本發(fā)明涉及聚氯乙烯復(fù)合材料，具體涉及一種阻燃耐高溫pvc材料的制備方法。
背景技術(shù)：
1、聚氯乙烯(簡稱pvc)具有良好的耐酸堿、電絕緣性、力學(xué)性能和加工性能等綜合性能，在日常生活中的應(yīng)用隨處可見，是應(yīng)用最為廣泛的五種通用型樹脂之一。由于聚氯乙烯結(jié)構(gòu)中的氯含量較高，因此具有良好的阻燃性能，但是，聚氯乙烯在加工過程中，一般需要添加大量增塑劑進行輔助，這些增塑劑的存在極大的影響了聚氯乙烯的阻燃性能和耐高溫性能，導(dǎo)致聚氯乙烯制品易發(fā)生燃燒，而且燃燒過程中還會釋放大量含氯化氫的煙霧，不僅容易造成火勢蔓延，還會造成潛在的財產(chǎn)和安全危害和環(huán)境問題，這些缺點極大的限制了聚氯乙烯制品的進一步發(fā)展和應(yīng)用，因此，對聚氯乙烯進行阻燃改性具有極大的研究價值和安全效益。
2、在聚氯乙烯的加工過程中，添加無機阻燃劑進行阻燃改性，是目前常用的技術(shù)手段，例如申請?zhí)枮閏n201711220083.x的發(fā)明專利，公開了一種硅烷交聯(lián)阻燃聚氯乙烯電纜料及其制備方法，選用三氧化二銻或者三氧化鉬作為阻燃劑a，硼酸鋅、堿式碳酸鎂、錫酸硅、錫酸鎂以及蒙脫土中的任意一種或兩種以上組合的混合物為阻燃劑b，對聚氯乙烯進行阻燃改性，雖然能夠一定程度上改善聚氯乙烯的阻燃性能，但是這些無機阻燃劑阻燃效率低，導(dǎo)致阻燃劑的添加量較大，造成阻燃劑與基體的相容性惡化，從而對聚氯乙烯制品的機械力學(xué)性能造成較大影響，從測試結(jié)果來看，即使添加了大量的無機阻燃劑，產(chǎn)品的極限氧指數(shù)也僅為27～28％。
3、基于此，本發(fā)明提供了一種pvc材料，結(jié)合有機阻燃劑和無機阻燃劑的優(yōu)勢，使pvc材料具有優(yōu)異的阻燃和耐高溫性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種阻燃耐高溫pvc材料的制備方法，解決了聚氯乙烯材料阻燃性能和耐高溫性能較差的問題。
2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、一種阻燃耐高溫pvc材料的制備方法，所述阻燃耐高溫pvc材料包括以下重量份的原料：聚氯乙烯樹脂85-95份、穩(wěn)定劑5-12份、增塑劑20-35份、成炭劑2-4.5份、阻燃抑煙劑4-8份、潤滑劑0.5-1.5份、防老劑0.1-0.4份；
4、所述成炭劑是通過對纖維素進行胺化改性，再與錫酸鈉復(fù)合制得；
5、所述阻燃抑煙劑是表面修飾有含磷阻燃劑的硅藻土；
6、所述阻燃耐高溫pvc材料的制備方法包括以下步驟：
7、步驟一：將重量份的聚氯乙烯樹脂、穩(wěn)定劑、增塑劑、成炭劑、潤滑劑和防老劑倒入混料機中，設(shè)置混料機溫度為120-130℃，攪拌混合均勻后，加入重量份的阻燃抑煙劑，繼續(xù)攪拌至形成均勻物料，形成預(yù)混料；
8、步驟二：將預(yù)混料轉(zhuǎn)移至雙螺桿擠出機中，在160-200℃的溫度條件下熔融擠出造粒，制得阻燃耐高溫pvc材料。
9、進一步地，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅穩(wěn)定劑；所述增塑劑為鄰苯二甲酸酯類中的任意一種；所述潤滑劑為硬脂酸鈣或者液體石蠟中的任意一種；所述防老劑為抗氧劑1010或者抗氧劑1076中的任意一種。
10、進一步地，所述成炭劑的制備方法包括以下步驟：
11、步驟①：將纖維素與氫氧化鈉溶液混合，在0℃的溫度條件下攪拌堿化12-24h后，將其投入乙醇中，攪拌至形成均勻分散液，加入三乙基芐基氯化銨混勻，再向分散液中加入2-氯乙胺鹽酸鹽，加畢，室溫攪拌12-18h，過濾出固體物料，經(jīng)純化處理，獲得胺化纖維素；
12、步驟②：將胺化纖維素與純化水?dāng)嚢璺稚⒕鶆?，形成分散液，向分散液中加入錫酸鈉混勻，于60-70℃的溫度條件中攪拌4-8h，降溫出料，經(jīng)洗滌和冷凍干燥處理，獲得成炭劑。
13、進一步地，步驟①中，所述纖維素的平均分子量為25000。
14、進一步地，步驟①中，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分濃度為40-50％。
15、進一步地，步驟②中，所述胺化纖維素和錫酸鈉的質(zhì)量比為1:2.4-3。
16、通過上述技術(shù)方案，纖維素結(jié)構(gòu)中的羥基經(jīng)氫氧化鈉堿化后，可以在三乙基芐基氯化銨的作用下，與2-氯乙胺鹽酸鹽結(jié)構(gòu)中的活性氯發(fā)生親核取代反應(yīng)，從而在纖維素結(jié)構(gòu)中引入的活性氨基，制得胺化纖維素，由于氨基在水溶液中呈正電性，錫酸鈉在水溶液中會電離出帶負(fù)電性的sno32-，通過靜電作用，可使彼此之間相互結(jié)合，制得纖維素基成炭劑。
17、進一步地，所述阻燃抑煙劑的制備方法包括以下步驟：
18、步驟a：將硅藻土與1,4-二氧六環(huán)混合，分散均勻后，加入丙烯酰氯混勻，通氮氣保護，70-75℃保溫攪拌2-4h，離心分離固體物料，制得硅藻土中間料；
19、步驟b：將硅藻土中間料與甲苯混合，超聲分散，繼續(xù)向體系中加入亞磷酸酯類化合物和催化劑，攪勻后，通氮氣除氧，在65-70℃的溫度條件下攪拌6-12h，降溫出料，獲得阻燃抑煙劑。
20、進一步地，步驟a中，所述硅藻土的平均粒徑為4um。
21、進一步地，步驟b中，所述亞磷酸酯類化合物為亞磷酸二甲酯、亞磷酸二乙酯、亞磷酸二苯酯或者亞磷酸二芐酯中的任意一種。
22、進一步地，步驟b中，所述催化劑為偶氮二異丁腈。
23、通過上述技術(shù)方案，硅藻土表面含有豐富的硅羥基，可以與丙烯酰氯結(jié)構(gòu)中的酰氯基團發(fā)生酯化反應(yīng)，從而將不飽和烯基官能團修飾在硅藻土表面，制得硅藻土中間料，在催化劑偶氮二異丁腈的作用下，不飽和烯基官能團可以與亞磷酸酯類化合物結(jié)構(gòu)中的p-h鍵發(fā)生加成反應(yīng)，從而將含磷阻燃劑修飾在硅藻土表面，制得阻燃抑煙劑。
24、本發(fā)明的有益效果：
25、(1)本發(fā)明制備的成炭劑結(jié)構(gòu)中含有胺化纖維素，由于胺化纖維素結(jié)構(gòu)中含有多羥基和多胺基，可以與聚氯乙烯基體之間產(chǎn)生氫鍵締合，使分子鏈間的相互作用力增強，進而形成具有物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚氯乙烯-纖維素三維網(wǎng)絡(luò)，提高了聚氯乙烯的交聯(lián)密度，從而提高了聚氯乙烯材料的耐高溫性能。同時，纖維素結(jié)構(gòu)中的含氧碳環(huán)在燃燒過程中易于成炭，可以起到成炭劑的作用，而且結(jié)構(gòu)中復(fù)合的無機金屬錫化物可以與聚氯乙烯燃燒產(chǎn)生的氯化氫發(fā)生反應(yīng)，形成錫的氯化物，達到抑制有毒氣體排放的效果。此外，將無機金屬錫化物與纖維素復(fù)合后，可改善其與聚氯乙烯基體的相容性，避免其對聚氯乙烯材料的機械力學(xué)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
26、(2)本發(fā)明通過制備阻燃抑煙劑，作為聚氯乙烯材料的填料，阻燃抑煙劑中的硅藻土經(jīng)有機改性后，表面會形成有機相結(jié)合層，大大提高了硅藻土與聚氯乙烯基體之間的界面結(jié)合性，減少因添加硅藻土導(dǎo)致的機械力學(xué)性能下降的問題。同時，硅藻土表面的有機相結(jié)合層中含有含磷阻燃劑，含磷阻燃劑可在聚氯乙烯材料發(fā)生燃燒時，與成炭劑協(xié)同，在聚氯乙烯表面迅速形成致密碳層，阻止燃燒的持續(xù)進行，降低火災(zāi)蔓延的風(fēng)險。此外，硅藻土具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，可以吸附氣相氯化氫和固相炭顆粒，阻止其外溢，產(chǎn)生抑煙的效果，從而有效地增強了聚氯乙烯材料的阻燃抑煙性能。
27、(3)本發(fā)明通過對聚氯乙烯的配方進行設(shè)計，顯著提高了聚氯乙烯的阻燃性能和耐高溫性能，同時減少了聚氯乙烯材料燃燒時有毒氣體的排放，降低了環(huán)境污染，避免了有毒氣體排放對人體的危害，有助于推動環(huán)保和可持續(xù)的工程和產(chǎn)品設(shè)計，增加該聚氯乙烯材料的適用領(lǐng)域。
28、當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。