一种凹凸棒石基复合多功能粉体及其制备方法和在PVC复合材料中的应用技术

本发明专利技术公开了一种凹凸棒石基复合多功能粉体，该凹凸棒石基复合多功能粉体主要由凹凸棒石和三氧化二锑组成，其特点在于：所述凹凸棒石基复合多功能粉体含3

【技术实现步骤摘要】
一种凹凸棒石基复合多功能粉体及其制备方法和在PVC复合材料中的应用


[0001]本专利技术属于高分子复合材料领域，具体涉及一种凹凸棒石基复合多功能粉体，以及该粉体的制备方法和在PVC复合材料中的应用。

技术介绍

[0002]聚氯乙烯（PVC）是氯碱工业中主要的产品之一，作为一种基础化工原料，由于其具有优异的耐化学腐蚀性、电绝缘性、低成本和可塑性好等性能优势，被广泛使用在建材、电子、医药包装等领域，具有非常广泛的应用前景。由于PVC自身韧性的不足而通常用邻苯二甲酸二辛脂作为增塑剂来增强其复合材料的韧性，但随着增塑剂的加入大大增加了PVC复合材料的可燃性且伴随有大量的浓烟黑烟产生。因此，我们需要寻找一种在不影响其力学和阻燃性能条件下，降低其发烟量的助剂来满足上述条件。
[0003]素有“千土之王，万用之王”等美誉的凹凸棒石(ATP)又称为坡缕石(Palygorskite)或称为坡缕缟石，在矿物学上隶属于海泡石族且伴随为海泡石、云母、蒙脱石及少量碳酸盐杂质黏土中的一种, 其理想的化学分子式为Mg5Si8O
20
(OH)2(OH2)4·
4H2O。天然多功能黏土矿物ATP的晶体结构表明，Mg
2+
和Al
3+
在八面体配位下连接了两个硅四面体带从而形成了大量的自由纳米通道，具有优异的吸附性能。受自然条件的影响，不同产地的凹凸棒石成分差异较大，从而影响到其使用性能。
[0004]三氧化二锑作为一种高效无机多功能阻燃增效剂，通常和含卤素的PVC材料同时使用从而达到协同阻燃的效果。但单独使用三氧化二锑时，三氧化二锑的用量过大会导致原材料成本的上涨，且阻燃和抑烟功能不能达到最佳效果。
[0005]现有的高分子材料助剂里面直接选用凹凸棒石复配三氧化二锑的方法较为常见，但效果仍有待提高。
[0006]有关3
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氨基丙烷
‑1‑
磷酸（CAS号13138
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33
‑
5）的报道较少，且未见有关将其用于高分子材料抑烟的报道。

技术实现思路

[0007]为了改善现有凹凸棒石/三氧化二锑复合粉体的性能，本专利技术提供一种凹凸棒石基复合多功能粉体。
[0008]本专利技术还提供一种制备上述凹凸棒石基复合多功能粉体的方法，以及上述凹凸棒石基复合多功能粉体在PVC复合材料中的应用。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种凹凸棒石基复合多功能粉体，主要由凹凸棒石和三氧化二锑组成，其特点在于：所述凹凸棒石基复合多功能粉体含3
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氨基丙烷
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磷酸，所述3
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氨基丙烷
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磷酸的含量为所述凹凸棒石重量的0.5~3%。
[0010]优选地，所述凹凸棒石与所述三氧化二锑的重量比为1:9~9:1。
[0011]更优选地，所述凹凸棒石与所述三氧化二锑的重量比为3:7~5:5。
[0012]优选地，所述凹凸棒石基复合多功能粉体的粒度在2500目以上。
[0013]优选地，所述凹凸棒石中的MgO/SiO2质量比为0.18~0.22，MgO含量为8~15wt%；更优选地，MgO/SiO2质量比为0.2~0.21，MgO含量为9~10wt%。
[0014]优选地，所述凹凸棒石还含8~12wt%的Al2O3，13~16wt%的CaO，8~12wt%的Fe2O3，2~3wt%的K2O，1.5~2wt%的TiO2。
[0015]更优选地，所述凹凸棒石含10~11wt%的Al2O3，14~15wt%的CaO，11~12wt%的Fe2O3，2~3wt%的K2O，1.5~2wt%的TiO2，0.8~0.9wt%的P2O5。
[0016]上述的凹凸棒石基复合多功能粉体的制备方法，包括：将凹凸棒石、3
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氨基丙烷
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磷酸和三氧化二锑混合研磨。
[0017]优选地，凹凸棒石先与3
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氨基丙烷
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磷酸混合研磨，再与三氧化二锑混合研磨。
[0018]优选地，所述研磨为湿法研磨。
[0019]更优选地，湿法研磨时，水的用量为凹凸棒石重量的20%。
[0020]优选地，研磨后，干燥，粉碎至2500目以上。
[0021]一种PVC复合材料，包括100重量份的PVC和2~3重量份的如上所述的凹凸棒石基复合多功能粉体。
[0022]优选地，还包括30~50重量份的重质碳酸钙，10~15重量份的增塑剂，2~5重量份的稳定剂，2~5重量份的硼酸锌，0.2~1重量份的硬脂酸。
[0023]一种凹凸棒石和三氧化二锑的组合物，其特点在于，所述凹凸棒石中的MgO/SiO2质量比为0.18~0.22，MgO含量为8~15wt%。
[0024]优选地，MgO/SiO2质量比为0.2~0.21，MgO含量为9~10wt%。
[0025]优选地，所述凹凸棒石还含8~12wt%的Al2O3，13~16wt%的CaO，8~12wt%的Fe2O3，2~3wt%的K2O，1.5~2wt%的TiO2。
[0026]优选地，所述凹凸棒石与所述三氧化二锑的重量比为1:9~9:1；更优选地，所述凹凸棒石与所述三氧化二锑的重量比为3:7~5:5。
[0027]有益效果与现有技术相比，本专利技术的凹凸棒石基复合多功能粉体制备过程简单，能更好的提升高分子材料抑烟阻燃性能。
附图说明
[0028]图1为本专利技术凹凸棒石基复合多功能粉体的扫描电镜图。从图中可以看出三氧化二锑负载于凹凸棒石表面，形成了玉米棒状结构。
具体实施方式
[0029]以下结合优选实施例及附图对本专利技术做进一步详细说明。
[0030]本专利技术所用安徽明光、甘肃临泽、江苏盱眙三产地的凹凸棒石化学成分分析结果如下表（XRF分析）：
实施例1分别选用安徽明光、甘肃临泽、江苏盱眙的凹凸棒石，将不同产地的凹凸棒石原矿粉碎后球磨过筛，取200～500目粉体。将不同产地的凹凸棒石与市售三氧化二锑按照3:7的重量比例进行物理混合，超细粉碎至2500目以上，取2.5份，按照表1配方与PVC等原料密炼共混（190℃）、硫化压片（200℃）制得PVC复合材料。所测试PVC复合材料的阻燃抑烟性能及力学性能如表2所示。
[0031]表1 PVC复合材料配方(重量份数)表2 PVC复合材料性能由表2的测试结果可以看出，江苏盱眙凹凸棒石的性能最佳。
[0032]根据表2筛选出性能最佳的凹凸棒石产地为江苏盱眙，基于此选用盱眙凹凸棒石与市售三氧化二锑按照1～10份的重量比例进行物理混合，超细粉碎至2500目以上，按照表3配方与PVC等原料密炼共混、硫化压片制得PVC复合材料，测试PVC复合材料的阻燃抑烟性能及力学性能，结果如表4所示。
[0033]表3 PVC复合材料配方(重量份数)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凹凸棒石基复合多功能粉体，主要由凹凸棒石和三氧化二锑组成，其特征在于：所述凹凸棒石基复合多功能粉体含3
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氨基丙烷
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磷酸，所述3
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氨基丙烷
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磷酸的含量为所述凹凸棒石重量的0.5~3%。2.根据权利要求1所述的凹凸棒石基复合多功能粉体，其特征在于：所述凹凸棒石与所述三氧化二锑的重量比为1:9~9:1；优选地，所述凹凸棒石与所述三氧化二锑的重量比为3:7~5:5。3.根据权利要求1所述的凹凸棒石基复合多功能粉体，其特征在于：所述凹凸棒石基复合多功能粉体的粒度在2500目以上。4.根据权利要求1所述的凹凸棒石基复合多功能粉体，其特征在于：所述凹凸棒石中的MgO/SiO2质量比为0.18~0.22，MgO含量为8~15wt%；更优选地，MgO/SiO2质量比为0.2~0.21，MgO含量为9~10wt%;优选地，所述凹凸棒石还含8~12wt%的Al2O3，13~16wt%的CaO，8~12wt%的Fe2O3，2~3wt%的K2O，1.5~2wt%的TiO2。5.权利要求1至4任一所述的凹凸棒石基复合多功能粉体的制备方法，包括：将凹凸棒石、3
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氨基丙烷
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磷酸和三氧化二锑混合研磨；优选地，凹凸棒石先与3
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【专利技术属性】
技术研发人员：张哲，杜育峰，丰鹏，解云朋，姜景誉，徐文波，
申请(专利权)人：西北师范大学西北师范大学白银师科创新研究院，
类型：发明
国别省市：