一种高强度阻燃PVC复合材料及其制备方法与流程

文档序号:38250032发布日期:2024-06-06 19:24阅读:62来源:国知局
一种高强度阻燃PVC复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及复合材料,具体为一种高强度阻燃pvc复合材料及其制备方法。


背景技术:

1、聚氯乙烯(pvc)是一种常见的综合性能优良的通用树脂,其制品具有较为良好性能例如:耐磨性、透明性、耐化学腐蚀性、电绝缘性等等,但pvc的热稳定性、加工性能和强度差,是pvc难以作为结构材料使用的主要原因。pvc复合材料在实际使用过程中,不仅需要具有较高的阻燃性,而且还应具有较高的强度。

2、近年来,轻质碳酸钙也有了更多的制备方法,它作为填料加入pvc中能够材料的强度和力学性能也有一定的改善。但是,碳酸钙直接应用于pvc基体时也存在着明显的不足之处:一是颗粒表面能高,极易聚集成团;二是碳酸钙表面亲水疏油,与pvc之间没有结合力,易造成界面缺陷;这些问题导致碳酸钙填料变成了当今改性塑料领域的一个难点。因此,本发明利用工艺改性,以碳酸钙为填料,制备出这一种高强度阻燃pvc复合材料。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高强度阻燃pvc复合材料及其制备方法,以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,包括以下制备步骤:

3、(1)在10份氯化钙水溶液中,加入0.1-0.5份尿素和0.1-1份聚二烯丙基二甲基氯化铵,于高压蒸汽锅内在0.03mpa下反应6h,过滤,取滤物,用蒸馏水洗涤5次后,105℃下干燥2-3h,得到粒径为20-100μm的晶须碳酸钙;

4、(2)将10份无水乙醇、0.1-0.3份去离子水、0.2-0.6份一水合氨于200-300r/min搅拌2-10min后,加入0.1-0.7份正硅酸乙酯,反应得到纳米二氧化硅溶胶原液,加入0.2-0.4份阻燃剂,500-600r/min搅拌10-60min,再加入晶须碳酸钙,反应1-2h,分离,用无水乙醇洗涤3次,得到微囊;

5、(3)将微囊置于容器中,以流量为2-6ml/min通入80-100℃的2-丁基-十一烷酸,保持压强处于0.5-2mpa,反应50-100min后制得改性微囊;将分子量为80000-100000的pvc加入球磨机,研磨球为氧化锆球,研磨球总质量与pvc粉质量比为10∶1,处理时间为8h,制得改性pvc;将改性微囊与改性pvc按比例在超临界二氧化碳反应釜中进行均匀混合,初始压强为5mpa的二氧化碳通过注射泵注入反应釜中,加热至150-200℃,当系统的压强达到25mpa,反应1h,制得微囊填料混合pvc;

6、(4)将微囊填料混合pvc、abs-通用型树脂、cpe-氯化聚乙烯,99%、甲基硫醇锡、稳定剂、助剂、三氧化二锑、ebs、ptfe-平均粒径为5μm的聚四氟乙烯微粉和硅酮粉按照质量比为47:15:12:1.5:2:2:2:0.5:1:1混合均匀后,于150-160℃、螺杆转速为20r/min熔融挤出,在纵向拉伸机上进行拉伸成薄膜,拉伸温度为100-140℃,倍率为4.5-5.5:1,拉伸强度为300mpa;经过纵向拉伸的薄膜在一组冷却辊表面进行热定型,定型温度为150-160℃,定型时间2-4s;薄膜经纵向拉伸后进入横拉机,拉伸温度为100-140℃,横拉倍率为4.5-5.5:1,拉伸强度为300mpa,拉伸后的薄膜经过一组冷却辊表面进行热定型,定型温度150-160℃,定型时间2-4s;横拉出口的薄膜进入牵引站,牵引站中的边缘装置通过切边刀对薄膜边缘进行切边修整,制得高强度阻燃pvc复合材料。

7、进一步的,所述步骤(1)中氯化钙水溶液的氯化钙质量分数为10%。

8、进一步的,所述步骤(2)中晶须碳酸钙与纳米二氧化硅溶胶原液质量比为1:2-1:3。

9、进一步的,所述步骤(2)中反应时间为1-7h。

10、进一步的,所述步骤(2)中阻燃剂为焦磷酸哌嗪或溴代三嗪其中的一种。

11、进一步的,所述步骤(3)中氧化锆球中大锆球直径为5mm,小锆球直径为2mm,大锆球与小锆球质量比为3∶1。

12、进一步的,所述步骤(3)中加入1份改性微囊与4份改性pvc粉。

13、进一步的,所述步骤(3)中研磨速度为200-300r/min。

14、进一步的,所述步骤(4)中稳定剂为钙锌稳定剂。

15、进一步的,所述步骤(4)中助剂为mp、mpp-c3h6n6.xh4o7p2或mca其中一种。

16、与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:

17、本发明以晶须碳酸钙、二氧化硅、阻燃剂三者结合形成微囊,表面改性后作为填料加入pvc中制得复合材料,以实现高强度、阻燃的效果。

18、首先,本发明利用氯化钙、聚二烯丙基二甲基氯化铵为原料,借助尿素通过水解,制备出带正电荷的晶须碳酸钙,与含有负电荷的二氧化硅静电自组装,并与阻燃剂共同制备出微囊化的填料;通过碳酸钙与二氧化硅无机填料二者配比,完善了复合材料的网络结构,以达到高强度的效果;然后对微囊进行表面处理,采用气相2-丁基-十一烷酸作为改性剂,气相分子能够深层渗透入纳米碳酸钙分子中,羧基基团可与晶须碳酸钙表面的钙离子形成羧酸钙沉淀,从而附着在晶须碳酸钙;表面另一端的烷基链与pvc完全相容,并且与pvc链发生缠结,从而可以使晶须碳酸钙更好的分散,并且对pvc进行研磨改性,提高强度的同时,有利于微囊的填充;最后,在超临界二氧化碳的辅助下,将微囊对pvc进行填充改性,以其独特的气液二相性使碳酸钙更均匀的分布,同时整个体系从超临界到常温常压的急剧扩张过程,使得pvc的结构强度更加优化。

19、其次,溴代三嗪作为卤系阻燃剂在热解过程中,分解出捕获传递燃烧自由基,能稀释可燃物裂解时产生的可燃气体,隔断可燃气体与空气的接触;焦磷酸哌嗪作为磷系阻燃剂在燃烧过程中产生了磷酸酐或磷酸,促使可燃物脱水炭化,阻止或减少可燃气体产生;将无机阻燃剂三氧化二锑与有机阻燃剂进行复配,形成0.5mm超薄5va 协效阻燃体系,可以充分发挥阻燃剂协同作用,有效提高阻燃效率,优化pvc复合材料的力学性能和阻燃性能。



技术特征:

1.一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤:

2.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中氯化钙水溶液的氯化钙质量分数为10%。

3.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中晶须碳酸钙与纳米二氧化硅溶胶原液质量比为1:2-1:3。

4.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中反应时间为1-7h。

5.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中阻燃剂为焦磷酸哌嗪或溴代三嗪其中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中氧化锆球中大锆球直径为5mm,小锆球直径为2mm,大锆球与小锆球质量比为3:1。

7.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中加入1份改性微囊与4份改性pvc。

8.根据权利要求5所述的一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中研磨速度为200-300r/min。

9.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中稳定剂为钙锌稳定剂。

10.根据权利要求1所述的一种高强度阻燃pvc复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中助剂为mp、mpp-c3h6n6.xh4o7p2或mca其中一种。


技术总结
本发明公开了一种高强度阻燃PVC复合材料及其制备方法,涉及复合材料技术领域。本发明先制备出带正电荷的晶须碳酸钙,与含有负电荷的二氧化硅静电自组装,并与阻燃剂共同制备出微囊化的填料,并用气相2‑丁基‑十一烷酸表面改性,再与研磨改性后的PVC进行填充,并且借助超临界二氧化碳,使碳酸钙更分布均匀,还能优化PVC强度结构;此外,本申请选用溴代三嗪、焦磷酸哌嗪作为阻燃剂,与三氧化二锑等原料形成0.5mm超薄5VA协效阻燃体系,依靠微胶囊的缓释效果,可以充分发挥阻燃剂协同作用,有效提高阻燃效果。本发明制备的PVC复合材料具有高强度、阻燃的效果。

技术研发人员:孙桂松,陶文庆,孔垂松
受保护的技术使用者:江苏松上科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/5
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