專利名稱：輕型儲能輝光阻燃抑煙pvc復合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(PVC)被廣泛應用于建筑、車船、家具、裝飾裝修、廣告制作、展覽標牌、 市容環(huán)保、旅游等行業(yè)。用其制得的板材不但具有極好的耐腐蝕性(耐鹽酸、硫酸、硝酸、苛性堿和一般的有機溶劑)，還具有優(yōu)良的電絕緣、保溫、隔熱性能。新型儲能輝光高分子材料產(chǎn)業(yè)在歐美等西方發(fā)達國家是一個正在興起的產(chǎn)業(yè)。應用領(lǐng)域涉及消防、船舶、建筑、交通、鐵路、軍事等領(lǐng)域。目前國外許多大型國際機場、地鐵、 飛機及世界著名建筑等諸多領(lǐng)域，都采用了儲能自輝光高分子材料制作的標志指示產(chǎn)品。 西方多數(shù)國家已經(jīng)通過立法規(guī)定，建筑中必須使用新型環(huán)保高分子輝光產(chǎn)品，歐盟國家也已頒布相應行業(yè)標準。目前在德國法蘭克福機場，法國戴高樂機場，德國電信大樓，歐洲空中客車和美國波音，麥道飛機，英國倫敦地鐵等眾多建筑和產(chǎn)品中新型自發(fā)光高分子材料已得到廣泛應用。但是由于其具備輝光特性，為了得到亮度較高透明性較好的材料而導致其物理性能等其他性能變差，因此隨著儲能新型高分子發(fā)光材料的開發(fā)普及利用，一個圍繞提高發(fā)儲能光材料的各項綜合性能而形成的行業(yè)將逐步形成并發(fā)展壯大。另外，隨著國家對建筑材料領(lǐng)域的阻燃要求逐漸加強，傳統(tǒng)的軟質(zhì)PVC材料不能滿足阻燃抑煙要求，尤其是PVC材料的生煙量大，在常用塑料中名列榜首。在重大消防事故中造成人員傷亡的主要原因是可燃材料在燃燒時釋放的煙和有毒氣體。據(jù)日本和英國統(tǒng)計，死亡于煙和有毒氣體與死亡與火燒的人數(shù)大體相同均為40-50%，美國消防基金會的統(tǒng)計資料表明，所有火災中80%的死亡是由于吸入毒性氣體造成的，而濃煙則是有毒氣體的一個良好載體；另外，濃煙會妨礙火災現(xiàn)場人員的疏散和消防人員的搶救，嚴重威脅到事故現(xiàn)場人員的生命安全。 目前有效的提升材料阻燃抑煙性能的方法為添加阻燃抑煙劑，但是在添加阻燃抑煙材料后，由于分散性相容性等原因使材料各方面性能變差從而影響材料的使用領(lǐng)域?；谏鲜鲈?，制備機械性能良好又能兼具輕質(zhì)、儲能輝光、阻燃抑煙的PVC材料對當今PVC市場有著較為重要的意義，基于在相關(guān)領(lǐng)域該材料具有長期的大量的市場需求，因此，開發(fā)該類產(chǎn)品具有非常好的經(jīng)濟效益，同時也具有良好的社會效益。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料。本發(fā)明提供的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料為雙層復合材料，由儲能輝光層和輕質(zhì)阻燃抑煙層構(gòu)成，
其中，上述儲能輝光層含有的成分及其在儲能輝光層中的重量份數(shù)如下 PVC100，
PVC穩(wěn)定劑1 5，ACR加工助劑 1 6， 潤滑劑1 3，
稀土長余輝發(fā)光粉5 15， DOP20 40 ；
上述輕質(zhì)阻燃抑煙層含有的成分及其在輕質(zhì)阻燃抑煙層中的重量份數(shù)如下
PVC100，
PVC穩(wěn)定劑 1 5，
碳酸鈣5 15，
ACR加工助劑 1 6，
發(fā)泡劑0. 2 2，
氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或其任意比混合物 10 30， 潤滑劑1 3，
發(fā)泡調(diào)節(jié)劑2 8。作為優(yōu)選，上述PVC復合材料由儲能輝光層和輕質(zhì)阻燃抑煙層共擠成型而構(gòu)成， 上述儲能輝光層與輕質(zhì)阻燃抑煙層的厚度比為1:2。作為優(yōu)選，上述儲能輝光層的PVC為SG3型PVC，上述輕質(zhì)阻燃抑煙層的PVC為SG7 型 PVC。作為優(yōu)選，輕質(zhì)阻燃抑煙層的發(fā)泡劑是AC發(fā)泡劑或碳酸氫鈉中的一種或其任意比混合物；上述儲能輝光層和上述輕質(zhì)阻燃抑煙層的PVC穩(wěn)定劑是指鈣鋅穩(wěn)定劑。其中，上述的稀土長余輝發(fā)光粉為硅酸鹽類發(fā)光材料或鋁酸鹽類發(fā)光材料的一種或其混合物；
上述硅酸鹽類發(fā)光材料的化學組成表示式為 (SivzCa) 2MgSi207 EuxLny
其中，Ln為La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、釙、Bi中的一種或多種元素的組合，0彡ζ彡1， 0. 0001 彡 X 彡 0. 2,0. 0001 ^ y ^ 0. 3 ；
上述鋁酸鹽類發(fā)光材料的化學組成表示式為 α M0. β AL2O3. YB203:EuxLny
其中，M為Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一種或多種元素的組合，Ln為Nd、Dy、Ho、Tm、La、 Ce、Er、Pr、Bi中的一種或多種元素的組合，0. 5彡α彡5，0.5彡β彡9，0.0001彡y ^0. 3, 0. 00001 彡 χ 彡 0. 15,0. 00001 彡 y 彡 0. 2。作為優(yōu)選，上述儲能輝光層還含有的成分及其在儲能輝光層的重量份數(shù)如下著色劑0. 5^1 ；CPE重量份數(shù)大于0小于等于5。作為優(yōu)選，上述輕質(zhì)阻燃抑煙層還含有的成分及其在輕質(zhì)阻燃抑煙層中的重量份數(shù)如下著色劑0. 5^1 ；CPE重量份數(shù)大于0且小于等于5 ；DOP重量份數(shù)大于0且小于等于20。本發(fā)明還提供制備上述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料的方法，包括以下步驟
(1)、儲能輝光層粒料的制備取上述量的PVC攪拌升溫至5(T70°C，投入穩(wěn)定劑升溫至7(T90°C，投入潤滑劑、ACR加工助劑、CPE、著色劑、稀土長余輝發(fā)光粉和DOP繼續(xù)攪拌5^20min后冷卻至4(T60°C，然后投入雙螺桿擠出后造粒；
(2)、輕型阻燃抑煙層粒料的制備取上述量的PVC攪拌升溫至5(T70°C，投入穩(wěn)定劑升溫至7(T90°C，投入潤滑劑、ACR加工助劑、CPE、碳酸鈣、著色劑、氫氧化鋁和氫氧化鎂繼續(xù)攪拌3飛min，投入低速混合冷卻機中，加入AC發(fā)泡劑、碳酸氫鈉和發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，攪拌冷卻至 50°C后出料，然后投入雙螺桿擠出后造粒；
(3)、將儲能輝光層的粒料和輕型阻燃抑煙層的粒料分別投入不同的單螺桿擠出機，兩個擠出機通過復合機頭共擠擠出雙層PVC材料，其中上層為儲能輝光層，下層為輕型阻燃抑煙層，后經(jīng)過真空定型、冷卻、牽引、切割、堆放。優(yōu)選地，步驟1)的雙螺桿擠出造粒溫控為一區(qū)120 130°C;二區(qū)130 140°C; 三區(qū)140 150°C ；四區(qū)150 160°C ；機頭140 150°C ；轉(zhuǎn)速為30 60 r /min ；步驟 2)的雙螺桿擠出造粒溫控為一區(qū)110 120°C ；二區(qū)120 130°C ；三區(qū)130 140°C ； 四區(qū)140 150°C ；機頭130 140°C，轉(zhuǎn)速為30 60 r /min。優(yōu)選地，步驟3)中兩擠出機共擠溫控為一區(qū)165 175°C ；二區(qū)175 180°C ； 三區(qū)180 190°C ；四區(qū)180 185°C ；機頭180 185°C，儲能輝光層擠出機轉(zhuǎn)速為 /min，發(fā)泡阻燃抑煙層擠出機轉(zhuǎn)速為45 r /min。本發(fā)明的輕質(zhì)儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，在具備良好的發(fā)光特性的同時， 較單一的PVC發(fā)光材料具有優(yōu)異的力學性能。并且，儲光30min可在暗處持續(xù)發(fā)光10 h， 并可無限次反復儲存能量自行發(fā)光；同時能夠滿足阻燃抑煙的需要，可廣泛應用于建筑、車船、家具、裝飾裝修、廣告制作等領(lǐng)域。本發(fā)明的優(yōu)點(1)節(jié)能環(huán)保；(2)阻燃抑煙；(3)綠色循環(huán)；(4)適用范圍廣。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。本發(fā)明提出的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，采用復合共擠出雙層材料的方式制備，包括儲能輝光層和輕質(zhì)阻燃抑煙層，其中儲能輝光層，是一種軟質(zhì)熱塑性材料。 主要由PVC (優(yōu)選為SG3型)、PVC穩(wěn)定劑、ACR加工助劑、潤滑劑、稀土長余輝發(fā)光粉、D0P、 CPE等組成。各組分在儲能輝光層的質(zhì)量配比如表-1所示
表-1配方組分質(zhì)量配比_
Wl!分I份數(shù)
PVC (聚氯乙烯)_100
PVC穩(wěn)定劑T" 5
ACR (丙烯酸脂共聚物)加工助劑 1 6
潤滑劑_1 3
稀土長余輝發(fā)光粉_5 15
DOP (鄰苯二甲酸二辛酯)丨20 40'
其中，PVC穩(wěn)定劑，用于保證儲能輝光層的穩(wěn)定性，可為現(xiàn)有任意PVC穩(wěn)定劑，優(yōu)選為鈣
鋅穩(wěn)定劑。為了進一步調(diào)節(jié)儲能輝光層的擠出加工性能，儲能輝光層中還可加入重量份數(shù)大于O小于等于5的CPE (氯化聚乙烯)。除此之外，儲能輝光層中還可加入重量份數(shù)0. 5^1的著色劑，用于著色。
其中，稀土長余輝發(fā)光粉為硅酸鹽類發(fā)光材料或鋁酸鹽類發(fā)光材料的一種或其混合物，其中，硅酸鹽類發(fā)光材料的化學組成表示式為
(SivzCa) 2MgSi207 EuxLny
其中，Ln為La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、釙、Bi中的一種或多種元素的組合，0彡ζ彡1， 0. 0001 彡 X 彡 0. 2,0. 0001 彡 y 彡 0. 3。鋁酸鹽類發(fā)光材料的化學組成表示式為 α M0. β AL2O3. YB203:EuxLny
其中M為Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一種或多種元素的組合，Ln為Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、 Er,Pr,Bi 中的一種或多種元素的組合，0. 5 彡 α ^ 5,0. 5 ^ β ^ 9,0. 0001 ^ y ^ 0. 3, 0. 00001 彡 χ 彡 0· 15,0. 00001 彡 y 彡 0· 2。輕質(zhì)阻燃抑煙層是一種硬質(zhì)微發(fā)泡熱塑性材料，主要由PVC(優(yōu)選為SG7)、穩(wěn)定齊U、塑化劑、潤滑劑、D0P、發(fā)泡劑(優(yōu)選為AC發(fā)泡劑或碳酸氫鈉中的一種或其混合物)、CPE、 發(fā)泡調(diào)節(jié)劑、阻燃抑煙劑(氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或其混合物)、填料(碳酸鈣)等組成。各組分在輕質(zhì)阻燃抑煙層的質(zhì)量配比如表-2所示
表-2配方組分質(zhì)量配比_
權(quán)利要求
1.一種輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述PVC復合材料為雙層復合材料，由儲能輝光層和輕質(zhì)阻燃抑煙層構(gòu)成，其中，所述儲能輝光層含有的成分及其在儲能輝光層中的重量份數(shù)如下PVC100，PVC穩(wěn)定劑1 5，ACR加工助劑 1 6，潤滑劑1 3，稀土長余輝發(fā)光粉5 15，DOP20 40 ；所述輕質(zhì)阻燃抑煙層含有的成分及其在輕質(zhì)阻燃抑煙層中的重量份數(shù)如下PVC100，PVC穩(wěn)定劑 1 5，碳酸鈣5 15，ACR加工助劑 1 6，發(fā)泡劑0. 2 2，氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或其任意比混合物 10 30， 潤滑劑1 3，發(fā)泡調(diào)節(jié)劑2 8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述PVC 復合材料由儲能輝光層和輕質(zhì)阻燃抑煙層共擠成型而構(gòu)成，所述儲能輝光層與輕質(zhì)阻燃抑煙層的厚度比為1:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述儲能輝光層的PVC為SG3型PVC，所述輕質(zhì)阻燃抑煙層的PVC為SG7型PVC。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，輕質(zhì)阻燃抑煙層的發(fā)泡劑是AC發(fā)泡劑或碳酸氫鈉中的一種或其任意比混合物；所述儲能輝光層和所述輕質(zhì)阻燃抑煙層的PVC穩(wěn)定劑是指鈣鋅穩(wěn)定劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述的稀土長余輝發(fā)光粉為硅酸鹽類發(fā)光材料或鋁酸鹽類發(fā)光材料的一種或其混合物；所述硅酸鹽類發(fā)光材料的化學組成表示式為 (SivzCa) 2MgSi207 EuxLny其中，Ln為La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、釙、Bi中的一種或多種元素的組合，0彡ζ彡1， 0. 0001 彡 X 彡 0. 2,0. 0001 ^ y ^ 0. 3 ；所述鋁酸鹽類發(fā)光材料的化學組成表示式為 α M0. β AL2O3. YB203:EuxLny其中，M為Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一種或多種元素的組合，Ln為Nd、Dy、Ho、Tm、La、 Ce、Er、Pr、Bi中的一種或多種元素的組合，0. 5彡α彡5，0.5彡β彡9，0.0001彡y ^0. 3, 0. 00001 彡 χ 彡 0. 15,0. 00001 彡 y 彡 0. 2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述儲能輝光層還含有的成分及其在儲能輝光層的重量份數(shù)如下著色劑0.5 1;CPE重量份數(shù)大于0小于等于5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述輕質(zhì)阻燃抑煙層還含有的成分及其在輕質(zhì)阻燃抑煙層中的重量份數(shù)如下著色劑0. 5^1 ；CPE 重量份數(shù)大于0且小于等于5 ；DOP重量份數(shù)大于0小于等于20。
8.制備權(quán)利要求廣7任一項所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟(1 )、儲能輝光層粒料的制備取所述量的PVC攪拌升溫至5(T70°C，投入PVC穩(wěn)定劑升溫至7(T90°C，投入潤滑劑、ACR加工助劑、CPE、著色劑、稀土長余輝發(fā)光粉和DOP繼續(xù)攪拌 5^20min后冷卻至4(T60°C，然后投入雙螺桿擠出后造粒；(2)、輕型阻燃抑煙層粒料的制備取所述量的PVC攪拌升溫至5(T70°C，投入PVC穩(wěn)定劑升溫至7(T90°C，投入潤滑劑、ACR加工助劑、CPE、碳酸鈣、著色劑以及氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或其任意比混合物，繼續(xù)攪拌3 5min，投入低速混合冷卻機中，加入發(fā)泡劑和發(fā)泡調(diào)節(jié)劑，攪拌冷卻至50°C后出料，然后投入雙螺桿擠出后造粒；(3)、將儲能輝光層的粒料和輕型阻燃抑煙層的粒料分別投入不同的單螺桿擠出機，兩個擠出機通過復合機頭共擠擠出雙層PVC材料，其中上層為儲能輝光層，下層為輕型阻燃抑煙層，后經(jīng)過真空定型、冷卻、牽引、切割、堆放。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟1)的雙螺桿擠出造粒溫控為一區(qū) 120 130°C ；二區(qū)130 140°C ；三區(qū)140 150°C ；四區(qū)150 160°C ；機頭140 1500C ；轉(zhuǎn)速為30 60r /min ；步驟2)的雙螺桿擠出造粒溫控為一區(qū)110 120°C ；二區(qū) 120 130°C ；三區(qū)130 140°C ；四區(qū)140 150°C ；機頭130 140°C，轉(zhuǎn)速為 30 60r /min。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟3)中兩擠出機共擠溫控為一區(qū) 165 175°C ；二區(qū)175 180°C ；三區(qū)180 190°C ；四區(qū)180 185°C ；機頭180 185°C，儲能輝光層擠出機轉(zhuǎn)速為35r /min，發(fā)泡阻燃抑煙層擠出機轉(zhuǎn)速為45 r /min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，為雙層復合材料，由儲能輝光層和輕質(zhì)阻燃抑煙層構(gòu)成，儲能輝光層含有的成分及其在儲能輝光層中的重量份數(shù)如下PVC100，PVC穩(wěn)定劑1～5，ACR加工助劑1～6，潤滑劑1～3，稀土長余輝發(fā)光粉5～15，DOP20～40；輕質(zhì)阻燃抑煙層含有的成分及其在輕質(zhì)阻燃抑煙層中的重量份數(shù)如下PVC100，PVC穩(wěn)定劑1～5，碳酸鈣5～15，ACR加工助劑1～6，發(fā)泡劑0.2～2，氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或其任意比混合物10～30，潤滑劑1～3，發(fā)泡調(diào)節(jié)劑2～8。本發(fā)明的PVC復合材料儲光30min在暗處持續(xù)發(fā)光10h；能夠滿足阻燃抑煙的需要。
文檔編號C08J9/10GK102501527SQ20111036115
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者包昀鑫, 周玉生, 孫加亮, 董滿祥 申請人:億利資源集團有限公司