一种阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚氯乙烯电线电缆料及其制备方法，尤其涉及一种阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料及其制备方法，属于新材料技术领域。所述的复合材料包括如下重量份数的组分：聚氯乙烯：80‑120份、金属醋酸盐：1‑6份、纳米填料：5‑10份、磷系阻燃剂：3‑10份、增塑剂：30‑60份、偶联剂：0.2‑3份、稳定剂：5‑10份、润滑剂：1‑8份。所述的金属醋酸盐为醋酸锰、醋酸镍、醋酸铬、醋酸锌中的一种或多种。本发明专利技术的阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料通过合理配伍电缆料的成分，尤其是复配使用金属醋酸盐和磷系阻燃剂，并添加纳米填料，进一步同时有效地提高电缆料的力学性能、阻燃性能、抑烟效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚氯乙烯电线电缆料及其制备方法，尤其涉及一种阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料及其制备方法，属于新材料

技术介绍
聚氯乙烯(PVC)是一种最早实现工业化生产、用途最为广泛的通用塑料之一，已广泛应用于工业、农业及生活的各个领域，如电线电缆、建筑材料、机械设备部件等。PVC根据所加增塑剂量的不同，可以分为软质、硬质和半硬质三类。随着软质PVC的使用率逐年上升，其应用领域越来越广。但是软质PVC因为在加工过程中添加了大量的增塑剂，虽然一定程度提高了PVC的加工性能和可塑性，但是降低了PVC硬度，并严重影响软质PVC的阻燃性能，甚至使之成为易燃材料。此外，软质PVC在燃烧过程中会伴随大量浓烟产生，极易产生二次伤害，严重危害着人们的生命和财产安全，破坏人们赖以生存的绿色环境，这些都大大降低了软质PVC在应用中的安全性。因此，提高软质PVC的阻燃性能与降低燃烧过程的发烟量对软质PVC的应用推广、提高软质PVC产品的安全性具有重要意义。目前应用于软质PVC阻燃改性的材料主要有金属氢氧化物、锑系、锡系、硼系等，但上述种类的阻燃剂总是会存在不足之处。如中国专利(公开号：CN1962746A)公开了含有金属氢氧化物、锌类氧化物的阻燃剂改性聚氯乙烯，尽管该聚氯乙烯组成物通过配伍组合在一定程度上提高了阻燃性和抑烟性，但是所用的阻燃剂占比较高，一方面增加成本，另一方面高含量的阻燃剂必然导致改性聚氯乙烯材料力学性能的下降。关于聚氯乙烯阻燃抑烟技术虽然已经取得了很大效果，但还存在一些不足。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术所存在的问题，提供一种阻燃性好、抑烟性佳且力学性能兼优的阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料。本专利技术的上述目的可通过下列技术方案来实现：一种阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料，该复合材料由以下重量份数的成分组成：聚氯乙烯：80-120份金属醋酸盐：1-6份纳米填料：5-10份磷系阻燃剂：3-10份增塑剂：30-60份偶联剂：0.2-3份稳定剂：5-10份润滑剂：1-8份。本专利技术阻燃软质聚氯乙烯电缆料以聚氯乙烯为基体，复配使用了金属醋酸盐及磷系阻燃剂作阻燃剂，进一步提高电缆料的阻燃性、抑烟效果，同时还添加了纳米填料及各类助剂，通过各组分之间产生的协同作用同时提高电缆料的力学性能。其中，现有技术中聚氯乙烯中作为热稳定剂和反应催化剂会添加极少量的金属醋酸盐(一般0.5份左右)，而本申请中不仅添加有1-6份金属醋酸盐，还复配添加3-10份磷系阻燃剂，两者作为软质聚氯乙烯的阻燃剂，其作用相辅相成，大幅度提高了电缆料的阻燃性能。金属醋酸盐对聚氯乙烯脱除HCl的分解反应具有一定的催化作用，能加快HCl的产生速率，HCl作为一种活泼的自由基捕捉剂，它能使燃烧连锁反应变缓或中断，从而抑制燃烧减。另一方面，金属醋酸盐分解过程中产生的惰性气体CO2，会稀释HCl在燃烧气相产物中的浓度，促进聚氯乙烯分解HCl的反应平衡往右移动，从而产生更多的HCl。同时，释放出的CO2还能够稀释其它助剂热分解产生的可燃气体浓度，从而进一步抑制燃烧。此外金属醋酸盐还具有降低聚氯乙烯发烟量的作用，使得本专利技术软质聚氯乙烯具有更好的抑烟性能。本专利技术纳米填料加入PVC中具有增强、增韧的双重效果，得到的复合材料在力学性能方面有较大的提高，有效改善因添加阻燃剂力学性能有所下降的缺陷。将小分子量的增塑剂引入到PVC分子链中，既能削弱PVC大分子链之间的相互作用，又能起到很好的润滑作用，改善PVC大分子之间的相互缠结作用，从而大大增加PVC分子链段的可移动性，有效改善PVC柔软性。另外，纳米填料对聚氯乙烯材料中增塑剂的溶剂抽出率有着极大的影响。不添加纳米粒子的PVC在增塑剂浸泡24h后增塑剂抽出率为26％左右，而添加了纳米填料后的PVC的增塑剂抽出率大幅度降低，约降低20-35％。其原因在于，纳米粒子在PVC基体中相对稳定的，对增塑剂分子呈现一定的阻挡作用。另外，增塑剂分子结构中的极性键可以被纳米粒子中的不饱和键吸附，从而抑制了增塑剂分子从PVC基体中的迁出。但是经不断试验发现，低含量的纳米填料对抑制增塑剂的溶剂抽出率没有显著作用，只有当纳米填料添加到一定量，才能使抑制增塑剂迁移的作用较显著，增塑剂抽出率降低25-40％，进而提高软质聚氯乙烯电缆料的力学性能。在上述阻燃软质聚氯乙烯电缆料中，作为优选，所述的金属醋酸盐为醋酸锰、醋酸镍、醋酸铬、醋酸锌中的一种或多种。与其他金属醋酸盐相比，上述几种金属醋酸盐室温储存相对比较稳定，价格比较便宜。进一步优选，金属醋酸盐为醋酸锰与醋酸锌的复配物或醋酸锰、醋酸镍、醋酸锌的复配物。将几种金属醋酸盐进行混合复配，金属醋酸盐之间会有较好的协同阻燃抑烟效果。复配的金属醋酸盐与磷系阻燃剂一起具有更优的阻燃效果。再进一步优选，醋酸锰与醋酸锌的质量比为2-3:1。再进一步优选，醋酸锰、醋酸镍、醋酸锌的的质量比为2-3:1:1。在上述阻燃软质聚氯乙烯电缆料中，作为优选，所述的磷系阻燃剂为红磷、三苯基膦酸脂、间苯二酚双膦酸脂、磷酸二甲苯酯中的一种或多种。红磷，在所有磷产品中含磷量最高，用做阻燃剂，阻燃效率极佳。当添加有红磷的聚合物材料燃烧时，因红磷的易燃性首先燃烧，生成可作强吸水剂的五氧化二磷。五氧化二磷快速脱去聚合物中的氢、氧元素，生成偏磷酸、磷酸等衍生物，进一步在聚合物材料表面生成致密的炭层，以固体形态使材料与热和氧隔绝开来，从而阻断材料进一步燃烧。红磷作为一种有效的阻燃剂，与金属醋酸盐复配使用时，产生极大的协同阻燃作用，更大程度提高聚氯乙烯的阻燃效果。而磷酸酯类具有阻燃与增塑双重功能。进一步优选，所述的红磷为经白度化微胶囊化处理后的红磷。因为红磷自身易变酸、易燃烧、粉尘大、暗红色等特点，将其作为阻燃剂在应用领域上会受到一定程度的限制。经白度化微胶囊化处理的红磷克服了自身缺点，可以进一步扩大红磷阻燃剂的应用范围。在上述阻燃软质聚氯乙烯电缆料中，作为优选，所述的纳米填料为纳米碳酸钙或纳米二氧化硅。优选纳米碳酸钙，纳米碳酸钙对PVC强度韧度有良好的增强效果，可明显改善PVC的力学性能，且具有价格低廉、来源广泛和无毒无污染等特点。在上述阻燃软质聚氯乙烯电缆料中，作为优选，所述的增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂、环氧类增塑剂中的一种或多种。增塑剂的作用在于削弱PVC分子间的作用力，增加PVC分子链的移动性以及降低PVC加工的软化温度，从而改善PVC的加工性能及增强制品的柔韧性。本专利技术使用重量份为30-60份的增塑剂，在保证聚氯乙烯复合物材料良好加工性能的同时具有较好的阻燃效果。进一步优选，所述的邻苯二甲酸酯类增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二正丁酯中的一种或多种。进一步优选，所述的环氧类增塑剂为环氧大豆油、环氧硬脂酸辛酯中的一种或两种。更进一步优选，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯与环氧大豆油的质量比为2-3:1。以邻苯二甲酸二辛酯为主增塑剂，选用毒性小、挥发性低、迁移性小的环氧大豆油为辅助增塑剂，复配添加到PVC中，有效缓解聚氯乙烯电缆料的热降解，进而提高电缆料的热稳定性。在上述的阻燃软质聚氯乙烯电缆料中，作为优选，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和叠氮硅烷偶联剂中的一种或多种。这些偶联剂一端与无机物表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料，其特征在于，所述的复合材料包括如下重量份数的组分：聚氯乙烯：80‑120份金属醋酸盐：1‑6份纳米填料：5‑10份磷系阻燃剂：3‑10份增塑剂：30‑60份偶联剂：0.2‑3份稳定剂：5‑10份润滑剂：1‑8份。

【技术特征摘要】
1.一种阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料，其特征在于，所述的复合材料包括如下重量份数的组分：聚氯乙烯：80-120份金属醋酸盐：1-6份纳米填料：5-10份磷系阻燃剂：3-10份增塑剂：30-60份偶联剂：0.2-3份稳定剂：5-10份润滑剂：1-8份。2.根据权利要求1所述的阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料，其特征在于，所述的金属醋酸盐为醋酸锰、醋酸镍、醋酸铬、醋酸锌中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料，其特征在于，所述的金属醋酸盐为醋酸锰与醋酸锌的复配金属醋酸盐，醋酸锰与醋酸锌的质量比2-3:1。4.根据权利要求1或2所述的阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料，其特征在于，所述的金属醋酸盐为醋酸锰、醋酸镍、醋酸锌的复配金属醋酸盐，醋酸锰、醋酸镍、醋酸锌的的质量比2-3:1:1。5.根据权利要求1所述的阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料，其特征在于，所述的纳米填料为纳米碳酸钙或纳米二氧化硅。6.根据权利要求1所述的阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料，其特征在于，所述的磷系阻燃剂为红磷、三苯基膦酸脂、间苯二酚双膦酸脂、磷酸二甲苯酯中的一种或多种。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳，胡建友，刘华，张文阳，
申请(专利权)人：宁波一舟塑胶有限公司，浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33