一種防滴落阻燃pvc-u管及其製備方法
2023-05-15 17:52:41
一種防滴落阻燃pvc-u管及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種防滴落阻燃PVC-U管及其製備方法，所述PVC-U管按重量份數由以下原料組成：聚氯乙烯樹脂100份、膨脹型阻燃劑1～20份、抗衝改性劑0.5～6份、熱穩定劑0.5～6份、加工助劑0.5～3份、潤滑劑0.5～4份、顏料0.01～5份、碳酸鈣1～40份。本發明製備得到的管材的火焰傳播等級≤25，發煙等級≤70，與現有阻燃PVC-U管材相比有顯著提高；同時管材的性能符合GB/T10002.1或GB/T5836.1的要求。本發明將膨脹型阻燃劑應用在PVC-U管中，各項性能符合標準要求，適用於給排水管路，穿線管的鋪設。
【專利說明】 —種防滴落阻燃PVC-U管及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及PVC管道領域，尤其涉及一種防滴落阻燃PVC-U管及其製備方法。
【背景技術】
[0002]聚氯乙烯(PVC)因其良好的化學穩定性，難燃自熄性，耐腐蝕，耐磨損等優點被廣泛的應用於建築材料、絕緣材料、PVC管等領域，是目前使用最廣泛的通用塑料之一。但是PVC塑料燃燒時產生的濃菸具有刺激性氣味並含有有毒氣體，會產生嚴重危害，因此提高PVC產品的防火性能具有重要意義。PVC管燃燒過程一方面是PVC管著火處的燃燒，同時燃燒過程中PVC材料的滴落以及火勢沿管道的蔓延更加劇了火災的危害。目前應用的PVC管的阻燃技術主要還是降低PVC管著火點的燃燒危害，對如何降低火災沿管道的蔓延的研究很少。
[0003]膨脹型阻燃劑主要由酸源、碳源以及氣源三種組分組成，其中酸源受熱釋放無機酸、催化碳源成炭；氣源在燃燒過程中提供不燃氣體，為炭層膨脹提供動力同時稀釋可燃氣體。膨脹型阻燃劑主要應用於纖維和織物中，其作用方式主要為兩種:一種是將阻燃劑配製成整理液，通過塗布等方式整理到織物表面，天然纖維大多採用此方法；二是將膨脹型阻燃劑作為一種共聚單體加入到聚合物中，這種方式大多用於合成纖維的阻燃。目前尚未有研究將膨脹型阻燃劑應用在PVC-U管中用於提高管的阻燃抑煙性能。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種防滴落阻燃PVC-U管，本發明通過引入膨脹型阻燃劑，使得含有該阻燃劑的PVC-U管在受熱燃燒能及時的封堵住管道口從而阻止火勢沿管道口蔓延，同時還能夠防止PVC-U管在燃燒過程中的滴落現象。
[0005]本發明的另一目的在於提供上述防滴落阻燃PVC-U管的製備方法。
[0006]本發明的目的是通過如下技術方案予以實現的:
本發明的另一目的在於提供上述膨脹型阻燃劑在防滴落阻燃PVC-U管中的應用。
[0007]—種防滴落阻燃PVC-U管，所述PVC-U管按重量份數由以下原料組成:
聚氯乙烯樹脂100份；
膨脹型阻燃劑I?20份；
抗衝改性劑0.5?6份；
熱穩定劑0.5?6份；
加工助劑0.5?3份；
潤滑劑0.5?4份；
顏料0.01?5份；
碳酸韓I?40份；
其中，所述膨脹型阻燃劑中的碳源:酸源:氣源的質量比為2?5:0.5?2.5:0.5?
1.5。
[0008]在本發明中，發明人發現將應用於織物和纖維的膨脹型阻燃劑應用在PVC-U管中時，能達到防滴落的作用，含有此阻燃劑的PVC-U管在受熱燃燒時，表層能生成一層均勻的炭質泡沫層，該炭層在凝聚相能起到隔熱、隔氧、抑煙和防止熔滴，尤其該膨脹炭層能夠凝結封堵管道口，防止火勢沿著管道口蔓延，起到了良好的阻燃效果。現有技術中報導膨脹型阻燃劑與基體樹脂的相容性較差，這對PVC-U管的力學性能、靜液壓性能等影響較大，發明人經過多次嘗試之後，發現當採用偶聯劑對膨脹型阻燃劑進行表面改性後得到的膨脹型阻燃劑能夠與聚氯乙烯樹脂很好的相容，從而改善PVC-U管的力學性能和靜液壓性能。
[0009]進一步優選地，所述偶聯劑為矽烷偶聯劑或矽烷偶聯劑。
[0010]優選地，所述膨脹型阻燃劑的碳源為季戊四醇、澱粉的一種或兩種；所述酸源為聚磷酸銨、磷酸銨鎂、蜜胺磷酸鹽的一種或幾種；所述氣源為三聚氰胺、三聚氰胺磷酸鹽中的一種或兩種。上述特定的膨脹型阻燃劑在經過偶聯劑表面改性然後添加到PVC-U管的配方中後，製備得到的PVC-U管在受熱燃燒能及時的封堵住管道口從而阻止火勢沿管道口蔓延，同時還能夠防止管燃燒過程中的滴落。
[0011]優選地，所述抗衝改性劑為ACR (核-殼型丙烯酸酯類抗衝改性劑)以及MBS (甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯共聚物)類抗衝改性劑中的一種或幾種。
[0012]優選地，所述熱穩定劑為有機錫穩定劑以及鈣鋅複合穩定劑中的一種或幾種。
[0013]優選地，所述加工助劑為丙烯酸類加工助劑。
[0014]優選地，所述潤滑劑為氯化石蠟。
[0015]優選地,所述顏料為鈦白粉。
[0016]上述防滴落阻燃PVC-U管的製備方法，具體包括如下步驟:
51:將上述份數的原料混合後，用高速熱混料機分散，待溫度達到80?140°C時排入冷混料機中攪拌，待溫度降至30?70°C時停止攪拌，備用；
52:將步驟SI中分散好的物料加入雙螺杆擠出機塑化，模塑成型；
其中，雙螺杆擠出機為錐形雙螺杆擠出機，機筒的溫度設為140?190°C，模塑成型溫度設定為150?220°C。
[0017]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
本發明通過加入膨脹型阻燃劑，在該膨脹型阻燃劑的作用下，製備得到的PVC-U管遇火不僅具有良好的抑煙效果，而且會在表面膨脹出一層緻密的炭層，尤其在管道口附近會凝結封堵住管道口，從而防止火勢沿著管道口蔓延，製備得到的PVC-U管阻燃性能優異，相比於現有技術中單方面降低PVC-U管著火點的阻燃技術有顯著不同；本發明製備得到的管材的火焰傳播等級<25，發煙等級<70，與現有阻燃PVC-U管材相比有顯著提高；同時管材的性能符合GB/T 10002.1或GB/T 5836.1的要求。本發明將膨脹型阻燃劑應用在PVC-U管中，各項性能符合標準要求，適用於給排水管路、穿線管的鋪設。
【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。除非特別說明，實施例中所涉及的材料、方法均為本領域常用的材料和方法。
[0019]實施例1
一種防滴落阻燃PVC-U管配方為:PVC樹脂100份，鈣鋅複合穩定劑3份，加工助劑PA411.5份，ACR抗衝改性劑3份，矽烷偶聯劑改性膨脹型阻燃劑16份(季戊四醇:聚磷酸銨:三聚氰胺為5:2:1)，氯化石蠟1.5份，鈦白粉0.8份，碳酸鈣30份。將上述各組分按質量份配好後，放入高速熱混料機中分散攪拌，攪拌溫度設定在115°C ;然後排入冷混料機中攪拌冷卻，溫度降至45°C後將料排入料鬥經雙螺杆擠出機擠出模塑成型；其中雙螺杆擠出機機筒的溫度分別設定為170°C、165°C，模塑成型溫度分別設定為170°C、185°C。
[0020]將所得到的PVC-U 管按 GB/T 10002.1、GB/T 5836.1 和 CAN/ULC-S102.2-10 標準進行測試，PVC-U管的綜合性能符合GB/T 10002.1或GB/T 5836.1的要求，同時經檢驗本實施例產品遇火能軟化膨脹並很好的封堵住管道口，防止了火勢的蔓延，且PVC-U管的火焰傳播等級為16，發煙等級為70，在保證管綜合性能的同時具有良好的阻燃抑煙效果。
[0021]實施例2
一種防滴落阻燃PVC-U管配方為:PVC樹脂100份，有機錫穩定劑2份，加工助劑PA411.5份，ACR抗衝改性劑3份，鈦酸酯偶聯劑改性膨脹型阻燃劑13.5份(季戊四醇:聚磷酸銨:三聚氰胺為9:3:1.5)，氯化石蠟1.5份，鈦白粉0.8份，碳酸鈣25份。將上述各組分按質量份配好後，放入高速熱混料機中分散攪拌，攪拌溫度設定在115°C ;然後排入冷混料機中攪拌冷卻，溫度降至40°C後將料排入料鬥經雙螺杆擠出機擠出模塑成型，雙螺杆擠出機機筒的溫度分別設定為170°C、165°C，模塑成型溫度分別設定為170°C、180°C。
[0022]將所得到的PVC-U 管按 GB/T 10002.1、GB/T 5836.1 和 CAN/ULC-S102.2-10 標準進行測試，PVC-U管的綜合性能符合GB/T 10002.1或GB/T 5836.1要求，同時經檢驗本實施例產品遇火能軟化膨脹並很好的封堵住管道口，防止了火勢的蔓延，且PVC-U管的火焰傳播等級為18，發煙等級為65，在保證PVC-U管綜合性能的同時具有良好的阻燃抑煙效果。
[0023]實施例3
一種防滴落阻燃PVC-U管配方為:PVC樹脂100份，有機錫穩定劑1.5份，加工助劑PA41I份，ACR抗衝改性劑2份，矽烷偶聯劑改性膨脹型阻燃劑20份(季戊四醇:聚磷酸銨:三聚氰胺為12:5:3)，氯化石蠟1.5份，鈦白粉0.9份，碳酸鈣20份。將上述各組分按質量份配好後，放入高速熱混料機中分散攪拌，攪拌溫度設定在115°C ;然後排入冷混料機中攪拌冷卻，溫度降至45°C後將料排入料鬥經雙螺杆擠出機擠出模塑成型，雙螺杆擠出機機筒的溫度分別設定為170°C、165°C，模塑成型溫度分別設定為170°C、190°C。
[0024]將所得到的PVC-U 管按 GB/T 10002.1、GB/T 5836.1 和 CAN/ULC-S102.2-10 標準進行測試，PVC-U管綜合性能符合GB/T 10002.1或GB/T 5836.1要求，同時經檢驗本實施例產品遇火能軟化膨脹並很好的封堵住管道口，防止了火勢的蔓延，且PVC-U管的火焰傳播等級為15，發煙等級為68，在保證PVC-U管綜合性能的同時具有良好的阻燃抑煙效果。
[0025]對照例I
一種防滴落阻燃PVC-U管配方為:PVC樹脂100份，鈣鋅複合穩定劑3份，加工助劑PA41 1.5份，ACR抗衝改性劑3份，氫氧化鋁10份，氯化石蠟1.5份，鈦白粉0.8份，碳酸鈣30份。將上述各組分按質量份配好後，放入高速熱混料機中分散攪拌，攪拌溫度設定在115°C ;然後排入冷混料機中攪拌冷卻，溫度降至45°C後將料排入料鬥經雙螺杆擠出機擠出模塑成型；其中雙螺杆擠出機機筒的溫度分別設定為170°C、165°C，模塑成型溫度分別設定為 170°C、185°C。
[0026]將所得到的PVC-U 管按 GB/T 10002.1、GB/T 5836.1 和 CAN/ULC-S102.2-10 標準進行測試，PVC-U管綜合性能符合GB/T 10002.1或GB/T 5836.1要求。然而本實施例產品遇火會滴落，同時煙會沿著管道擴散，PVC-U管的火焰傳播等級為20，發煙等級為165。
[0027]對照例2
一種防滴落阻燃PVC-U管配方為:PVC樹脂100份，有機錫穩定劑2份，加工助劑PA41
1.5份，ACR抗衝改性劑3份，八鑰酸銨12.5份，氯化石蠟1.5份，鈦白粉0.8份，碳酸鈣25份。將上述各組分按質量份配好後，放入高速熱混料機中分散攪拌，攪拌溫度設定在115°C;然後排入冷混料機中攪拌冷卻，溫度降至40°C後將料排入料鬥經雙螺杆擠出機擠出模塑成型，雙螺杆擠出機機筒的溫度分別設定為170°C、165 V，模塑成型溫度分別設定為170°C、180。。。
[0028]將所得到的PVC-U 管按 GB/T 10002.1、GB/T 5836.1 和 CAN/ULC-S102.2-10 標準進行測試，PVC-U管綜合性能符合GB/T 10002.1或GB/T 5836.1要求。然而本實施例產品遇火會滴落，同時煙會沿著管道擴散，PVC-U管的火焰傳播等級為30，發煙等級為90。
【權利要求】
1.一種防滴落阻燃PVC-U管，其特徵在於，所述PVC-U管按重量份數由以下原料組成: 聚氯乙烯樹脂100份； 膨脹型阻燃劑I?20份； 抗衝改性劑0.5?6份； 熱穩定劑0.5?6份； 加工助劑0.5?3份； 潤滑劑0.5?4份； 顏料0.01?5份； 碳酸韓I?40份； 其中，所述膨脹型阻燃劑中碳源:酸源:氣源的質量比為2?5:0.5?2.5:0.5?1.5。
2.根據權利要求1所述的防滴落阻燃PVC-U管，其特徵在於，所述膨脹型阻燃劑經過偶聯劑表面改性；所述偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑或矽烷偶聯劑。
3.根據權利要求1所述的防滴落阻燃PVC-U管，其特徵在於，所述膨脹型阻燃劑的碳源為季戊四醇、澱粉的一種或兩種；所述酸源為聚磷酸銨、磷酸銨鎂、蜜胺磷酸鹽的一種或幾種；所述氣源為三聚氰胺、三聚氰胺磷酸鹽中的一種或兩種。
4.根據權利要求1所述的防滴落阻燃PVC-U管，其特徵在於，所述抗衝改性劑為ACR以及MBS類抗衝改性劑中的一種或幾種。
5.根據權利要求1所述的防滴落阻燃PVC-U管，其特徵在於，所述熱穩定劑為有機錫穩定劑以及鈣鋅複合穩定劑中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的防滴落阻燃PVC-U管，其特徵在於，所述加工助劑為丙烯酸類加工助劑。
7.根據權利要求1所述的防滴落阻燃PVC-U管，其特徵在於，所述潤滑劑為氯化石蠟。
8.根據權利要求1所述的防滴落阻燃PVC-U管，其特徵在於，所述顏料為鈦白粉。
9.權利要求1至8任一權利要求所述的防滴落阻燃PVC-U管的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: 51:將上述份數的原料混合後，用高速熱混料機分散，待溫度達到80?140°C時排入冷混料機中攪拌，待溫度降至30?70°C時停止攪拌，備用； 52:將步驟SI中分散好的物料加入雙螺杆擠出機塑化，模塑成型； 其中，雙螺杆擠出機為錐形雙螺杆擠出機，機筒的溫度設為140?190°C，模塑成型溫度設定為150?220°C。
10.膨脹型阻燃劑在防滴落阻燃PVC-U管中的應用，其特徵在於，所述膨脹型阻燃劑中的碳源:酸源:氣源的質量比為2?5:0.5?2.5:0.5?1.5。
【文檔編號】C08L27/06GK104356546SQ201410619198
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月6日 優先權日:2014年11月6日
【發明者】李統一, 周平 申請人:南京聯塑科技實業有限公司