CN102453290B - 阻燃抑烟型pvc木塑复合发泡材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料及其制造方法。属于高分子化合物组合物。特别涉及聚氯乙烯与木材工业下脚粉料复合制备的阻燃抑烟型发泡材料。其特征在于由如下质量份数的原料制成：PVC 100，发泡稳定剂4～10，发泡剂0.5～2，辅助发泡剂氧化锌0.05～0.2，丙烯酸类加工助剂5～10，润滑剂0.5～2.5，阻燃剂1.0～8.0，含元素铁的化合物抑烟剂A 0.2～5.0，含元素钼的化合物抑烟剂B 0.5～5.0，经表面处理的木粉、竹粉或稻壳粉10～60。提供了一种适合于室内装饰的阻燃、抑烟性能优异、可以回收利用的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料。及其生产工艺简单、制造成本较低的制造方法。解决了现有技术中，PVC木塑复合发泡材料阻燃抑烟效果欠佳，制造成本高的问题。

Description

阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料及其制造方法

技术领域

本发明是一种阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料及其制造方法。属于高分子化合物组合物。特别涉及聚氯乙烯与木材工业下脚粉料复合制备的阻燃抑烟型发泡材料。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)木塑发泡复合物主要是利用木粉和PVC树脂为主要原料，添加各种加工助剂，经混合造粒和成型加工而制得的一种新型复合材料。它在外观、性能、二次加工性等方面与天然木材具有许多相似之处，它具有优良的物理机械性能，物性均匀、吸水率低、尺寸稳定、耐腐蚀、耐虫蛀和加工方便等优点，用一般塑料加工设备或稍加改造后便可进行成型加工且能重复使用和回收再利用。主要用于家具和装饰材料、建材、户外用材及耐腐蚀性器材等方面。

PVC木塑发泡材料用作室内装饰材料，对其阻燃性和抑烟性有较高要求，以避免火灾发生，或者尽可能降低因火灾突发事件给人们带来的人身和财产损失。现有技术多涉及PVC木塑材料的发泡，对阻燃抑烟涉及较少，

CN 200510011207.X涉及PVC木塑发泡阻燃粒料，仅仅依赖与聚氯乙烯树脂本身的阻燃性能来改善木塑制品的阻燃型，阻燃性能提高有限，而且没有涉及到解决聚氯乙烯木塑复合材料燃烧时发烟量大的问题，烟气中携带的燃烧不完全产生的一氧化碳等毒气和粉尘往往使人窒息，是造成人员伤亡的重要原因。

CN 200710072794.2涉及阻燃抑烟木塑复合材料，采用聚苯乙烯和少量聚氯乙烯与木质纤维复合，加入磷酸铵和淀粉组成的膨胀型阻燃剂制成。阻燃抑烟效果欠佳，而且与PVC木塑复合发泡材料相比，制造成本较高。

发明内容

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种适合于室内装饰的阻燃、抑烟性能优异、可以回收利用的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料。

本发明的目的还在于提供一种生产工艺简单、制造成本较低的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料的制造方法。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：

本发明的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，其特征在于由如下质量份数的原料制成：

PVC                   100

发泡稳定剂            4～10

发泡剂                          0.5～2

辅助发泡剂氧化锌                0.05～0.2

丙烯酸酯类加工助剂              5～10

润滑剂                          0.5～2.5

阻燃剂                          1.0～8.0

含元素铁的化合物抑烟剂A         0.2～5.0

含元素钼的化合物抑烟剂B         0.5～5.0

经表面处理的木粉、竹粉或稻壳粉  10～60。

本发明采用经表面处理的木粉、竹粉或稻壳粉，可加大在复合物中的木粉添加量，比普通处理或不处理多添加10-20份，使发泡复合材料的成本降低。阻燃剂和复合抑烟剂加入，使材料的阻燃性和抑烟性明显改善，特别适合用于室内装饰材料。从而完成了本发明的任务。

本发明的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，所述发泡稳定剂是钙锌稳定剂或有机锡稳定剂的一种。

本发明的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，所述发泡剂是偶氮类发泡剂或无机发泡剂。

本发明的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，所述阻燃剂为硼类或锑类化合物无机阻燃剂。

本发明的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，所述含元素铁的化合物抑烟剂A是氧化铁、二茂铁、乙酰乙酸铁中的任意一种，

本发明的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，所述含元素钼的化合物抑烟剂B是硫化钼和氧化钼中的任意一种。

本发明的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，所述经表面处理的木粉、竹粉或稻壳粉的粒径为80目～200目。

本发明的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，其特征在于由如下质量份数的原料制成：

PVC                     100

钙锌稳定剂              4～10

改性AC发泡剂            0.5～2

氧化锌                  0.05～0.2

ACR ZB-530              5～10

润滑剂                  0.5～2.5

硼酸锌                  1.0～8.0

二茂铁                  0.2～5.0

氧化钼                          0.5～5.0

经表面处理的木粉、竹粉或稻壳粉  10～60。

粒径120目～150目

是发明人公开的优选的技术方案。

本发明下面提供一种本发明的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

①.木粉、竹粉或稻壳粉表面处理

采用复合硅烷偶联剂，所用的硅烷偶联剂为KH-550(25-75％)+KH-560(75-25％)；偶联剂处理工艺为：先用乙醇将偶联剂稀释，放置24小时使其醇解；然后将醇解好的偶联剂按木粉、竹粉或稻壳粉重量的0.2～2.0％的比例加入到木粉、竹粉或稻壳粉中，在高低速混合机加热升温到90℃，将乙醇充分挥发后，备用；

②.混料

准确计量如下质量份数的原料组分：

PVC                             100

发泡稳定剂                      4～10

发泡剂                          0.5～2

辅助发泡剂氧化锌                0.05～0.2

丙烯酸类加工助剂                5～10

润滑剂                          0.5～2.5

阻燃剂                          1.0～8.0

含元素铁的化合物抑烟剂A         0.2～5.0

含元素钼的化合物抑烟剂B         0.5～5.0

经表面处理的木粉、竹粉或稻壳粉  10～60

将其投入高速混合机中，混合至混合温度100℃～130℃后，自然降温至40±20℃，备造粒用；

③.造粒

步骤②混合好的物料采用双螺杆造粒，造粒温度90℃～120℃，控制粒子尽量不发泡，备挤出用；

④.挤出

步骤③制备的粒料在木塑专用挤出机上挤出产品，控制挤出机温度在170～195℃之间，使粒料充分发泡挤出产品。

下面是发明人公开的一种本发明的阻燃抑燃型PVC木塑复合发泡材料的制造方法，一个优选的技术方案，其特征在于包括如下步骤：

①.木粉、竹粉或稻壳粉表面处理

采用复合硅烷偶联剂，所用的硅烷偶联剂为KH-550(50％)+KH-560(50％)；偶联剂处理工艺为：先用乙醇将偶联剂稀释，放置24小时使其醇解；然后将醇解好的偶联剂按木粉、竹粉或稻壳粉重量的1.0％的比例加入到木粉、竹粉或稻壳粉中，在高低速混合机加热升温到90℃，将乙醇充分挥发后，备用；

②.混料

准确计量如下质量份数的原料组分：

PVC                             100

钙锌稳定剂                      4～10

改性AC发泡剂                    0.5～2

氧化锌                          0.05～0.2

ACR ZB-530                      5～10

润滑剂                          0.5～2.5

硼酸锌                          1.0～8.0

二茂铁                          0.2～5.0

氧化钼                          0.5～5.0

经表面处理的木粉、竹粉或稻壳粉  10～60。

粒径120目～150目

将其投入高速混合机中，混合至混合温度110℃-120℃后，自然降温至40±5℃，备造粒用；

③.造粒

步骤②混合好的物料采用双螺杆造粒，造粒温度100℃-110℃，控制粒子尽量不发泡，备挤出用；

④.挤出

步骤③制备的粒料在木塑专用挤出机上挤出产品，控制挤出机温度在190℃，使粒料充分发泡挤出产品。

本发明公开的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料及其制造方法，相比现有技术有如下积极效果：

1.提供了一种适合于室内装饰的阻燃、抑烟性能优异、可以回收利用的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料。

2.提供了一种生产工艺简单、制造成本较低的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料的制造方法。

3.解决了现有技术中，PVC木塑复合发泡材料阻燃抑烟效果欠佳，制造成本高的问题。

4.采用经表面处理的木粉、竹粉或稻壳粉，可加大在复合物中的木粉添加量，比普通处理或不处理多添加10-20份，使发泡复合材料的成本降低。

5.阻燃剂和复合抑烟剂加入，使材料的阻燃性和抑烟性明显改善，特别适合用于室内装饰材料。

具体实施方式

本发明下面结合实施例作进一步详述：

按照如下步骤制造本发明的阻燃抑燃型PVC木塑复合发泡材料

①.木粉、竹粉或稻壳粉表面处理

采用复合硅烷偶联剂，所用的硅烷偶联剂为KH-550(25-75％)+KH-560(75-25％)；偶联剂处理工艺为：先用乙醇将偶联剂稀释，放置24小时使其醇解；然后将醇解好的偶联剂按木粉、竹粉或稻壳粉重量的0.2～2.0％的比例加入到木粉、竹粉或稻壳粉中，在高低速混合机加热升温到90℃，将乙醇充分挥发后，备用；

②.混料

准确计量如下质量份数的原料组分：

PVC                             100

发泡稳定剂                      4～10

发泡剂                          0.5～2

辅助发泡剂氧化锌                0.05～0.2

丙烯酸酯类加工助剂              5～10

润滑剂                          0.5～2.5

阻燃剂                          1.0～8.0

含元素铁的化合物抑烟剂A         0.2～5.0

含元素钼的化合物抑烟剂B         0.5～5.0

经表面处理的木粉、竹粉或稻壳粉  10～60

将其投入高速混合机中，混合至混合温度100℃～130℃后，自然降温至40±20℃，备造粒用；

③.造粒

步骤②混合好的物料采用双螺杆造粒，造粒温度90℃～120℃，控制粒子尽量不发泡，备挤出用；

④.挤出

步骤③制备的粒料在木塑专用挤出机上挤出产品，控制挤出机温度在170～195℃之间，使粒料充分发泡挤出产品。

具体配方如下：

实施例1

PVC(S-700)                100份

钙锌稳定剂                5.0份

AC发泡剂                  0.8份

助发泡剂                  0.1份

ACR加工助剂               6份

润滑剂                    1.2份

阻燃剂                    3.0份

含铁抑烟剂                1.5份

含钼抑烟剂                2.0份

120目木粉(处理)           10份

实施例2

PVC(QS-650)               100份

钙锌稳定剂                5.0份

AC发泡剂                  1.0份

助发泡剂                  0.15份

ACR加工助剂               6份

润滑剂                    1.2份

阻燃剂                    4.0份

含铁抑烟剂                2.0份

含钼抑烟剂                2.0份

120目木粉(处理)           20份

实施例3

PVC(S-700)                100份

钙锌稳定剂                5.0份

AC发泡剂                  1.2份

助发泡剂                   0.15份

ACR加工助剂                6份

润滑剂                     1.5份

阻燃剂                     6.0份

含铁抑烟剂                 2.0份

含钼抑烟剂                 3.0份

120目木粉(处理)            30份

实施例4

PVC(QS-650)                100份

钙锌稳定剂                 5.0份

AC发泡剂                   1.0份

助发泡剂                   0.15份

ACR加工助剂                6份

润滑剂                     1.2份

阻燃剂                     4.0份

含铁抑烟剂                 2.0份

含钼抑烟剂                 5.0份

120目木粉(处理)            40份

比较例1

PVC(S-700)                 100份

钙锌稳定剂                 5.0份

AC发泡剂                   0.8份

助发泡剂                   0.2份

ACR加工助剂                8份

润滑剂                     1.0份

木粉(处理)                 20份

比较例2

PVC(QS-650)                100份

钙锌稳定剂                 5.0份

AC发泡剂                   1.0份

助发泡剂                   0.1份

ACR加工助剂                    6份

润滑剂                         1.2份

阻燃剂Al(HO)3                  50份

木粉(未处理)                   20份

实施例和比较例的样品制备方法：

按原料配比称好物料，然后将处理好的木粉、稳定剂、润滑剂、发泡剂、阻燃剂和抑烟剂等助剂和PVC树脂加入到高速混合机混合，至混合温度110℃。将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃左右时出料。将混好的料在平行双螺杆挤出机上挤出造粒，控制挤出机各区温度为100-110℃，而后用造好的粒料在木塑专用挤出机上挤出产品时使其充分发泡，挤出机温度为150-185℃，得到成型的木塑制品。

将上述粒料在单螺杆挤出机上挤出发泡板材，料筒最高温度设定为185℃，从板材取样，进行性能测试，结果见表1。

表1  阻燃抑烟PVC/木塑发泡材料实施例的性能测试结果

比较例的测试结果见表2所示。

表2  表1  阻燃抑烟PVC/木塑发泡材料比较例的性能测试结果

上述比较例的不同在于：与相对应的实施例相比，比较例1不加任何阻燃剂和消烟剂，比较例2添加了未经处理木粉。从表2的测试结果可以看出，比较例1由于没加任何阻燃消烟剂，其氧指数较小、烟密度较大；而比较例2添加无机阻燃剂，其添加量较大，使材料的密度较大，物理机械性能下降；从实施例对比可看出，随着木粉用量的增加，尽管材料的发泡性能有所下降，密度有所增大，但和比较例2相比，所有实施例配方密度较低，说明各实施例的发泡性能较好。

Claims (3)

1.一种阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，其特征在于由如下质量份数的原料制成： 

其中： 

所述发泡稳定剂是钙锌稳定剂或有机锡稳定剂的一种； 

所述发泡剂是偶氮类发泡剂或无机发泡剂； 

所述阻燃剂为硼类或锑类化合物无机阻燃剂； 

所述含元素铁的化合物抑烟剂A是氧化铁、二茂铁、乙酰乙酸铁中的任意一种； 

所述含元素钼的化合物抑烟剂B是硫化钼和氧化钼中的任意一种； 

其制备方法包括如下步骤： 

①.木粉、竹粉或稻壳粉表面处理 

采用复合硅烷偶联剂，所用的硅烷偶联剂为KH-550 25%-75%+KH-560 75%-25%；偶联剂处理工艺为：先用乙醇将偶联剂稀释，放置24小时使其醇解；然后将醇解好的偶联剂按木粉、竹粉或稻壳粉重量的0.2～2.0%的比例加入到木粉、竹粉或稻壳粉中，在高低速混合机加热升温到90℃，将乙醇充分挥发后，备用； 

②.混料 

准确计量如下质量份数的原料组分： 

将其投入高速混合机中，混合至混合温度100℃～130℃后，自然降温至40±20℃，备造粒用； 

③.造粒 

步骤②混合好的物料采用双螺杆造粒，造粒温度90℃～120℃，控制粒子不发泡，备挤出用； 

④.挤出 

步骤③制备的粒料在木塑专用挤出机上挤出产品，控制挤出机温度在170～195℃之间，使粒料充分发泡挤出产品。 

2.按照权利要求1的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，其特征在于所述经表面处理的木粉、竹粉或稻壳粉的粒径为80目～200目。 

3.按照权利要求1的阻燃抑烟型PVC木塑复合发泡材料，其特征在于由如下质量份数的原料制成： 

按照如下步骤制备： 

①.木粉、竹粉或稻壳粉表面处理 

采用复合硅烷偶联剂，所用的硅烷偶联剂为KH-550 50%+KH-560 50%；偶联剂处理工艺 为：先用乙醇将偶联剂稀释，放置24小时使其醇解；然后将醇解好的偶联剂按木粉、竹粉或稻壳粉重量的1.0%的比例加入到木粉、竹粉或稻壳粉中，在高低速混合机加热升温到90℃，将乙醇充分挥发后，备用； 

②.混料 

准确计量如下质量份数的原料组分： 

将其投入高速混合机中，混合至混合温度110℃-120℃后，自然降温至40±10℃，备造粒用； 

③.造粒 

步骤②混合好的物料采用双螺杆造粒，造粒温度100℃-110℃，控制粒子不发泡，备挤出用； 

④.挤出 

步骤③制备的粒料在木塑专用挤出机上挤出产品，控制挤出机温度在190℃，使粒料充分发泡挤出产品。