了PVC制品的应用范围，而且在使用过程中会对环境和劳动健康造成危害。近年来欧洲、美国、日本以及中国均先后制定并实施了限制使用有毒有害化学品的政策和法规，因此绿色环保型无机热稳定剂成为研究的重点。
技术实现要素：
本发明针对上述现有技术的不足，提出一种负载型水滑石基阻燃及热稳定剂和PVC制品的制备方法。
本发明的技术方案是以下述方式实现的：一种负载型水滑石基阻燃及热稳定剂的制备方法，是按照下述方式进行的：将4.5~7.5份表面改性剂溶于无水乙醇中，之后与100~120份镁铝水滑石、30~50份水镁石放入球磨罐中，以200-500r/min球磨转速研磨0.5h-3h；之后在干燥箱内烘干，得到负载型水滑石基阻燃及热稳定剂。
所述表面改性剂为硬脂酸铝或者硬脂酸钠或者月桂酸。
所述表面改性剂与无水乙醇按照1g:10-15mL的比例进行溶解。
所述球磨罐中的球料比为30~60:1。
所述干燥箱内烘干是在80℃的电热鼓风干燥箱内烘2h。
负载型水滑石基阻燃及热稳定剂制备PVC制品的方法，是按照下述方式进行的：将上述负载型水滑石基阻燃及热稳定剂与PVC按照10-30：100的质量比混合均匀后，再加入质量分数为10%的邻苯二辛酯混合均匀，将混合后的物料放入100℃的烘箱内烘2h，经注塑机或双螺杆挤出机压制成产品。
本发明的负载型水滑石基阻燃及热稳定剂具有以下优点：
1、显著提高PVC热稳定性，包括静态热稳定性能、动态热稳定性能和残余热稳定性能。
2、显著提高PVC的阻燃抑烟性，氧指数（LOI）明显提高。
3、绿色安全，无毒无害，与PVC基体相容性好。
4、成本低，原料来源广泛，制备工艺简单。
附图说明
图1为刚果红法试验装置图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
负载型水滑石基阻燃及热稳定剂的制备方法，是按照下述方式进行的：将4.5~7.5份表面改性剂溶于无水乙醇中，之后与100~120份镁铝水滑石、30~50份水镁石放入球磨罐中，在行星式球磨机中，以200-500r/min球磨转速研磨0.5h-3h。
所述表面改性剂与无水乙醇按照1g:10-15mL的比例进行溶解。
所述表面改性剂为硬脂酸铝或者硬脂酸钠或者月桂酸。
所述球磨罐中的球料比为30~60:1。
所述负载型水滑石基阻燃及热稳定剂制备PVC制品的方法，是将上述制备的PVC阻燃及热稳定剂与PVC按照10-30：100的质量比混合均匀后得到混合物，再加入质量分数为上述混合物10%的邻苯二辛酯混合均匀，将混合后的物料放入100℃的烘箱内烘2h，经注塑机或双螺杆挤出机压制成产品。
实施例1：
称取6g硬脂酸铝溶于75mL无水乙醇中，将100g镁铝水滑石和50g水镁石一同放入250mL球磨罐中，球料比为50:1，进行机械力化学反应，在300r/min的转速下球磨1h，取出产品，在80℃的电热鼓风干燥箱内烘2h，得到负载型水滑石基阻燃及热稳定剂，该阻燃及热稳定助剂以30wt.%的用量添加到PVC中，可将PVC的热稳定时间由12min提高到82min，氧指数由25.5%提高到35.8%。
实施例2：
称取7.5g硬脂酸钠溶于90mL无水乙醇中，将120g镁铝水滑石和30水镁石一同放入250mL球磨罐中，球料比为40:1，进行机械力化学反应，在200r/min的转速下球磨2h，取出产品，在80℃的电热鼓风干燥箱内烘2h，得到负载型水滑石基阻燃及热稳定剂，该阻燃及热稳定助剂以20wt.%的用量添加到PVC中，可将PVC的热稳定时间由12min提高到80min，氧指数由25.5%提高到35%。
实施例3：
称取5g月桂酸溶于60mL无水乙醇中，将100g镁铝水滑石和50g水镁石一同放入250mL球磨罐中，球料比为30:1，进行机械力化学反应，在500r/min的转速下球磨0.5h，取出产品，在80℃的电热鼓风干燥箱内烘2h，得到负载型水滑石基阻燃及热稳定剂，该阻燃及热稳定助剂以15wt.%的用量添加到PVC中，可将PVC的热稳定时间由12min提高到78min，氧指数由25.5%提高到34.7%。
实施例4：
称取7g硬脂酸铝溶于80mL无水乙醇中，将110g镁铝水滑石和40g水镁石一同放入250mL球磨罐中，球料比为50:1，进行机械力化学反应，在300r/min的转速下球磨1h，取出产品，在80℃的电热鼓风干燥箱内烘2h，得到负载型水滑石基阻燃及热稳定剂，该阻燃及热稳定助剂以25wt.%的用量添加到PVC中，可将PVC的热稳定时间由12min提高到85min，氧指数由25.5%提高到36%。
实施例5
称取6.5g硬脂酸钠溶于65mL无水乙醇中，将105g镁铝水滑石和45g水镁石一同放入250mL球磨罐中，球料比为40:1，进行机械力化学反应，在300r/min的转速下球磨1~3h，取出产品，在80℃的电热鼓风干燥箱内烘2h，得到负载型水滑石基阻燃及热稳定剂，该阻燃及热稳定助剂以30wt.%的用量添加到PVC中，可将PVC的热稳定时间由12min提高到75min，氧指数由25.5%提高到32.7%。
实施例6
称取4.5g月桂酸溶于60mL无水乙醇中，将100g镁铝水滑石和40g水镁石一同放入250mL球磨罐中，球料比为30:1，进行机械力化学反应，在500r/min的转速下球磨1h，取出产品，在80℃的电热鼓风干燥箱内烘2h，得到负载型水滑石基阻燃及热稳定剂，该阻燃及热稳定助剂以15wt.%的用量添加到PVC中，可将PVC的热稳定时间由12min提高到76min，氧指数由25.5%提高到35.2%。
本申请中，PVC热稳定时间的测量方法：
刚果红法：按照GB/T 2917.1-2002《以氯乙烯均聚物和共聚物为主的共混物及制品在高温时放出氯化氢和任何其他酸性产物的测定-刚果红法》执行。具体操作如下：将PVC制品切割，使80%以上的材料通过2.0 mm筛(GB/T 6003)而大部分材料留在1.4 mm筛上，以1.4 mm筛余物制备试料。将制备的试料6放入试管1中，高度约50 mm，轻微振动，不应使试料装得过实或粘在试管壁上。将刚果红试纸2一端卷起或折叠插入细玻璃管3中，将细玻璃管插入塞子4中，用塞子塞住试管，并调节玻璃管在塞子中的位置以使试纸的底部距试料表面25 mm。将准备好的试管浸入已达测试温度(180℃)的油浴5（油浴5的顶部放置绝热层7）中至试样表面同一高度，开始计时。当试管中的刚果红试纸2出现明显的由红变蓝标志时，停止计时。以平行测定按分计的结果的算术平均值为稳定时间。当单个值与平均值的相对偏差大于10%时，其结果应放弃并重新测定。其试验装置图如图1所示。
本申请中PVC氧指数测定：
氧指数测定所用试样尺寸为100mm×6.5mm×3mm，按GB2406-80标准，利用XZT—100型氧指数仪检测试样的燃烧性能。
根据经验或试样在空气中点燃的情况，估计开始试验时的氧浓度。将试样夹在夹具上，垂直地安装在燃烧筒的中心位置，保证试样顶端低于燃烧筒顶端至少100mm，其暴露部分最低处应高于燃烧筒底部配气装置顶端至少100mm。调节气体流量控制装置，使氧气和氮气的混合气体中的氧浓度为开始时测定的氧浓度，并以40±10mm/s的速度流经燃烧筒，洗涤燃烧筒至少30s。充分降低和移动点火器，使火焰可见部分施加于试样顶部表面，同时施加于垂直侧表面约6mm长。点燃试样时，火焰作用时间最长为30s。每隔5s左右稍移开点火器观察试样，直至垂直侧表面稳定燃烧或可见燃烧部分的前锋到达上标线处，立即移去点火器，开始计时或观察试样燃烧长度。若30s内不能点燃试样，则增大氧浓度，再次点燃，直至30s内点燃为止。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。