專利名稱：一種阻燃pvc泡沫塑料板用組合物及其制品與制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種保溫材料，具體涉及一種阻燃PVC泡沫塑料板用組合物及其制品 與制備方法，可用于建筑外墻保溫和交通工具的保溫、隔熱及防震。
背景技術：
為了緩解能源緊缺的壓力，推廣節(jié)能建筑是被世界各國所重視的節(jié)約能源措施之 一。在建筑中，外圍結構是直接接觸自然界的，受外界影響最大，其能量損耗也最為明顯，所 以建筑外圍結構保溫成為建筑節(jié)能中最常用及最有效的方法。目前，我國建筑外墻保溫所用材料主要有聚苯乙烯(PQ、聚氨酯(PU)和酚醛泡沫 (PF)等有機材料，以及巖棉、玻璃棉等無機材料。無機保溫材料(如纖維保溫材料有粉塵 和細小纖維)既污染空氣又易滋生細菌，對人身健康易造成危害。有機保溫材料在燃燒時 受熱分解，與空氣發(fā)生強烈的氧化反應，所產生的自由基又產生連續(xù)的鏈鎖反應。燃燒的同 時產生大量有毒黑煙，熏人嗆人。據(jù)有關調查結果顯示，在高層建筑火災中造成死亡和受傷 的人員中，有80% 85%是因火災現(xiàn)場的濃煙和毒氣所致。例如，PS保溫材料在燃燒時會 釋放大量黑煙，使人窒息而死；PU保溫材料燃燒時會產生劇毒氣體HCN，空氣中僅含6. Sppm 的HCN氣體就可使人在幾秒內死亡。因此，只有杜絕了易燃、危險的保溫材料在建筑外墻上 使用，才能從源頭上遏制重大火災事故的發(fā)生。酚醛泡沫PF，雖然低毒、難燃，但剪切強度不 高，易碎、表面易掉渣，要做許多改進工作?；谏鲜鲈?，本發(fā)明將聚氯乙烯制成泡沫塑料用作建筑外墻保溫和交通工具的 保溫和防震，阻燃和抑煙是需要同時考慮的因素，同時還需要具有強度高和比重輕等特點。 由于聚氯乙烯本身具有一定的阻燃性，其氧指數(shù)大于42%，通常聚氯乙烯本身不會燃燒， 但是其分解溫度低、熔體強度低，因此若將聚氯乙烯制成泡沫塑料，必須加入增塑劑和穩(wěn)定 劑，否則難以加工成型。但是，通常使用的增塑劑大多易燃，如丙烯酸酯類共聚物(ACR)的 氧指數(shù)就只有17%，因此還需添加大量的阻燃劑。而大多數(shù)阻燃劑都價格昂貴，抑煙效果 并不理想，并且這些助劑的添加使得聚氯乙烯泡沫塑料的比重很難做到0. 5g/cm3以下。例 如中國專利99112256公開的一種難燃PVC工業(yè)壁板，以PVC和CPE為樹脂、以DOP為增塑 齊U、以MoO3為穩(wěn)定劑，以硼酸鋅和氫氧化鋁為阻燃劑，并添加其他潤滑劑和填充劑，經過高 速捏合、造粒、擠出成型制成。該專利中未提及發(fā)泡技術，并且所得制品的密度高達0. 65 1.20g/cm3。又如任智文等的“煤礦用阻燃抗靜電聚氯乙烯板材的研制”(甘肅科技，2008， 37(3) :41-42)，采用在PVC、CPE和ACR中摻加碳粉等導電材料，以防靜電積聚；將制得的板 材替代木板用于礦井中，其中也沒有提及發(fā)泡技術。中國專利CN101081M0“一種寬幅木塑 發(fā)泡門和板材的制造方法”，其中涉及的材料包括PVC、CPE和ACR以及木粉和AC發(fā)泡劑，采 用模料混合、顆粒制造，擠出板材經冷卻、真空定型制成木塑發(fā)泡門。該專利中使用了大量 的木粉，沒有提及該木塑發(fā)泡門的阻燃等級和產品的比重，并且其公開的擠出和口模的工 藝條件從理論上看難以成材。如上所述，將聚氯乙烯制成泡沫塑料保溫材料，需要在解決其發(fā)泡技術的同時，實現(xiàn)其阻燃性和抑煙性，并同時需保持其一定的強度和較輕的密度。而目前已有文獻和現(xiàn)有 技術中均未見可解決這些技術問題的相關報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服以上現(xiàn)有技術的不足，提供一種阻燃PVC泡沫塑料板用組 合物及其制品。所制得的阻燃PVC泡沫塑料板具有離火即熄、不會延燃滴落、燃燒時基本不 產生黑煙并且比重較輕等特點；此外，該泡沫塑料板還具有一定的強度，不會掉渣、收縮率 低。為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種阻燃PVC泡沫塑料板用組合物，包括如下重量份的組分
聚氯乙烯100
聚丙烯酸酯共聚物 5 25 氯化聚乙烯0 30
氯化聚氯乙烯 0 30 阻燃抑煙劑20 70
樹脂熔體補強劑 5 15
增塑劑1 5;其中，氯化聚乙烯和氯化聚氯乙烯不同時為0。所述聚氯乙烯(PVC)，優(yōu)選型號為SG-700或SG-800的聚氯乙烯。所述氯化聚乙 烯(CPE)優(yōu)選型號135A或135B的氯化聚乙烯。所述氯化聚氯乙烯(CPVC)優(yōu)選含氯量為 80wt%的氯化聚氯乙烯。所述聚丙烯酸酯共聚物(ACR)是甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯和其它單體的共聚 物，其分子量為200萬-300萬，優(yōu)選型號為530的聚丙烯酸酯共聚物。優(yōu)選的，以100重量 份的聚氯乙烯為基準，所述聚丙烯酸酯共聚物的用量為10 20重量份。本發(fā)明在PVC中 添加分子量很高的ACR，可以改善PVC的熔融性能和熔體強度，有利于PVC的發(fā)泡；若選用 分子量很低的ACR，則一方面PVC發(fā)泡后的強度低，另一方面，發(fā)泡產生的泡孔不夠細小均 勻，閉孔率低。另外，在PVC中添加的CPE和/或CPVC可以調節(jié)體系的阻燃性。優(yōu)選的，以100重量份的聚氯乙烯為基準，所述增塑劑的用量為1 5重量份。所 述增塑劑選自環(huán)氧大豆油或磷酸酯中的一種。當增塑劑選用環(huán)氧大豆油時，以100重量份 的聚氯乙烯為基準，所述環(huán)氧大豆油的用量為1 3重量份；當增塑劑選用磷酸酯時，以 100重量份的聚氯乙烯為基準，所述磷酸酯的用量為1 5重量份，優(yōu)選為3 5重量份。較佳的，所述增塑劑選用環(huán)氧大豆油，優(yōu)選其型號為E50。較佳的，所述磷酸酯為三苯基磷酸酯(TPP)、三(β-氯乙基)磷酸酯(TCEP)和三(1，3_二氯丙基)磷酸酯(TDCPP)中的一種或多種。本發(fā)明在上述組合物中添加的磷酸酯， 在燃燒過程中會生成聚偏磷酸；由于聚偏磷酸揮發(fā)性低，會覆蓋于聚合物的表面，并具其有 極強吸水性，使聚合物脫水成炭化層，隔絕空氣，阻止進一步燃燒。優(yōu)選的，以100重量份的聚氯乙烯為基準，所述阻燃抑煙劑的用量為50 70重量份。較佳的，所述阻燃抑煙劑選自氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鉬或氧化銻中的一種或多 種的復合；優(yōu)選為氫氧化鋁和氫氧化鎂中的一種或兩種的復合；進一步優(yōu)選為氫氧化鋁。 本發(fā)明在上述組合物中添加的Al (OH)3和Mg(OH)2,受熱分解產生的水分可以降低熱量，并 降低燃燒速度，起到阻燃作用，同時Al (OH) 3和Mg (OH) 2可與PVC分解產生的HCl氣體反應， 起到抑煙作用。優(yōu)選的，以100重量份的聚氯乙烯為基準，所述樹脂熔體補強劑的用量為10 15
重量份。較佳的，所述樹脂熔體補強劑為無機晶須化合物，選自鈦酸鉀晶須、石膏纖維和硅 石灰中的一種或兩種的復合；優(yōu)選為石膏纖維。所述無機晶須化合物的長徑比大于20 1。 由于這些無機晶須化合物具有較大的晶須長徑比(如有些晶須的長徑比高達80 1)，有利 于增加樹脂熔體強度和泡孔的尺寸穩(wěn)定性，使得發(fā)泡產生的泡孔細小、均勻，也可以增加產 品的力學強度。進一步的，上述阻燃PVC泡沫塑料板用組合物中還可以包括其它添加劑，如還包 括發(fā)泡劑、潤滑劑或穩(wěn)定劑中的一種或多種。較佳的，所述發(fā)泡劑選自碳酸氫鈉、偶氮二甲酰胺(AC)或其組合，且以100重量份 的聚氯乙烯為基準，發(fā)泡劑的用量為2. 5 4重量份。較佳的，所述潤滑劑選自硬脂酸鋇、硬脂酸鈣、硬脂酸或氧化聚乙烯(OPE)中的一 種或多種，且以100重量份的聚氯乙烯為基準，潤滑劑的用量為2-4. 8重量份。較佳的，所述穩(wěn)定劑選自三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛或其組合，且以100重量 份的聚氯乙烯為基準，穩(wěn)定劑的用量為3 7重量份。本發(fā)明還進一步公開了由上述組合物所制成的阻燃PVC泡沫塑料保溫板。較佳的，所述阻燃PVC泡沫塑料保溫板由雙螺桿擠出法制成。所述雙螺桿擠出法 包括以下步驟1)將阻燃抑煙劑、增塑劑和樹脂熔體補強劑于80 90°C攪拌均勻；再加入聚氯乙 烯、氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯和丙烯酸酯類共聚物，于110 120°C攪拌均勻；最后加入發(fā) 泡劑、潤滑劑和穩(wěn)定劑，混合均勻；2)將步驟1)所得物料由喂料螺桿注入雙螺桿擠出機，經雙螺桿擠出機擠出的發(fā) 泡材料經成型、定型后，再截切，得到阻燃PVC泡沫塑料保溫板成品。較佳的，步驟2)中，所述雙螺桿擠出機的各區(qū)段溫度為一區(qū)140°C，二區(qū)150°C， 三區(qū) 150°C，四區(qū) 165°C，五區(qū) 180°C，口模 170°C。本發(fā)明所制得的上述PVC阻燃泡沫塑料保溫板，經上海市建筑材料及構件質量監(jiān) 督檢驗站和火災科學國家實驗室(合肥，中國科大)檢測按GB/TM06. 1-2008《塑料用氧 指數(shù)法測定燃燒行為》”檢測，其氧指數(shù)可達41.9(標準≥32)；按GB/T8607-2007《建筑材 料燃燒或分解的煙密度試驗方法》測試，煙密度等級≤34(標準≤ 7 ；按GB/T8333-2008《硬質泡沫塑料燃燒性能試驗方法垂直燃燒法》檢測，其平均燃燒時間< IOs (標準< 30s)， 平均燃燒高度彡80mm (標準彡250mm)，熱釋放速率小于83. 7W/g (標準小于250W/g)，導熱 系數(shù)達0. 047ff/m · K。各項性能參數(shù)均大大高于國家標準，符合GB/T86M-1997的Bl級要 求，達到UL-94的V-O級標準。
具體實施例方式下面結合實施例進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明，而非 限制本發(fā)明的范圍。下列各實施例中的阻燃PVC泡沫塑料保溫板的制備方法如下將阻燃抑煙劑、增塑劑和樹脂熔體補強劑于80°C高速攪拌均勻；再加入聚氯乙 烯、氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯和丙烯酸酯類共聚物，于110°c高速攪拌lOmin，再慢速攪 拌，加入發(fā)泡劑、潤滑劑和穩(wěn)定劑，攪拌10-20min ；將上述物料由喂料螺桿注入雙螺桿擠出 機，雙螺桿擠出機的各區(qū)段溫度為一區(qū)140°C，二區(qū)150°C，三區(qū)150°C，四區(qū)165°C，五區(qū) 180°C, 口模170°C ；出口模的發(fā)泡料經成型、定型后，再截切、包裝，得到阻燃PVC泡沫塑料 保溫板成品。實施例1阻燃PVC泡沫塑料板用組合物配方如下
PVC (型號 800)
CPE (型號 135A)
ACR (型號 530)
Al(OH)3
硅灰石
Sb2O3
TPP
AC
NaHCO3
三鹽基硫酸鉛 硬脂酸鋇 硬脂酸鈣 硬脂酸 氧化聚乙烯
100重量份
30重量份 10重量份 50重量份 15重量份 3重量份 3重量份 0.7重量份
2.1重量份
7重量份 1重量份 0.6重量份 0.5重量份
0.5重量份。 將該組合物按上述方法制成泡沫塑料保溫板后，經檢測產品阻燃性好，燃燒時產 生黑煙較少。
實施例2阻燃PVC泡沫塑料板用組合物配方如下
PVC (型號 800)100重量份CPE (型號 135A)30 ]重量份ACR (型號 530)10 ]重量份Al(OH)370 ]重量份石膏纖維15 ]重量份TDCPP3重量份AC1重量份NaHCO33重量份三鹽基硫酸鉛7重量份硬脂酸鋇1重量份硬脂酸鈣0.6重量份硬脂酸0.5重量份氧化聚乙烯0.5重量份。將該組合物按上述方法制成泡沫塑料保溫板后，經檢測產品阻燃性好，離火即熄， 沒有黑煙，只有少量青煙黃煙。在噴燈下熱失重最少(6%/30s)。實施例3阻燃PVC泡沫塑料板用組合物配方如下
PVC (型號700)100重量份CPE (型號 135A)30 藍量份ACR (型號 530)20 藍量份Al(OH)360 藍量份TPP3Si量份硅灰石15 藍量份ACISi量份NaHCO33Si量份三鹽基硫酸鉛7Si量份硬脂酸鋇ISi量份硬脂酸鈣0.6重量份硬脂酸0.5重量份氧化聚乙烯0.5重量份。將該組合物按上述方法制成泡沫塑料保溫板后，經檢測產品阻燃性好，離火即熄， 沒有黑煙。在噴燈下熱失重較少(7%/30s)。實施例4阻燃PVC泡沫塑料板用組合物配方如下
PVC (型號 800) CPVE (含氯量 80wt%) ACR (型號 530)
100重量份
10重量份 10重量份 60重量份 5重量份 10重量份 1重量份 3重量份 3重量份 1重量份 0.6重量份 0.5重量份 0.5重量份。 將該組合物按上述方法制成泡沫塑料保溫板后，經檢測產品阻燃性好，離火即熄， 沒有黑煙。在噴燈下熱失重較少(7%/30s)。
Al(OH)3 TCEP
鈦酸鉀晶須 AC
NaHCO3
二鹽基亞磷酸鉛 硬脂酸鋇 硬脂酸鈣 硬脂酸 氧化聚乙烯
實施例5阻燃PVC泡沫塑料板用組合物配方如下
PVC (型號 800)100重量份CPE (型號 135A)10 ]重量份ACR (型號 530)20 ]重量份Al(OH)360 ]重量份環(huán)氧大豆油(E50)2.7重量份硅灰石15 ]重量份AC1重量份NaHCO33重量份三鹽基硫酸鉛5重量份硬脂酸鋇1重量份硬脂酸鈣0.6重量份硬脂酸0.5重量份氧化聚乙烯0.5重量份。將該組合物按上述方法制成泡沫塑料保溫板后，經檢測產品阻燃性好，離火即熄， 有黑煙。在噴燈下熱失重較少(8%/30s)。實施例6阻燃PVC泡沫塑料板用組合物配方如下
PVC (型號 700) CPE (型號 135A) ACR (型號 530) Al(OH)3 TTP 硅灰石 AC
100重量份
20重量份 10重量份 60重量份 3重量份
15重量份 1重量份NaHCO33重量份
三鹽基硫酸鉛 重量份
硬脂酸鋇1重量份
硬脂酸鈣0.6重量份
硬脂酸0.5重量份
氧化聚乙烯0.5重量份。將該組合物按上述方法制成泡沫塑料保溫板后，經檢測產品阻燃性好，離火即熄， 沒有黑煙。在噴燈下熱失重較少(7%/30s)。上述實施例所制得產品，按GB/TM06. 1-2008塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為》”檢 測，其氧指數(shù)可達41. 9 ；按GB/T8607-2007《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗方法》測 試，煙密度等級< ；34 ；按GB/T8333-2008《硬質泡沫塑料燃燒性能試驗方法垂直燃燒法》檢 測，其平均燃燒時間彡10s，平均燃燒高度彡80mm，熱釋放速率小于83. 7W/g，導熱系數(shù)達 0. 047ff/m ·Κ。各項性能參數(shù)均大大高于國家標準，符合GB/T86M-1997的Bl級要求，達到 UL-94的V-O級標準。對比例1阻燃PVC泡沫塑料板用組合物配方如下
PVC (型號 800)100重量份CPE (型號 135Α)30 ]重量份ACR (型號 530)10 ]重量份Mg(OH)350 ]重量份Sb2O33重量份Zn3(PO4)210 ]重量份AC0.7重量份NaHCO32.1重量份三鹽基硫酸鉛7重量份硬脂酸鋇1重量份硬脂酸鈣0.6重量份硬脂酸0.5重量份
氧化聚乙烯0.5重量份。將該組合物按上述方法制成泡沫塑料保溫板后，經檢測產品阻燃性尚可，離火即 熄，但黑煙較多。對比例2
阻燃PVC泡沫塑料板用組合物配方如下
PVC (型號 800)100重量份ACR (型號 530)20 1■量份CaCO353 1■量份環(huán)氧大豆油(型號E50)2.7重量份AC0.7重量份NaHCO32.1重量份三鹽基硫酸鉛7重量份硬脂酸鋇1重量份硬脂酸鈣0.6重量份硬脂酸0.5重量份氧化聚乙烯0.5重量份。 將該組合物按上述方法制成泡沫塑料保溫板后，經檢測產品阻燃性不好，離火還 可燃燒10s，黑煙很多。
權利要求
1.一種阻燃PVC泡沫塑料板用組合物，包括如下重量份的組分聚氯乙烯100聚丙烯酸酯共聚物5 25氯化聚乙烯0 30氯化聚氯乙烯0 30阻燃抑煙劑20 70樹脂熔體補強劑5 15增塑劑1 5;其中，氯化聚乙烯和氯化聚氯乙烯不同時為0。
2.如權利要求1所述的阻燃PVC泡沫塑料板用組合物，其特征在于，所述聚丙烯酸酯共 聚物的分子量為200萬-300萬。
3.如權利要求1所述的阻燃PVC泡沫塑料板用組合物，其特征在于，所述增塑劑選自環(huán) 氧大豆油或磷酸酯中的一種。
4.如權利要求3所述的阻燃PVC泡沫塑料板用組合物，其特征在于，所述磷酸酯選自三 苯基磷酸酯、三(β-氯乙基)磷酸酯和三(1，3_ 二氯丙基)磷酸酯中的一種或多種。
5.如權利要求1所述的阻燃PVC泡沫塑料板用組合物，其特征在于，所述阻燃抑煙劑選 自氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鉬或氧化銻中的一種或多種的復合。
6.如權利要求1所述的阻燃PVC泡沫塑料板用組合物，其特征在于，所述樹脂熔體補強 劑為無機晶須化合物，選自鈦酸鉀晶須、石膏纖維和硅石灰中的一種或兩種的復合。
7.如權利要求1-6中任一所述的阻燃PVC泡沫塑料板用組合物，其特征在于，還包括發(fā) 泡劑、潤滑劑或穩(wěn)定劑中的一種或多種。
8.如權利要求7所述的阻燃PVC泡沫塑料板用組合物，其特征在于所述發(fā)泡劑選自碳酸氫鈉、偶氮二甲酰胺或其組合，且以100重量份的聚氯乙烯為基 準，發(fā)泡劑的用量為2. 5 4重量份；所述潤滑劑選自硬脂酸鋇、硬脂酸鈣、硬脂酸或氧化聚乙烯中的一種或多種，且以100 重量份的聚氯乙烯為基準，潤滑劑的用量為2 4. 8重量份；所述穩(wěn)定劑選自三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛或其組合，且以100重量份的聚氯乙 烯為基準，穩(wěn)定劑的用量為3 7重量份。
9.一種阻燃PVC泡沫塑料保溫板，由權利要求1-8中任一所述的阻燃PVC泡沫塑料板 用組合物經雙螺桿擠出法制得。
10.如權利要求9所述的阻燃PVC泡沫塑料保溫板，其特征在于，所述雙螺桿擠出法包 括以下步驟1)將阻燃抑煙劑、增塑劑和樹脂熔體補強劑于80 90°C攪拌均勻；再加入聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯和丙烯酸酯類共聚物，于110 120°C攪拌均勻；最后加入發(fā)泡 劑、潤滑劑和穩(wěn)定劑，混合均勻；2)將步驟1)所得物料由喂料螺桿注入雙螺桿擠出機，經雙螺桿擠出機擠出的發(fā)泡材 料經成型、定型后，再截切，得到阻燃PVC泡沫塑料保溫板成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻燃PVC泡沫塑料板用組合物以及由雙螺桿擠出法生產的阻燃PVC泡沫塑料板。其成分包括如下重量份的組分聚氯乙烯100，聚丙烯酸酯共聚物5～25，氯化聚乙烯0～30，氯化聚氯乙烯0～30，阻燃抑煙劑20～70，增塑劑0～5；另外還包括樹脂熔體補強劑及發(fā)泡劑、潤滑劑或穩(wěn)定劑等添加劑。由此生產的阻燃PVC泡沫塑料板，經上海市建筑材料及構件質量監(jiān)督檢驗站和火災科學國家實驗室(合肥，中國科大)檢測氧指數(shù)≥32，煙密度等級≤75，平均燃燒時間≤30s，熱釋放速率＜250W/g，導熱系數(shù)達0.047W/m K，符合GB/T8624-1997的B1級要求，達到UL-94的V-0級標準。
文檔編號C08L23/28GK102127275SQ201110063188
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月16日 優(yōu)先權日2011年3月16日
發(fā)明者李葰, 涂育, 王元康, 裘建華, 黃心毅 申請人:上海元琦能源科技發(fā)展有限公司