一種防火阻燃聚氯乙烯複合材料的製作方法

2023-05-30 13:28:26

本發明屬於複合材料技術領域，尤其涉及一種防火阻燃聚氯乙烯複合材料。

背景技術：

聚氯乙烯(pvc)曾是世界上產量最大的通用塑料，應用非常廣泛。在建築材料、工業製品、日用品、地板革、地板磚、人造革、管材、電線電纜、包裝膜、瓶、發泡材料、密封材料、纖維等方面均有廣泛應用。聚氯乙烯在燃燒過程中會釋放出氯化氫和其他有毒氣體，例如二惡英。聚氯乙烯的燃燒分為兩步。先在240℃-340℃燃燒分解出氯化氫氣體和含有雙鍵的二烯烴，然後在400-470℃發生碳的燃燒。目前常用的阻燃劑為滷系阻燃劑，由於其高效的阻燃效果，被廣泛用於阻燃聚合物改性材料中。但是，該類阻燃劑在燃燒時會釋放出大量的有毒有害的氣體，例如滷化氫、二噁英等氣體，造成二次汙染，嚴重危害生命安全和環境安全。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種不採用滷系阻燃劑且具有良好的防火阻燃性能的聚氯乙烯複合材料。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明的防火阻燃聚氯乙烯複合材料，採用以下步驟製備得到：

(1)將秸稈粉碎洗淨加入質量分數為2-4％的氫氧化鈉溶液中，在40-50℃浸泡8-16h後取出洗淨烘乾；

(2)配置濃度為0.5-1.0mol·l-1的alo2-溶液作為前驅體溶液；

(3)將烘乾後的秸稈置於前驅體溶液中真空浸注；

(4)將真空浸注後的秸稈於120-150℃下，在水熱反應釜中恆溫5-10h，冷卻至室溫，取出水洗，真空乾燥粉碎得納米改性秸稈；

(5)稱取100-120份聚氯乙烯、15-25份潤滑劑，加入高混機中高混；

(6)稱取20-30份納米改性秸稈，加入到高混機中高混，繼續加入50-65份增塑劑、3-5份光穩定劑、1-3份抗氧劑，高混，取出備用；

(7)將步驟(6)所得物料加入雙螺杆擠出機中，在120-140℃擠出造粒。

上述所述的防火阻燃聚氯乙烯複合材料，優選的，步驟(1)所述秸稈為玉米秸稈或小麥秸稈。

上述所述的防火阻燃聚氯乙烯複合材料，優選的，步驟(2)所述alo2-溶液為naalo2或kalo2溶液。

上述所述的防火阻燃聚氯乙烯複合材料，優選的，步驟(3)所述真空浸注處理時間為5-8h，真空度0.1mpa。

上述所述的防火阻燃聚氯乙烯複合材料，優選的，步驟(5)所述潤滑劑選自硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、聚丙烯蠟、聚乙烯蠟中的一種或幾種。

上述所述的防火阻燃聚氯乙烯複合材料，優選的，步驟(6)所述光穩定劑為受阻胺類如光穩定劑zx-70。

上述所述的防火阻燃聚氯乙烯複合材料，優選的，步驟(6)所述增塑劑為鄰苯二甲酸酯類如鄰苯二甲酸二正丁酯等。

上述所述的防火阻燃聚氯乙烯複合材料，優選的，步驟(6)所述抗氧劑為抗氧劑1010與抗氧劑168按質量比1:1的複合。

本發明中所述聚氯乙烯為平均聚合度1500-1600的樹脂。

本發明採用納米改性秸稈替代了有毒有害的滷系阻燃劑，同時納米秸稈也可作為無機填料，製得納米秸稈改性聚氯乙烯，其中納米改性秸稈是通過納米氫氧化鋁改性秸稈，由於納米改性秸稈是以納米顆粒狀態分散在聚氯乙烯基體中，其在遇熱分解時會生成氧化物和水蒸氣，水蒸氣衝淡稀釋了可燃性氣體，而氧化物的生成有助於使燃燒中斷，起到了抑制燃燒的作用，生成了保護層覆蓋於聚合物本體表面，隔離火源和氧氣，因此使複合材料具有了良好的阻燃性能，根據gb/t2406標準測試氧指數在30以上，阻燃性能好，且不會產生對環境有害的各類氣體。同時秸稈在我國廣泛存在，每年都會產生大量的秸稈，在改性聚合物應用秸稈是一種變廢為寶的舉措，一方面可以給農民增收，另一方面可以減少秸稈的焚燒對環境造成的汙染。本發明有效利用了農業廢棄物秸稈，使其變廢為寶，創造了新的應用價值。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例所用試劑僅為舉例說明，並不用於限制本發明的保護範圍，本發明其他實施例仍可選擇權利要求範圍內的所有可選試劑。如無特別說明，所述份數均為質量份。

實施例1

(1)將玉米秸稈粉碎洗淨加入質量分數為2％的氫氧化鈉溶液中，在50℃浸泡8h後取出洗淨烘乾；

(2)配置濃度為1.0mol·l-1的naalo2溶液作為前驅體溶液；

(3)將烘乾後的秸稈置於前驅體溶液中真空浸注；

(4)將真空浸注後的秸稈於120℃下，在水熱反應釜中恆溫10h，冷卻至室溫，取出水洗，真空乾燥粉碎得納米改性秸稈；

(5)稱取100份聚氯乙烯、15份潤滑劑，加入高混機中高混；

(6)稱取30份納米改性秸稈，加入到高混機中高混，繼續加入50份增塑劑鄰苯二甲酸二正丁酯、3份光穩定劑zx-70、1份抗氧劑，高混，取出備用；

(7)將步驟(6)所得物料加入雙螺杆擠出機中，在120-140℃擠出造粒。根據gb/t2406標準測試氧指數34，阻燃性能好。

實施例2

(1)將玉米秸稈粉碎洗淨加入質量分數為2％的氫氧化鈉溶液中，在40℃浸泡8h後取出洗淨烘乾；

(2)配置濃度為1.0mol·l-1的naalo2溶液作為前驅體溶液；

(3)將烘乾後的秸稈置於前驅體溶液中真空浸注；

(4)將真空浸注後的秸稈於130℃下，在水熱反應釜中恆溫6h，冷卻至室溫，取出水洗，真空乾燥粉碎得納米改性秸稈；

(5)稱取100份聚氯乙烯、20份潤滑劑，加入高混機中高混；

(6)稱取30份納米改性秸稈，加入到高混機中高混，繼續加入55份增塑劑鄰苯二甲酸二正丁酯、3份光穩定劑zx-70、1份抗氧劑，高混，取出備用；

(7)將步驟(6)所得物料加入雙螺杆擠出機中，在120-140℃擠出造粒。根據gb/t2406標準測試氧指數33，阻燃性能好。

實施例3

(1)將玉米秸稈粉碎洗淨加入質量分數為4％的氫氧化鈉溶液中，在40℃浸泡10h後取出洗淨烘乾；

(2)配置濃度為0.8mol·l-1的naalo2溶液作為前驅體溶液；

(3)將烘乾後的秸稈置於前驅體溶液中真空浸注；

(4)將真空浸注後的秸稈於140℃下，在水熱反應釜中恆溫5h，冷卻至室溫，取出水洗，真空乾燥粉碎得納米改性秸稈；

(5)稱取120份聚氯乙烯、25份潤滑劑，加入高混機中高混；

(6)稱取20份納米改性秸稈，加入到高混機中高混，繼續加入65份增塑劑鄰苯二甲酸二正丁酯、3份光穩定劑zx-70、1份抗氧劑，高混，取出備用；

(7)將步驟(6)所得物料加入雙螺杆擠出機中，在120-140℃擠出造粒。根據gb/t2406標準測試氧指數38，阻燃性能好。

實施例4

(1)將玉米秸稈粉碎洗淨加入質量分數為4％的氫氧化鈉溶液中，在50℃浸泡12h後取出洗淨烘乾；

(2)配置濃度為0.8mol·l-1的naalo2溶液作為前驅體溶液；

(3)將烘乾後的秸稈置於前驅體溶液中真空浸注；

(4)將真空浸注後的秸稈於120℃下，在水熱反應釜中恆溫8h，冷卻至室溫，取出水洗，真空乾燥粉碎得納米改性秸稈；

(5)稱取120份聚氯乙烯、25份潤滑劑，加入高混機中高混；

(6)稱取20份納米改性秸稈，加入到高混機中高混，繼續加入50份增塑劑鄰苯二甲酸二正丁酯、3份光穩定劑zx-70、1份抗氧劑，高混，取出備用；

(7)將步驟(6)所得物料加入雙螺杆擠出機中，在120-140℃擠出造粒。根據gb/t2406標準測試氧指數34，阻燃性能好。