專利名稱：難燃工業(yè)壁板用組合物及生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子建材組合物。更具體地說，本發(fā)明涉及一種熱塑性材料，并能廣泛應用于建筑用的各類框架結(jié)構(gòu)護圍制品，如能替代金屬和玻璃鋼制品的護圍墻體。所述的制品具有強度高、韌性好、抗老化、阻燃、防水、保溫、隔音等特性。本發(fā)明還涉及該組合物的制備方法。
近年來，塑性材料已成為國內(nèi)外裝飾行業(yè)中廣為使用的一種新型材料。但由于其性能的局限性，往往只能應用于民用建筑的室內(nèi)裝飾上，而作為建筑中各類框架結(jié)構(gòu)護圍墻體，仍以金屬和玻璃鋼制品為主。由于金屬和玻璃鋼制品的造價高，施工難度也較大，維護上也存在諸多的缺陷；因此，迄今為止迫切要求對現(xiàn)有熱塑性材料組合物的性能進行改進，使其能用于建筑中各類框架結(jié)構(gòu)護圍墻體。
目前，隨著高分子技術(shù)的發(fā)展，不斷提出了對這種熱塑性材料性能進行改進的新的組合物和制造方法。如中國專利申請?zhí)枮?3114981.9，公開號為CN1087101A，發(fā)明名稱為“一種聚氯乙烯熱塑性彈性體及其制品的制備工藝”文獻資料中，提出了在聚氯乙烯(PVC)中加入相應的改性劑、增塑劑和穩(wěn)定劑等物料，使改性后的組合物具有彈性、耐腐蝕性和低溫可繞性。又如中國專利申請?zhí)枮?7104669.5，公開號為CN1030597A，發(fā)明名稱為“阻燃塑料組合物以及用改組合物制成的制品”的文獻資料中，同樣提出了在聚氯乙烯(PVC)中加入相應的改性劑、增塑劑和穩(wěn)定劑等物料，制成的產(chǎn)品具有重量輕、耐腐蝕、抗老化等優(yōu)點。然而，上述組合物的性能雖然有了很大的改進和提高，但其強度和燃燒性能還沒有達到規(guī)定的標準，尤其是煙密度等級標準要求比較高，遠不能在建筑中各類框架結(jié)構(gòu)護圍墻體中廣泛應用。
本發(fā)明的目的就在于提供一種對現(xiàn)有熱塑材料性能得到進一步改進，具有強度高、韌性好、抗老化、阻燃、防水、保溫、隔音等特性的、能廣泛應用于建筑用的各類框架結(jié)構(gòu)護圍墻體組合物，以替代目前的金屬、玻璃鋼等相應的制品。為此，本發(fā)明還要提供一種制造該組合物的方法。
作為能廣泛應用于工業(yè)和民用建筑中的各類框架結(jié)構(gòu)護圍墻體PVC組合物，不僅要求具有很高的強度，韌性好，而且質(zhì)量要輕，能夠阻燃、保溫、隔音和防止老化。
研究發(fā)現(xiàn)，聚氯乙烯(PVC)，雖然本身就具有許多優(yōu)良的性能，如具有一定的阻燃、抗老化、耐腐蝕，熔融粘度適中；但極性PVC分子間的吸引力強，所以難以溶化和流動，使制品堅硬。而加入一定量的增塑劑，使增塑劑中的極性基因于與PVC分子中極性基因發(fā)生偶極力作用，使其分子“插入”到PVC分子鏈之間，介于PVC分子間的增塑劑分子中非極性烷基部分，能起到阻擋PVC分子的接近，從而增大分子間的距離，減少吸引力，使PVC分子鏈的運動比較容易。因此，加入并有效地控制增塑劑的用量，就可以大大提高聚氯乙烯(PVC)制品的拉伸強度、耐熱性和沖擊強度。
同時，聚氯乙烯在日光照射下，其化學鍵易遭到日光紫外線破壞，從而出現(xiàn)泛黃、變脆、龜裂，表面失去光澤等老化現(xiàn)象。為提高制品的抗紫外線能力，實驗證明，加入一定量的穩(wěn)定劑可廣泛吸收紫外線，使制品的抗老化性能延至30～50年不變。
同時發(fā)現(xiàn)，具有阻燃作用的氫氧化鋁，主要是a-三水氧化鋁，它的晶體結(jié)構(gòu)是有緊密堆積的羥基離子以AB雙層的方式構(gòu)成的，而鋁離子處于上述堆積的羥離子之中，在所形成的八面體空隙中，有三分之二的空隙被鋁離子作占據(jù)，其余的空隙是空著的。對于每個鋁離子配位六個OH離子，這種緊密堆積的羥基離子就構(gòu)成一種層狀結(jié)構(gòu)，相鄰兩層間以羥基離子所形成的氫鍵相連結(jié)。氫氧化鋁受熱分解成AL2O3和水，反應的吸熱量可達到1967.2KJ/kg。吸收這樣大的熱量是氫氧化鋁能作為阻燃劑使用的最主要特性。實驗證明，氫氧化鋁在210℃左右時脫水明顯，隨著氫氧化鋁加入量的增加能迅速有效地增強對塑料的阻燃性能。
實驗證明，硬質(zhì)PVC的難燃性已經(jīng)達到UL94V-0級。水合硼酸鋅(FB阻燃劑)是一種無機添加型阻燃劑。三氧化鉬不僅具有阻燃性能，而且還兼有抑煙功能。如果將氫氧化鋁和硼酸鋅并用，可以達到更高標準的阻燃性能。因此，在硬質(zhì)PVC中加入氫氧化鋁和水合硼酸鋅等阻燃劑，不僅能增強阻燃性能，而且還將有很好的消煙作用。
這就是說，為進一步提高熱塑材料的強度和阻燃性能，降低煙密度，在以聚氯乙烯(PVC)為組合物基料的基礎(chǔ)上，加入相應的增塑劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑、改性劑和加工助劑等，就可以制得難燃PVC工業(yè)壁板用組合物。
具體組成含量如下聚氯乙烯(PVC)為100份(以重量計)；復合鉛鹽穩(wěn)定劑為4～6份(重量)；氯化聚乙烯(CPE)為4～6份(重量)；硬脂酸為0.15～0.5份(重量)；鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)為2～4份(重量)；硼酸鋅為3～6份(重量)；三氧化鉬為4～6份(重量)；氫氧化鋁為12～15份(重量)；輕質(zhì)碳酸鈣為8～20份(重量)。
如果想調(diào)節(jié)和控制產(chǎn)品的密度，可加入AC發(fā)泡劑和ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑。最好是加入0.1～0.5份(重量)的AC發(fā)泡劑和1～5份(重量)的ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，使產(chǎn)品的密度達到0.65～1.2g/cm3。
如果需要進一步增強產(chǎn)品的強度和抗沖擊性，可加大輕質(zhì)碳酸鈣的含量，并加入偶聯(lián)劑，最好加入21～40份(重量)的輕質(zhì)碳酸鈣和2～12份(重量)的偶聯(lián)劑。
為了進一步增強產(chǎn)品的抗老化性能，可加入2～6份(重量)的UV-系列紫外線吸收劑。還可加入相應的物料來改變制品的顏色。如加入1～2份(重量)的鈦白粉，或加入0.01～0.05份(重量)的酞青藍，或加入0.05～0.5份(重量)的中絡黃等，以制得相應顏色的制品。
本發(fā)明的制備方法包括以下幾個步驟1、按照上述配方的重量比稱取各組成分物料。即聚氯乙烯(PVC)100份(重量計)；復合鉛鹽穩(wěn)定劑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)；鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)2～4份(重量)；硼酸鋅3～6份(重量)；三氧化鉬4～6份(重量)；氫氧化鋁12～15份(重量)；輕質(zhì)碳酸鈣8～20份(重量)。
2、先將聚氯乙烯(PVC)、復合鉛鹽穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯(CPE)、輕質(zhì)碳酸鈣，在常溫下依次加入高速捏合機中攪拌，當溫度上升至70～80℃時停機，再加入硬脂酸、鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸鋅、三氧化鉬和氫氧化鋁繼續(xù)攪拌，當物料溫度升至110～115℃時，將物料排入冷攪機中，冷卻至38～45℃時出料，制成松散狀干混粉料。
3、造粒。先給造粒機加溫，達到設定的溫度后保溫30分鐘，再加入制得的干粉混料，調(diào)整造粒機主機轉(zhuǎn)速進行造粒。比較適宜的溫度如下一區(qū)(90±5℃) 二區(qū)(105±5℃) 三區(qū)(120±5℃)四區(qū)(130±5℃) 五區(qū)(145±5℃) 六區(qū)(140±5℃)4、擠出成型。采用單螺桿擠出機擠出成型。當物料從機頭擠出后，先檢查物料塑化情況，調(diào)整溫度設置，不允許有較大的溫度波動。經(jīng)過造粒的物料擠出成型，得到所需的制品。比較適宜的溫度如下一區(qū)(150±5℃) 二區(qū)(160±5℃) 三區(qū)(170±5℃)四區(qū)(185±5℃) 五區(qū)(195±5℃) 六區(qū)(180±5℃)按照上述的組分含量和制造方法取得的組合物，經(jīng)《國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心》檢測，產(chǎn)品燃燒性能達到GB8624B1級(熱塑性材料)，達到并超過了國家規(guī)定的標準。其中氧指數(shù)≥55(％)(標準要求≥32(％))，水平燃燒達到FH-1級，煙密度等級(SOR)≤61，(標準要求≤75)。該產(chǎn)品強度高，韌性好，抗老化，阻燃、防水、保溫、隔音，可作為工業(yè)和民用建筑的各類框架結(jié)構(gòu)護圍墻體，替代目前的金屬、玻璃鋼等相應的制品，是一種理想的“以塑代鋼，以塑代木”的建筑裝飾材料。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明不僅限于這些例子。
實施例1采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，復合鉛鹽穩(wěn)定劑5公斤，氯化聚乙烯(CPE)5公斤，硬脂酸0.2公斤，鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)2公斤，硼酸鋅5公斤，、三氧化鉬4公斤，氫氧化鋁13公斤，輕質(zhì)碳酸鈣15公斤。
將所取的聚氯乙烯(PVC)、復合鉛鹽穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯(CPE)、輕質(zhì)碳酸鈣，在常溫下依次加入高速捏合機中開機攪拌，當溫度上升至70℃時停機，再加入硬脂酸、鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸鋅、三氧化鉬和氫氧化鋁繼續(xù)攪拌，當物料溫度升至115℃時，將物料排入冷攪機中，冷卻至40℃時出料，制成松散狀干混粉料。然后給造粒機加溫，達到設定溫度后保溫30分鐘，再加入制得的干粉混料，調(diào)整造粒機主機轉(zhuǎn)速進行造粒。最后采用單螺桿擠出機擠出成型得到所需的制品。制品密度達到1.30～1.50g/cm3，縱、橫向拉伸強度(mpa)≥53，縱、橫向沖擊強度(kj/m2)≥6.8。
實施例2采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，復合鉛鹽穩(wěn)定劑4公斤，氯化聚乙烯(CPE)5公斤，硬脂酸0.3公斤，鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)2.5公斤，硼酸鋅4公斤，三氧化鉬5公斤，氫氧化鋁15公斤，輕質(zhì)碳酸鈣18公斤，AC發(fā)泡劑0.3公斤，ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑3公斤。
將所取的聚氯乙烯(PVC)、復合鉛鹽穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯(CPE)、輕質(zhì)碳酸鈣，在常溫下依次加入高速捏合機中開機攪拌，當溫度上升至75℃時停機，再加入硬脂酸、鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸鋅、AC發(fā)泡劑、ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑、三氧化鉬和氫氧化鋁繼續(xù)攪拌，當物料溫度升至120℃時，將物料排入冷攪機中，冷卻至40℃時出料，制成松散狀干混粉料。然后給造粒機加溫，達到設定溫度后保溫30分鐘，再加入制得的干粉混料，調(diào)整造粒機主機轉(zhuǎn)速進行造粒。最后采用單螺桿擠出機擠出成型，得到所需的制品。制品的密度達到0.65～0.85g/cm3。
實施例3采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，復合鉛鹽穩(wěn)定劑6公斤，氯化聚乙烯(CPE)5.5公斤，硬脂酸0.4公斤，鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)3.5公斤，硼酸鋅4.5公斤，、三氧化鉬4.5公斤，氫氧化鋁13公斤，輕質(zhì)碳酸鈣30公斤，AC發(fā)泡劑0.2公斤，ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑2公斤，再加入偶聯(lián)劑8公斤。
將所取的聚氯乙烯(PVC)、復合鉛鹽穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯(CPE)、輕質(zhì)碳酸鈣，在常溫下依次加入高速捏合機中開機攪拌，當溫度上升至75℃時停機，再加入硬脂酸、鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸鋅、三氧化鉬、偶聯(lián)劑、AC發(fā)泡劑、ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑和氫氧化鋁繼續(xù)攪拌，當物料溫度升至118℃時，將物料排入冷攪機中，冷卻至40℃時出料，制成松散狀干混粉料。采用雙螺桿擠出機擠出成型得到所需的制品。所制產(chǎn)品的縱、橫向拉伸強度為≥54，縱、橫向沖擊強度為≥7.2，密度達到0.86～1.00g/cm3。
實施例4
采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，復合鉛鹽穩(wěn)定劑5.5公斤，氯化聚乙烯(CPE)5公斤，硬脂酸0.35公斤，鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)3.5公斤，硼酸鋅4.5公斤，、三氧化鉬4.5公斤，氫氧化鋁13公斤，輕質(zhì)碳酸鈣14公斤，AC發(fā)泡劑0.18公斤，ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑2公斤，偶聯(lián)劑5公斤，再加入0.2～0.5公斤UV-9或UV-531紫外線吸收劑4公斤。
將所取的聚氯乙烯(PVC)、復合鉛鹽穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯(CPE)、硬脂酸輕質(zhì)碳酸鈣，在常溫下依次加入高速捏合機中開機攪拌，當溫度上升至70℃時停機，再加入硬脂酸、鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸鋅、三氧化鉬、AC發(fā)泡劑、ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑、偶聯(lián)劑、UV-系列紫外線吸收劑和氫氧化鋁繼續(xù)攪拌，當物料溫度升至120℃時，將物料排入冷攪機中，冷卻至40℃時出料，制成松散狀干混粉料。然后給造粒機加溫，達到設定溫度后保溫30分鐘，再加入制得的干粉混料，調(diào)整造粒機主機轉(zhuǎn)速進行造粒。最后采用單螺桿擠出機擠出成型得到所需的制品。經(jīng)測試，制品的抗老化性能延至30～50年不變。
實施例5采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，復合鉛鹽穩(wěn)定劑4.5公斤，氯化聚乙烯(CPE)5.5公斤，硬脂酸0.3公斤，鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)3.5公斤，硼酸鋅4.5公斤，、三氧化鉬4.5公斤，氫氧化鋁13公斤，輕質(zhì)碳酸鈣10公斤，再加入鈦白粉1.6公斤。
將所取的聚氯乙烯(PVC)、復合鉛鹽穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯(CPE)、輕質(zhì)碳酸鈣，在常溫下依次加入高速捏合機中開機攪拌，當溫度上升至75℃時停機，再加入硬脂酸、鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸鋅、三氧化鉬、鈦白粉和氫氧化鋁繼續(xù)攪拌，當物料溫度升至120℃時，將物料排入冷攪機中，冷卻至40℃時出料，制成松散狀干混粉料。然后給造粒機加溫，達到設定溫度后保溫30分鐘，再加入制得的干粉混料，調(diào)整造粒機主機轉(zhuǎn)速進行造粒。最后采用單螺桿擠出機擠出成型得到所需顏色的制品。
實施例6采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，復合鉛鹽穩(wěn)定劑4.5公斤，氯化聚乙烯(CPE)5.5公斤，硬脂酸0.3公斤，鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)3.5公斤，硼酸鋅4.5公斤，三氧化鉬4.5公斤，氫氧化鋁13公斤，輕質(zhì)碳酸鈣10公斤，再加入酞青藍0.015公斤。
將所取的聚氯乙烯(PVC)、復合鉛鹽穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯(CPE)、輕質(zhì)碳酸鈣，在常溫下依次加入高速捏合機中開機攪拌，當溫度上升至75℃時停機，再加入硬脂酸、鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸鋅、三氧化鉬、酞青藍和氫氧化鋁繼續(xù)攪拌，當物料溫度升至120℃時，將物料排入冷攪機中，冷卻至40℃時出料，制成松散狀干混粉料。然后給造粒機加溫，達到設定溫度后保溫30分鐘，再加入制得的干粉混料，調(diào)整造粒機主機轉(zhuǎn)速進行造粒。最后采用單螺桿擠出機擠出成型得到所需顏色的制品。
實施例7采用聚氯乙烯(PVC)100公斤，復合鉛鹽穩(wěn)定劑4.5公斤，氯化聚乙烯(CPE)5.5公斤，硬脂酸0.3公斤，鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)3.5公斤，硼酸鋅4.5公斤，、三氧化鉬4.5公斤，氫氧化鋁13公斤，輕質(zhì)碳酸鈣10公斤，再加入中絡黃0.2公斤。
將所取的聚氯乙烯(PVC)、復合鉛鹽穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯(CPE)、輕質(zhì)碳酸鈣，在常溫下依次加入高速捏合機中開機攪拌，當溫度上升至75℃時停機，再加入硬脂酸、鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸鋅、三氧化鉬、中絡黃和氫氧化鋁繼續(xù)攪拌，當物料溫度升至120℃時，將物料排入冷攪機中，冷卻至40℃時出料，制成松散狀干混粉料。然后給造粒機加溫，達到設定溫度后保溫30分鐘，再加入制得的干粉混料，調(diào)整造粒機轉(zhuǎn)速進行造粒。最后采用單螺桿擠出機擠出成型得到所需顏色的制品。
權(quán)利要求
1.一種難燃PVC工業(yè)壁板用組合物，其特征在于含有下列組分和含量聚氯乙烯(PVC)100份(重量計)；復合鉛鹽穩(wěn)定劑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)；鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)2～4份(重量)；硼酸鋅3～6份(重量)；三氧化鉬4～6份(重量)；氫氧化鋁12～15份(重量)；輕質(zhì)碳酸鈣8～20份(重量)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的難燃PVC工業(yè)壁板用組合物，其特征在于含有0.1～0.5份(重量)的AC發(fā)泡劑和1～5份(重量)的ACR發(fā)泡調(diào)節(jié)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的難燃PVC工業(yè)壁板用組合物，其特征在于含有21～40份(重量)的輕質(zhì)碳酸鈣和2～12份(重量)的偶聯(lián)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的難燃PVC工業(yè)壁板用組合物，其特征在于加入0.2～0.5份(重量)的UV-系列紫外線吸收劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的難燃PVC工業(yè)壁板用組合物，其特征在于含有1～2份(重量)的鈦白粉，或0.01～0.05份(重量)的酞青藍，或0.05～0.5份(重量)的中絡黃。
6.一種制造難燃PVC工業(yè)壁板用組合物的方法，其特征在于包括以下步驟(1)按照上述配方的重量比稱取各組成分物料。即聚氯乙烯(PVC)100份(重量計)；復合鉛鹽穩(wěn)定劑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)；鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)2～4份(重量)；硼酸鋅3～6份(重量)；三氧化鉬4～6份(重量)；氫氧化鋁12～15份(重量)；輕質(zhì)碳酸鈣8～20份(重量)。(2)先將聚氯乙烯(PVC)、復合鉛鹽穩(wěn)定劑、氯化聚乙烯(CPE)、輕質(zhì)碳酸鈣，在常溫下依次加入高速捏合機中攪拌，當溫度升至65～75℃時停機，再加入硬脂酸、鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)、硼酸鋅、三氧化鉬和氫氧化鋁繼續(xù)攪拌，當物料溫度升至110～115℃時，將物料排入冷攪機中，冷卻至38～45℃時出料，制成松散狀干混粉料。(3)造粒與擠出成型。先給造粒機加溫，達到設定的溫度后保溫30分鐘，再加入干粉混料造粒，并采用單螺桿擠出機擠出成型；或?qū)⒏煞刍炝现苯蛹尤腚p螺桿擠出機擠出成型，得到所需制品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種難燃PVC工業(yè)壁板用組合物,其組成成分包括聚氯乙烯(PVC)、熱穩(wěn)定劑、增塑劑、阻燃劑、潤滑劑和填充劑,經(jīng)過高速捏合、造粒、擠出成型。產(chǎn)品燃燒性能達到GB8624B
文檔編號C08K3/00GK1276393SQ9911225
公開日2000年12月13日 申請日期1999年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月2日
發(fā)明者梁虎, 姚斌, 孔令明, 張亞峰 申請人:兗州礦業(yè)(集團)有限責任公司新世紀集團公司