一种耐热阻燃聚氯乙烯电缆料制造技术

本发明专利技术公开了一种耐热阻燃聚氯乙烯电缆料，该聚氯乙烯电缆料包含一种新型的阻燃剂，该阻燃剂的制备方法是先由氯化石蜡和对羟基苯甲酸反应制备含羧基氯化石蜡，再由含羧基氯化石蜡经酰化得含酰氯氯化石蜡，然后再与三(2‑羟乙基)异氰尿酸酯发生酯化反应得到含羟基异氰尿酸酯改性的的氯化石蜡，最后再与四溴苯酐反应得到新型阻燃剂，该阻燃剂用于制备耐热阻燃聚氯乙烯电缆料可以保证材料除具有良好的力学性能、加工性能外及良好的耐高温性能外，还具有非常好的高难燃性能，而且成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种耐热阻燃聚氯乙烯电缆料
本专利技术涉及一种耐热阻燃聚氯乙烯电缆料，属于耐热阻燃高分子材料

技术介绍
PVC电缆料是一种以聚氯乙烯树脂为主体，加入各种助剂及填料等经混合、造粒而得的一种塑料粒子，其主要用于电线电缆的外层皮履，具有较好的机械性能和电绝缘性能。目前，市面上已有很多种PVC电缆料，但是现有的这些电缆料大多力学性能或耐燃性能不佳，只能用在一些普通场合，对于一些要求较高的场合，则无法使用。氯化石蜡是一种传统的聚氯乙烯辅助添加剂，具有低挥发性、阻燃、电绝缘性良好、价格低廉等特点。但是阻燃效果一般，使用时需要通过其它阻燃剂复配提高阻燃效果，阻碍了其广泛应用。
技术实现思路
针对现有技术中的氯化石蜡存在的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种阻燃效能高的应用于PVC电缆料的含溴异氰尿酸酯改性的氯化石蜡阻燃剂。其物理化学性能稳定，耐热性好，与高分子材料相容性好，而且具有增塑和成炭防滴落作用，可克服现有技术中的不足。本专利技术的另一个目的是在于提供一种应用于PVC电缆料的原料来源广、操作简单、反应条件温和制备所述含溴异氰尿酸酯改性的氯化石蜡阻燃剂的方法。一种耐热阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述耐热阻燃聚氯乙烯电缆料由PVC树脂、钙锌稳定剂、氢氧化镁、三氧化二锑、硬脂酸钙、阻燃剂加工而成；所述阻燃剂具有式(I)所示结构：其中，式(I)中，R1、R2、R3、R4为氯化石蜡链段。本专利技术还提供了所述的阻燃剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：<br>步骤(1)：制备含羧基的氯化石蜡将氯化石蜡溶解于丁酮中，加入一定量的对羟基苯甲酸和碳酸钾，在氮气保护下，加热反应得到含羧基的氯化石蜡；步骤(2)：制备含酰氯的氯化石蜡将步骤(1)所得的含羧基的氯化石蜡加入到反应釜中，在反应釜中滴加过量的三氯化磷，反应得到含酰氯的氯化石蜡；步骤(3)：制备含羟基异氰尿酸酯改性的氯化石蜡将步骤(2)制得含酰氯的氯化石蜡缓慢滴加到三(2-羟乙基)异氰尿酸酯与缚酸剂三乙胺的混合体系中进行酯化反应，含酰氯的氯化石蜡与三(2-羟乙基)异氰尿酸酯的摩尔比为2～2.2:1，反应得到含二元羟基异氰尿酸酯改性的氯化石蜡；步骤(4)：制备阻燃剂将步骤(3)制得的含羟基异氰尿酸酯改性的氯化石蜡，四溴苯酐与适量带水剂甲苯或环己烷加入到反应釜中，再加入质量分数为反应物的总质量1～5％的对甲苯磺酸，在搅拌下升温至150℃～220℃，反应3～6h，产物经干燥后得到阻燃剂。本专利技术的阻燃剂的制备方法还包括以下优选方案：优选的方案中步骤(1)中氯化石蜡与对羟基苯甲酸在55-80℃的温度下反应10～30h制得含有羧基的氯化石蜡。优选的方案中步骤(2)中含羧基氯化石蜡与过量的三氯化磷在50～70℃的温度下反应4～6h制得含酰氯的氯化石蜡。优选的方案中步骤(3)中酯化反应的反应条件是先在冰水浴中将含酰氯的氯化石蜡缓慢滴加到三(2-羟乙基)异氰尿酸酯与缚酸剂的混合液中反应，滴加完成后，继续在冰水浴中反应2～4h。优选的方案中步骤(4)中含羟基异氰尿酸酯改性的氯化石蜡与四溴苯酐的反应摩尔比为2:1。本专利技术的有益效果：本专利技术首次以异氰尿酸酯作为桥链将传统的氯化石蜡与四溴苯酐连接合成了一种新型的阻燃剂，这种支化的氯化石蜡分子中同时嵌入了氮、溴和氯三种优异的阻燃元素，三种元素协同从不同的阻燃机理产生协同增效作用，从而可表现出更高的阻燃效能，用于制备耐热阻燃聚氯乙烯电缆料可以保证材料除具有良好的力学性能、加工性能外及良好的耐高温性能外，还具有非常好的高难燃性能，而且成本低廉。附图说明图1为实施例3制得的阻燃剂的红外图。图1：2920cm-1和2850cm-1分别为亚甲基和甲基的伸缩振动吸收峰，1470cm-1和1370cm-1为甲基的弯曲振动吸收峰，1745cm-1是酯基中C＝O的伸缩振动吸收峰，1690cm-1和1420cm-1是异氰尿酸酯中C＝O的伸缩振动吸收峰，1150cm-1处是C-N单键的伸缩振动峰，1230cm-1和1050cm-1是C-O-C醚键的特征吸收峰，710cm-1处是C-Cl键的伸缩振动峰，560cm-1处是C-Br键的伸缩振动峰。具体实施方式以下实施例旨在进一步说明本专利技术的内容，而不是限制本专利技术的保护范围。实施例1(1)含羧基的氯化石蜡42的制备：取20g氯化石蜡42溶解于200mL丙酮中，搅拌溶解后加入20g对羟基苯甲酸和30g碳酸钾，在氮气保护下，55℃反应30h。反应结束后，用盐酸调节pH至3.0，然后用乙醇萃取，产物在100℃下真空干燥5h，得到含羧基的氯化石蜡42。(2)含酰氯的氯化石蜡42的制备：反应釜中加入70mol含羧基的氯化石蜡42，滴加85mol三氯化磷，搅拌升温至50℃，反应6h，冷却至室温，静置分层得到含酰氯的氯化石蜡42。(3)异氰尿酸酯改性氯化石蜡42的制备：反应釜中加入100mol三(2-羟乙基)异氰尿酸酯和适量的缚酸剂无水三乙胺，反应釜中通入氮气，在0℃下滴加含有203mol含酰氯的氯化石蜡42的二氯甲烷溶液，滴加完后，反应物在0℃下反应2h，反应产物经4％的碳酸氢钠溶液洗涤至PH＝7后转移至乙酸乙酯中萃取分离，有机相经蒸馏水洗涤后用无水氯化钙干燥，干燥8h后减压过滤，滤液经蒸馏除去溶剂后得到异氰尿酸酯改性氯化石蜡42。(4)阻燃剂的制备：反应釜中加入100mol步骤(3)制得的含羟基异氰尿酸酯改性氯化石蜡42，50mol四溴苯酐，适量带水剂甲苯或环己烷以及质量分数为反应物的总质量1～5％的对甲苯磺酸，在搅拌下升温至150℃，反应6h，产物经干燥后得到阻燃剂F1。(5)耐热阻燃聚氯乙烯电缆料的制备：将100份PVC树脂，2份钙锌稳定剂，8份氢氧化镁，5份三氧化二锑，2份硬脂酸钙，35份阻燃剂F1投入到混合机中，在110℃的条件下混合搅拌均匀，得到混合料，然后将混合料送入双螺杆挤出机，在150℃的条件下挤出造粒，得到PVC电缆料。实施例2(1)含羧基的氯化石蜡52的制备：取20g氯化石蜡52溶解于200mL丙酮中，搅拌溶解后加入20g对羟基苯甲酸和30g碳酸钾，在氮气保护下，80℃反应10h。反应结束后，用盐酸调节pH至3.0，然后用乙醇萃取，产物在100℃下真空干燥5h，得到含羧基的氯化石蜡52。(2)含酰氯的氯化石蜡52的制备：反应釜中加入70mol含羧基的氯化石蜡52，滴加85mol三氯化磷，搅拌升温至70℃，反应4h，冷却至室温，静置分层得到含酰氯的氯化石蜡52。(3)异氰尿酸酯改性氯化石蜡52的制备：反应釜中加入100mol三(2-羟乙基)异氰尿酸酯和适量的缚酸剂无水三乙胺，反应釜中通入氮气，在0℃下滴加含有202mol含酰氯的氯化石蜡52的二氯甲烷溶液，滴加完后，反应物在0℃下反应4h，反应产物经4％的碳酸氢钠溶液洗涤至PH＝7后转移至乙酸乙酯中萃取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述耐热阻燃聚氯乙烯电缆料由PVC树脂、钙锌稳定剂、氢氧化镁、三氧化二锑、硬脂酸钙、阻燃剂加工而成；所述阻燃剂具有式(I)所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种耐热阻燃聚氯乙烯电缆料，其特征在于，所述耐热阻燃聚氯乙烯电缆料由PVC树脂、钙锌稳定剂、氢氧化镁、三氧化二锑、硬脂酸钙、阻燃剂加工而成；所述阻燃剂具有式(I)所示结构：



其中，式(I)中，R1、R2、R3、R4为氯化石蜡链段。


2.一种阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：制备含羧基的氯化石蜡
将氯化石蜡溶解于丁酮中，加入一定量的对羟基苯甲酸和碳酸钾，在氮气保护下，加热反应得到含羧基的氯化石蜡；
步骤(2)：制备含酰氯的氯化石蜡
将步骤(1)所得的含羧基的氯化石蜡加入到反应釜中，在反应釜中滴加过量的三氯化磷，反应得到含酰氯的氯化石蜡；
步骤(3)：制备含羟基异氰尿酸酯改性的氯化石蜡
将步骤(2)制得含酰氯的氯化石蜡缓慢滴加到三(2-羟乙基)异氰尿酸酯与缚酸剂三乙胺的混合体系中进行酯化反应，含酰氯的氯化石蜡与三(2-羟乙基)异氰尿酸酯的摩尔比为2～2.2:1，反应得到含二元羟基异氰尿酸酯改性的氯化石蜡；
步骤(4)：制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐松波，
申请(专利权)人：徐松波，
类型：发明
国别省市：陕西;61