CN1276393A

CN1276393A - 难燃工业壁板用组合物及生产工艺

Info

Publication number: CN1276393A
Application number: CN 99112256
Authority: CN
Inventors: 梁虎; 姚斌; 孔令明; 张亚峰
Original assignee: XINSHIJI CO YANZHOU MINING GROUP
Current assignee: XINSHIJI CO YANZHOU MINING GROUP
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-13
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: CN1080743C

Abstract

本发明公开了一种难燃PVC工业壁板用组合物,其组成成分包括聚氯乙烯(PVC)、热稳定剂、增塑剂、阻燃剂、润滑剂和填充剂,经过高速捏合、造粒、挤出成型。产品燃烧性能达到GB8624B₁级(热塑性材料),达到并超过了国家规定的标准。其中氧指数≥55(%),水平燃烧达到FH－1级,烟密度等级(SOR)≤61。该产品强度高,韧性好,抗老化,能阻燃、防水、保温、隔音,可作为工业和民用建筑的各类框架结构护围墙体,是一种理想的“以塑代钢,以塑代木”的建筑装饰材料。

Description

难燃工业壁板用组合物及生产工艺

本发明涉及一种高分子建材组合物。更具体地说，本发明涉及一种热塑性材料，并能广泛应用于建筑用的各类框架结构护围制品，如能替代金属和玻璃钢制品的护围墙体。所述的制品具有强度高、韧性好、抗老化、阻燃、防水、保温、隔音等特性。本发明还涉及该组合物的制备方法。

近年来，塑性材料已成为国内外装饰行业中广为使用的一种新型材料。但由于其性能的局限性，往往只能应用于民用建筑的室内装饰上，而作为建筑中各类框架结构护围墙体，仍以金属和玻璃钢制品为主。由于金属和玻璃钢制品的造价高，施工难度也较大，维护上也存在诸多的缺陷；因此，迄今为止迫切要求对现有热塑性材料组合物的性能进行改进，使其能用于建筑中各类框架结构护围墙体。

目前，随着高分子技术的发展，不断提出了对这种热塑性材料性能进行改进的新的组合物和制造方法。如中国专利申请号为93114981.9，公开号为CN1087101A，发明名称为“一种聚氯乙烯热塑性弹性体及其制品的制备工艺”文献资料中，提出了在聚氯乙烯(PVC)中加入相应的改性剂、增塑剂和稳定剂等物料，使改性后的组合物具有弹性、耐腐蚀性和低温可绕性。又如中国专利申请号为87104669.5，公开号为CN1030597A，发明名称为“阻燃塑料组合物以及用改组合物制成的制品”的文献资料中，同样提出了在聚氯乙烯(PVC)中加入相应的改性剂、增塑剂和稳定剂等物料，制成的产品具有重量轻、耐腐蚀、抗老化等优点。然而，上述组合物的性能虽然有了很大的改进和提高，但其强度和燃烧性能还没有达到规定的标准，尤其是烟密度等级标准要求比较高，远不能在建筑中各类框架结构护围墙体中广泛应用。

本发明的目的就在于提供一种对现有热塑材料性能得到进一步改进，具有强度高、韧性好、抗老化、阻燃、防水、保温、隔音等特性的、能广泛应用于建筑用的各类框架结构护围墙体组合物，以替代目前的金属、玻璃钢等相应的制品。为此，本发明还要提供一种制造该组合物的方法。

作为能广泛应用于工业和民用建筑中的各类框架结构护围墙体PVC组合物，不仅要求具有很高的强度，韧性好，而且质量要轻，能够阻燃、保温、隔音和防止老化。

研究发现，聚氯乙烯(PVC)，虽然本身就具有许多优良的性能，如具有一定的阻燃、抗老化、耐腐蚀，熔融粘度适中；但极性PVC分子间的吸引力强，所以难以溶化和流动，使制品坚硬。而加入一定量的增塑剂，使增塑剂中的极性基因于与PVC分子中极性基因发生偶极力作用，使其分子“插入”到PVC分子链之间，介于PVC分子间的增塑剂分子中非极性烷基部分，能起到阻挡PVC分子的接近，从而增大分子间的距离，减少吸引力，使PVC分子链的运动比较容易。因此，加入并有效地控制增塑剂的用量，就可以大大提高聚氯乙烯(PVC)制品的拉伸强度、耐热性和冲击强度。

同时，聚氯乙烯在日光照射下，其化学键易遭到日光紫外线破坏，从而出现泛黄、变脆、龟裂，表面失去光泽等老化现象。为提高制品的抗紫外线能力，实验证明，加入一定量的稳定剂可广泛吸收紫外线，使制品的抗老化性能延至30～50年不变。

同时发现，具有阻燃作用的氢氧化铝，主要是a-三水氧化铝，它的晶体结构是有紧密堆积的羟基离子以AB双层的方式构成的，而铝离子处于上述堆积的羟离子之中，在所形成的八面体空隙中，有三分之二的空隙被铝离子作占据，其余的空隙是空着的。对于每个铝离子配位六个OH离子，这种紧密堆积的羟基离子就构成一种层状结构，相邻两层间以羟基离子所形成的氢键相连结。氢氧化铝受热分解成AL₂O₃和水，反应的吸热量可达到1967.2KJ/kg。吸收这样大的热量是氢氧化铝能作为阻燃剂使用的最主要特性。实验证明，氢氧化铝在210℃左右时脱水明显，随着氢氧化铝加入量的增加能迅速有效地增强对塑料的阻燃性能。

实验证明，硬质PVC的难燃性已经达到UL94V-0级。水合硼酸锌(FB阻燃剂)是一种无机添加型阻燃剂。三氧化钼不仅具有阻燃性能，而且还兼有抑烟功能。如果将氢氧化铝和硼酸锌并用，可以达到更高标准的阻燃性能。因此，在硬质PVC中加入氢氧化铝和水合硼酸锌等阻燃剂，不仅能增强阻燃性能，而且还将有很好的消烟作用。

这就是说，为进一步提高热塑材料的强度和阻燃性能，降低烟密度，在以聚氯乙烯(PVC)为组合物基料的基础上，加入相应的增塑剂、阻燃剂、稳定剂、改性剂和加工助剂等，就可以制得难燃PVC工业壁板用组合物。

具体组成含量如下：

聚氯乙烯(PVC)为100份(以重量计)；

复合铅盐稳定剂为4～6份(重量)；

氯化聚乙烯(CPE)为4～6份(重量)；

硬脂酸为0.15～0.5份(重量)；

邻苯二甲酸二辛脂(DOP)为2～4份(重量)；

硼酸锌为3～6份(重量)；

三氧化钼为4～6份(重量)；

氢氧化铝为12～15份(重量)；

轻质碳酸钙为8～20份(重量)。

如果想调节和控制产品的密度，可加入AC发泡剂和ACR发泡调节剂。最好是加入0.1～0.5份(重量)的AC发泡剂和1～5份(重量)的ACR发泡调节剂，使产品的密度达到0.65～1.2g/cm³。

如果需要进一步增强产品的强度和抗冲击性，可加大轻质碳酸钙的含量，并加入偶联剂，最好加入21～40份(重量)的轻质碳酸钙和2～12份(重量)的偶联剂。

为了进一步增强产品的抗老化性能，可加入2～6份(重量)的UV-系列紫外线吸收剂。还可加入相应的物料来改变制品的颜色。如加入1～2份(重量)的钛白粉，或加入0.01～0.05份(重量)的酞青蓝，或加入0.05～0.5份(重量)的中络黄等，以制得相应颜色的制品。

本发明的制备方法包括以下几个步骤：

1、按照上述配方的重量比称取各组成分物料。即：聚氯乙烯(PVC)100份(重量计)；复合铅盐稳定剂4～6份(重量)；氯化聚乙烯(CPE)4～6份(重量)；硬脂酸0.15～0.5份(重量)；邻苯二甲酸二辛脂(DOP)2～4份(重量)；硼酸锌3～6份(重量)；三氧化钼4～6份(重量)；氢氧化铝12～15份(重量)；轻质碳酸钙8～20份(重量)。

2、先将聚氯乙烯(PVC)、复合铅盐稳定剂、氯化聚乙烯(CPE)、轻质碳酸钙，在常温下依次加入高速捏合机中搅拌，当温度上升至70～80℃时停机，再加入硬脂酸、邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸锌、三氧化钼和氢氧化铝继续搅拌，当物料温度升至110～115℃时，将物料排入冷搅机中，冷却至38～45℃时出料，制成松散状干混粉料。

3、造粒。先给造粒机加温，达到设定的温度后保温30分钟，再加入制得的干粉混料，调整造粒机主机转速进行造粒。比较适宜的温度如下：

一区(90±5℃) 二区(105±5℃) 三区(120±5℃)

四区(130±5℃) 五区(145±5℃) 六区(140±5℃)

4、挤出成型。采用单螺杆挤出机挤出成型。当物料从机头挤出后，先检查物料塑化情况，调整温度设置，不允许有较大的温度波动。经过造粒的物料挤出成型，得到所需的制品。比较适宜的温度如下：

一区(150±5℃) 二区(160±5℃) 三区(170±5℃)

四区(185±5℃) 五区(195±5℃) 六区(180±5℃)

按照上述的组分含量和制造方法取得的组合物，经《国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心》检测，产品燃烧性能达到GB8624B₁级(热塑性材料)，达到并超过了国家规定的标准。其中氧指数≥55(％)(标准要求≥32(％))，水平燃烧达到FH-1级，烟密度等级(SOR)≤61，(标准要求≤75)。该产品强度高，韧性好，抗老化，阻燃、防水、保温、隔音，可作为工业和民用建筑的各类框架结构护围墙体，替代目前的金属、玻璃钢等相应的制品，是一种理想的“以塑代钢，以塑代木”的建筑装饰材料。

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明不仅限于这些例子。

实施例1

采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，复合铅盐稳定剂5公斤，氯化聚乙烯(CPE)5公斤，硬脂酸0.2公斤，邻苯二甲酸二辛脂(DOP)2公斤，硼酸锌5公斤，、三氧化钼4公斤，氢氧化铝13公斤，轻质碳酸钙15公斤。

将所取的聚氯乙烯(PVC)、复合铅盐稳定剂、氯化聚乙烯(CPE)、轻质碳酸钙，在常温下依次加入高速捏合机中开机搅拌，当温度上升至70℃时停机，再加入硬脂酸、邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸锌、三氧化钼和氢氧化铝继续搅拌，当物料温度升至115℃时，将物料排入冷搅机中，冷却至40℃时出料，制成松散状干混粉料。然后给造粒机加温，达到设定温度后保温30分钟，再加入制得的干粉混料，调整造粒机主机转速进行造粒。最后采用单螺杆挤出机挤出成型得到所需的制品。制品密度达到1.30～1.50g/cm³，纵、横向拉伸强度(mpa)≥53，纵、横向冲击强度(kj/m²)≥6.8。

实施例2

采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，复合铅盐稳定剂4公斤，氯化聚乙烯(CPE)5公斤，硬脂酸0.3公斤，邻苯二甲酸二辛脂(DOP)2.5公斤，硼酸锌4公斤，三氧化钼5公斤，氢氧化铝15公斤，轻质碳酸钙18公斤，AC发泡剂0.3公斤，ACR发泡调节剂3公斤。

将所取的聚氯乙烯(PVC)、复合铅盐稳定剂、氯化聚乙烯(CPE)、轻质碳酸钙，在常温下依次加入高速捏合机中开机搅拌，当温度上升至75℃时停机，再加入硬脂酸、邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸锌、AC发泡剂、ACR发泡调节剂、三氧化钼和氢氧化铝继续搅拌，当物料温度升至120℃时，将物料排入冷搅机中，冷却至40℃时出料，制成松散状干混粉料。然后给造粒机加温，达到设定温度后保温30分钟，再加入制得的干粉混料，调整造粒机主机转速进行造粒。最后采用单螺杆挤出机挤出成型，得到所需的制品。制品的密度达到0.65～0.85g/cm³。

实施例3

采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，复合铅盐稳定剂6公斤，氯化聚乙烯(CPE)5.5公斤，硬脂酸0.4公斤，邻苯二甲酸二辛脂(DOP)3.5公斤，硼酸锌4.5公斤，、三氧化钼4.5公斤，氢氧化铝13公斤，轻质碳酸钙30公斤，AC发泡剂0.2公斤，ACR发泡调节剂2公斤，再加入偶联剂8公斤。

将所取的聚氯乙烯(PVC)、复合铅盐稳定剂、氯化聚乙烯(CPE)、轻质碳酸钙，在常温下依次加入高速捏合机中开机搅拌，当温度上升至75℃时停机，再加入硬脂酸、邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸锌、三氧化钼、偶联剂、AC发泡剂、ACR发泡调节剂和氢氧化铝继续搅拌，当物料温度升至118℃时，将物料排入冷搅机中，冷却至40℃时出料，制成松散状干混粉料。采用双螺杆挤出机挤出成型得到所需的制品。所制产品的纵、横向拉伸强度为≥54，纵、横向冲击强度为≥7.2，密度达到0.86～1.00g/cm³。

实施例4

采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，复合铅盐稳定剂5.5公斤，氯化聚乙烯(CPE)5公斤，硬脂酸0.35公斤，邻苯二甲酸二辛脂(DOP)3.5公斤，硼酸锌4.5公斤，、三氧化钼4.5公斤，氢氧化铝13公斤，轻质碳酸钙14公斤，AC发泡剂0.18公斤，ACR发泡调节剂2公斤，偶联剂5公斤，再加入0.2～0.5公斤UV-9或UV-531紫外线吸收剂4公斤。

将所取的聚氯乙烯(PVC)、复合铅盐稳定剂、氯化聚乙烯(CPE)、硬脂酸轻质碳酸钙，在常温下依次加入高速捏合机中开机搅拌，当温度上升至70℃时停机，再加入硬脂酸、邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸锌、三氧化钼、AC发泡剂、ACR发泡调节剂、偶联剂、UV-系列紫外线吸收剂和氢氧化铝继续搅拌，当物料温度升至120℃时，将物料排入冷搅机中，冷却至40℃时出料，制成松散状干混粉料。然后给造粒机加温，达到设定温度后保温30分钟，再加入制得的干粉混料，调整造粒机主机转速进行造粒。最后采用单螺杆挤出机挤出成型得到所需的制品。经测试，制品的抗老化性能延至30～50年不变。

实施例5

采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，复合铅盐稳定剂4.5公斤，氯化聚乙烯(CPE)5.5公斤，硬脂酸0.3公斤，邻苯二甲酸二辛脂(DOP)3.5公斤，硼酸锌4.5公斤，、三氧化钼4.5公斤，氢氧化铝13公斤，轻质碳酸钙10公斤，再加入钛白粉1.6公斤。

将所取的聚氯乙烯(PVC)、复合铅盐稳定剂、氯化聚乙烯(CPE)、轻质碳酸钙，在常温下依次加入高速捏合机中开机搅拌，当温度上升至75℃时停机，再加入硬脂酸、邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸锌、三氧化钼、钛白粉和氢氧化铝继续搅拌，当物料温度升至120℃时，将物料排入冷搅机中，冷却至40℃时出料，制成松散状干混粉料。然后给造粒机加温，达到设定温度后保温30分钟，再加入制得的干粉混料，调整造粒机主机转速进行造粒。最后采用单螺杆挤出机挤出成型得到所需颜色的制品。

实施例6

采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，复合铅盐稳定剂4.5公斤，氯化聚乙烯(CPE)5.5公斤，硬脂酸0.3公斤，邻苯二甲酸二辛脂(DOP)3.5公斤，硼酸锌4.5公斤，三氧化钼4.5公斤，氢氧化铝13公斤，轻质碳酸钙10公斤，再加入酞青蓝0.015公斤。

将所取的聚氯乙烯(PVC)、复合铅盐稳定剂、氯化聚乙烯(CPE)、轻质碳酸钙，在常温下依次加入高速捏合机中开机搅拌，当温度上升至75℃时停机，再加入硬脂酸、邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸锌、三氧化钼、酞青蓝和氢氧化铝继续搅拌，当物料温度升至120℃时，将物料排入冷搅机中，冷却至40℃时出料，制成松散状干混粉料。然后给造粒机加温，达到设定温度后保温30分钟，再加入制得的干粉混料，调整造粒机主机转速进行造粒。最后采用单螺杆挤出机挤出成型得到所需颜色的制品。

实施例7

采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，复合铅盐稳定剂4.5公斤，氯化聚乙烯(CPE)5.5公斤，硬脂酸0.3公斤，邻苯二甲酸二辛脂(DOP)3.5公斤，硼酸锌4.5公斤，、三氧化钼4.5公斤，氢氧化铝13公斤，轻质碳酸钙10公斤，再加入中络黄0.2公斤。

将所取的聚氯乙烯(PVC)、复合铅盐稳定剂、氯化聚乙烯(CPE)、轻质碳酸钙，在常温下依次加入高速捏合机中开机搅拌，当温度上升至75℃时停机，再加入硬脂酸、邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸锌、三氧化钼、中络黄和氢氧化铝继续搅拌，当物料温度升至120℃时，将物料排入冷搅机中，冷却至40℃时出料，制成松散状干混粉料。然后给造粒机加温，达到设定温度后保温30分钟，再加入制得的干粉混料，调整造粒机转速进行造粒。最后采用单螺杆挤出机挤出成型得到所需颜色的制品。

Claims

1、一种难燃PVC工业壁板用组合物，其特征在于含有下列组分和含量：

聚氯乙烯(PVC)100份(重量计)；

复合铅盐稳定剂4～6份(重量)；

氯化聚乙烯(CPE)4～6份(重量)；

硬脂酸0.15～0.5份(重量)；

邻苯二甲酸二辛脂(DOP)2～4份(重量)；

硼酸锌3～6份(重量)；

三氧化钼4～6份(重量)；

氢氧化铝12～15份(重量)；

轻质碳酸钙8～20份(重量)。

2、根据权利要求1所述的难燃PVC工业壁板用组合物，其特征在于含有0.1～0.5份(重量)的AC发泡剂和1～5份(重量)的ACR发泡调节剂。

3、根据权利要求1或2所述的难燃PVC工业壁板用组合物，其特征在于含有21～40份(重量)的轻质碳酸钙和2～12份(重量)的偶联剂。

4、根据权利要求1、2或3所述的难燃PVC工业壁板用组合物，其特征在于加入0.2～0.5份(重量)的UV-系列紫外线吸收剂。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的难燃PVC工业壁板用组合物，其特征在于含有1～2份(重量)的钛白粉，或0.01～0.05份(重量)的酞青蓝，或0.05～0.5份(重量)的中络黄。

6、一种制造难燃PVC工业壁板用组合物的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)按照上述配方的重量比称取各组成分物料。即：聚氯乙烯(PVC)100份(重量计)；复合铅盐稳定剂4～6份(重量)；氯化聚乙烯(CPE)4～6份(重量)；硬脂酸0.15～0.5份(重量)；邻苯二甲酸二辛脂(DOP)2～4份(重量)；硼酸锌3～6份(重量)；三氧化钼4～6份(重量)；氢氧化铝12～15份(重量)；轻质碳酸钙8～20份(重量)。

(2)先将聚氯乙烯(PVC)、复合铅盐稳定剂、氯化聚乙烯(CPE)、轻质碳酸钙，在常温下依次加入高速捏合机中搅拌，当温度升至65～75℃时停机，再加入硬脂酸、邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸锌、三氧化钼和氢氧化铝继续搅拌，当物料温度升至110～115℃时，将物料排入冷搅机中，冷却至38～45℃时出料，制成松散状干混粉料。

(3)造粒与挤出成型。先给造粒机加温，达到设定的温度后保温30分钟，再加入干粉混料造粒，并采用单螺杆挤出机挤出成型；或将干粉混料直接加入双螺杆挤出机挤出成型，得到所需制品。