一种轻型聚氯乙烯材料、制备方法及其在软电线护套中的应用与流程

本发明涉及聚氯乙烯材料，特别涉及一种轻型聚氯乙烯材料、制备方法及其在软电线护套中的应用。

背景技术：

1、聚氯乙烯（polyvinylchloride, pvc）是含氯聚合物，是使用最广泛的塑料之一，其价格低廉，具有优良的耐腐蚀性、电绝缘性，尤其是具有耐燃自熄性，使聚氯乙烯已广泛地应用于电缆料的生产，在电线电缆绝缘保护材料中长期占有重要地位，广泛用于各类电线电缆绝缘与护层材料。聚氯乙烯加工过程中通常需要使用增塑剂来调节产品的硬度，增塑剂通过减弱聚合物链之间的偶极键合作用，增加分子链的运动自由度，从而获得软质聚氯乙烯材料。易燃的增塑剂的引入会使得聚氯乙烯的热稳定性和阻燃性下降，同时燃烧过程中会产生大量黑烟。因此，提高软质聚氯乙烯的阻燃性能与降低燃烧过程的发烟量对其应用推广、安全性具有重要意义。

2、传统的，用于软质聚氯乙烯的阻燃材料有属氢氧化物、锑系、锡系、硼系等，这些阻燃材料往往存在添加量大、不够环保、需要联用等不足。面对阻燃标准以及环保意识的增强，亟须构建高效的阻燃材料。例如cn106380740a公开了一种阻燃软质聚氯乙烯电线电缆料及其制备方法，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。此电缆料使用金属醋酸盐和磷系阻燃剂，并添加纳米填料，能够有效地提高电缆料的力学性能、阻燃性能、抑烟效果，但其阻燃剂的成分较为复杂，需要多种物质复配才能有较好的阻燃效果。cn114672112a公开了一种阻燃柔性聚氯乙烯塑料及其制备方法，阻燃柔性聚氯乙烯塑料包括：聚氯乙烯树脂80~100份、阻燃剂15～20份、抗氧剂0.1~0.5份、增塑剂30~50份、稳定剂3~7份、填充料10~20份、其他助剂0~5份，其中阻燃剂包括丁腈橡胶接枝氢氧化镁形成的混合物。此柔性聚氯乙烯塑料不仅阻燃性能表现优异，而且柔性较好，但需要在丁腈橡胶接枝氢氧化镁，此结构稳定性值得商榷。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的问题，本发明提供了一种轻型聚氯乙烯材料，以质量份计包括，

2、聚氯乙烯树脂80~120份、阻燃剂15~25份、增塑剂30~60份、稳定剂2~10份、润滑剂1~5份、填料10~30份；

3、所述阻燃剂为改性柠檬酸盐修饰聚磷酸铵，其制备方法包括，

4、将柠檬酸盐、聚磷酸铵溶解于乙醇水溶液进行反应，结束后去除多余的乙醇水溶液得到柠檬酸盐修饰聚磷酸铵；

5、将柠檬酸盐修饰聚磷酸铵、三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰胺分散于n,n-二甲基甲酰胺中进行反应，结束后去除多余的n,n-二甲基甲酰胺，得到改性柠檬酸盐修饰聚磷酸铵。

6、聚磷酸铵可以随着温度的升高不断脱水，生成大量磷酸、多磷酸和偏磷酸，它们能与碳化剂反应形成稳定的碳层结构。然而聚磷酸铵在聚氯乙烯中的相容性差且分散性低。同时，聚磷酸铵作为酸源和气源，还需要添加额外的成碳试剂。柠檬酸盐带有羟基和羧基结构，在高温下能够脱水并释放二氧化碳，同时生产残留物氧化锌和碳酸锌，形成肿胀和连续的碳层结构。柠檬酸盐可以与聚磷酸铵进行离子交换反应形成复合物，可以提升聚磷酸铵与聚氯乙烯基体的相容性，同时柠檬酸盐修饰聚磷酸铵即可构成膨胀型阻燃剂。然而，柠檬酸盐修饰聚磷酸铵的耐水性较差，这使得制备的聚氯乙烯材料的长期力学性能不稳定，此外柠檬酸盐修饰聚磷酸铵添加量较高时才能够取得较好的阻燃性能。因此，对柠檬酸盐修饰聚磷酸铵进行改性处理。

7、采用原位胶合的方式，根据微粒聚集效应，利用柠檬酸盐修饰聚磷酸铵表面丰富的官能团与三烯丙基异氰脲酸酯进行反应，同时根据三烯丙基异氰脲酸酯的羰基与三聚氰胺的胺基进行加成反应，形成稳定的膨胀型阻燃剂复合结构。此外，在反应中引入镍元素有利于在燃烧时形成稳定碳层，进一步提升阻燃性能。

8、进一步地，所述柠檬酸盐、聚磷酸铵和乙醇水溶液的质量比为1~2：2~5：15~30；

9、所述柠檬酸盐为柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钙、柠檬酸镁、柠檬酸锌中的至少一种；

10、所述乙醇水溶液的质量浓度为50%~80%。

11、进一步地，所述柠檬酸盐修饰聚磷酸铵、三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰胺和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为5~10：15~25：1~2：50~60。

12、进一步地，在柠檬酸盐修饰聚磷酸铵、三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰胺分散于n,n-二甲基甲酰胺后，还加入占三聚氰胺质量0.2~0.5倍的可溶性镍盐。

13、进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲二辛酯、癸二酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、对苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯中的至少一种。

14、进一步地，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、铅盐类稳定剂中的至少一种。

15、进一步地，所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯、液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸锌中的至少一种。

16、进一步地，所述填料为粒径各自独立为500~1500目的碳酸钙、煅烧陶土、疏水白炭黑中的至少一种。

17、本发明还提供了上述的轻型聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下的步骤：

18、将聚氯乙烯树脂、阻燃剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂和填料混合后进行密炼，得到密炼料；

19、将密炼料投入挤出机通过模具挤出，得到轻型聚氯乙烯材料。

20、本发明还提供了上述的轻型聚氯乙烯材料在软电线护套中的应用。

21、相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

22、本发明以改性柠檬酸盐修饰聚磷酸铵作为轻型聚氯乙烯的阻燃剂，柠檬酸盐可以与聚磷酸铵进行离子交换反应形成复合物，提升聚磷酸铵与聚氯乙烯基体的相容性，为了弥补柠檬酸盐修饰聚磷酸铵耐水性的不足，采用原位胶合的方式，利用柠檬酸盐修饰聚磷酸铵表面丰富的官能团与三烯丙基异氰脲酸酯进行反应，同时根据三烯丙基异氰脲酸酯的羰基与三聚氰胺的胺基进行加成反应，形成稳定的膨胀型阻燃剂。

23、本发明构建的轻型聚氯乙烯材料力学性能好、稳定性高、阻燃性和抑烟性优异，用作软电线护套具有很好的应用前景。

技术特征：

1.一种轻型聚氯乙烯材料，其特征在于，以质量份计包括，

2.根据权利要求1所述的轻型聚氯乙烯材料，其特征在于，所述柠檬酸盐、聚磷酸铵和乙醇水溶液的质量比为1~2：2~5：15~30；

3.根据权利要求1所述的轻型聚氯乙烯材料，其特征在于，所述柠檬酸盐修饰聚磷酸铵、三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰胺和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为5~10：15~25：1~2：50~60。

4.根据权利要求3所述的轻型聚氯乙烯材料，其特征在于，在柠檬酸盐修饰聚磷酸铵、三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰胺分散于n,n-二甲基甲酰胺后，还加入占三聚氰胺质量0.2~0.5倍的可溶性镍盐。

5.根据权利要求1所述的轻型聚氯乙烯材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲二辛酯、癸二酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、对苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的轻型聚氯乙烯材料，其特征在于，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、铅盐类稳定剂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的轻型聚氯乙烯材料，其特征在于，所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯、液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸锌中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的轻型聚氯乙烯材料，其特征在于，所述填料为粒径各自独立为500~1500目的碳酸钙、煅烧陶土、疏水白炭黑中的至少一种。

9.一种如权利要求1~8任一项所述的轻型聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下的步骤：

10.一种如权利要求1~8任一项所述的轻型聚氯乙烯材料在软电线护套中的应用。

技术总结本发明公开了一种轻型聚氯乙烯材料、制备方法及其在软电线护套中的应用，属于聚氯乙烯材料技术领域。所述轻型聚氯乙烯材料以质量份计包括，聚氯乙烯树脂80~120份、阻燃剂15~25份、增塑剂30~60份、稳定剂2~10份、润滑剂1~5份、填料10~30份；所述阻燃剂的制备方法包括，将柠檬酸盐、聚磷酸铵溶解于乙醇水溶液进行反应，得到柠檬酸盐修饰聚磷酸铵；将柠檬酸盐修饰聚磷酸铵、三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰胺分散于N,N‑二甲基甲酰胺中进行反应，得到改性柠檬酸盐修饰聚磷酸铵。本发明的轻型聚氯乙烯材料阻燃性能优异、耐水性稳定性高，用作软电线护套具有很好的应用前景。技术研发人员：陈寿培,王跃东,赵寿松受保护的技术使用者：江苏博牛线缆有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18