阻燃消煙劑及其電纜用pvc阻燃消煙聚合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種阻燃消煙劑及其電纜用PVC阻燃消煙聚合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今世界合成樹脂和塑料工業(yè)飛速發(fā)展，已在電器、機械、化工、建材、輕紡、交通 等各個領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，在我國，聚氯乙烯（PVC)的用量仍占據(jù)主要位置，據(jù)有關(guān)權(quán)威機構(gòu) 統(tǒng)計，聚氯乙烯（PVC)僅在電線電纜行業(yè)每年的用量就超過300萬噸。由于塑料樹脂易燃， 一旦著火，容易造成財產(chǎn)的損失和對人員的傷害。據(jù)英國資料顯示，90%以上的火災(zāi)是由電 器、電線等用電器具引起的，95%的人員死亡是火災(zāi)時產(chǎn)生的有毒煙霧造成的，大量的煙霧 使火災(zāi)現(xiàn)場的人員無法找到安全撤離的通道逃生，從而吸入了氯化氫和一氧化碳等有毒氣 體窒息死亡。由此可見，塑料制品，尤其是電器塑料制品，阻燃和消煙非常重要。為此各國 政府都出臺了一系列的法令法規(guī)，規(guī)范生產(chǎn)企業(yè)的行為。
[0003] 目前，國內(nèi)外消煙劑產(chǎn)品主要材料是三氧化鑰、鑰酸鹽(如八鑰酸氨)、錫酸鹽(錫 酸鋅）等，其特點是消煙效果良好，但阻燃效果差，需用戶另外添加阻燃劑，一般用戶都添加 三氧化二銻或氯化石臘等，這樣使產(chǎn)品的毒性指數(shù)上升，另外價格非常昂貴，每噸在18-25 萬元不等，市場難以接受。國內(nèi)有些生產(chǎn)阻燃消煙劑的廠家為了降低成本，使用七水硼酸鋅 或硼砂，但其阻燃效果和抑煙能力都不理想，且添加量每百份產(chǎn)品都要超過10份才能起作 用。
[0004] 今后無論國外還是國內(nèi)，電纜阻燃消煙的發(fā)展趨勢是： (1) 耐高溫等級：105°c--- 150°C (2) 毒性指數(shù)：15 - 1 (3) 氧指數(shù)：33% --- 45% (4) 煙密度：400--- 100 (5) PH 值：2 - 7 (6) 電導(dǎo)：3000--- 10 既要阻燃效果好，消煙能力強，又要綠色環(huán)保，價格低廉；既要使用戶用的好，又要使用 戶用得起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種阻燃消煙劑及其電纜用PVC阻燃消煙聚合 物，使阻燃消煙劑及其電纜用PVC阻燃消煙聚合物具有阻燃效果好，消煙能力強，又綠色環(huán) 保，價格低廉等特點。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的阻燃消煙劑按重量百分比由以下組分混合組成： 氫氧化鎂 90%~97. 2% 三氧化二銻 2%~6% 氧化鋅 0. 8%~4% 高分子材料的燃燒必須具備三個條件：（1)可燃物(高分子材料受熱分解生成的可燃 氣體)、（2)氧氣、（3) -定的溫度。燃燒三要素，只要阻斷三要素中任何一項要素就能終止 燃燒。阻燃劑就是通過緩解或終止一項或多項要素來達到緩解或阻止燃燒的目的。
[0007] 本發(fā)明的阻燃消煙劑也是利用各組分的特性來達到阻燃消煙目的的。氫氧化鎂的 特性是在340°C會受熱分解，生成氧化鎂和水并吸收大量的熱量，從而降低了燃燒火焰的溫 度，降低了材料分解生成可燃氣體的速度，使1、3兩個要素得到緩解，同時分解產(chǎn)物沉積在 表面形成保護殼，隔離了氧氣和熱量。材料燃燒時產(chǎn)生的"煙"是由未完全燃燒的炭顆粒組 成的，主要成分是C和C0,氫氧化鎂分解生成的水分子能有效的吸附碳顆粒，起到很強的抑 煙作用，所以氫氧化鎂是一種具有很強抑煙作用的阻燃劑。氫氧化鎂原料，含量越高，其阻 燃性能顯然越好，試驗表明如果含量低于90%則效果會不理想。
[0008] 三氧化二銻單獨使用時幾乎沒有阻燃作用，但當(dāng)與鹵素化合物或含磷化合物并用 時可起到良好的阻燃增效作用。加入三氧化二銻后與其他阻燃消煙劑并用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)， 三氧化二銻在燃燒初期，首先熔融(熔點655度)，在材料表面形成保護層隔膜，隔絕空氣，通 過內(nèi)部吸熱反應(yīng)降低燃燒溫度；在高溫狀態(tài)下三氧化二銻被氣化，稀釋了空氣中的氧氣濃 度。
[0009] 氧化鋅也是一種阻燃協(xié)效劑，其阻燃機理主要是氧化鋅與配伍的阻燃劑、消煙劑 發(fā)生酯化反應(yīng)，脫水成炭，形成一層硬質(zhì)的泡沫層，可以阻礙熱的傳導(dǎo)以及隔離氧氣，減緩 材料燃燒進程。
[0010] 作為本發(fā)明的改進，該阻燃消煙劑按重量百分比由以下組分混合組成： 氫氧化鎂 90%~95% 三氧化二銻 2%~6% 氧化鋅 1%~2% 三氧化鑰 2%~6% 當(dāng)氧化鋅的加入量在1%~2%時阻燃協(xié)同效應(yīng)最佳。當(dāng)氧化鋅與鑰類化合物，如三氧 化鑰配合時就成了傳統(tǒng)的消煙劑。本發(fā)明的阻燃消煙劑價廉物美，每噸5萬元不到。
[0011] 作為本發(fā)明的改進，該氫氧化鎂為采用天然氫氧化鎂，經(jīng)物理超細粉碎，分級選得 平均粒徑0. 5~1 μ m微粉，加入0. 8~3wt%偶聯(lián)劑，先經(jīng)高速攪拌充分混合，再在氣流粉 碎機中用高壓氣流二次表面處理，得到的基本無團聚、滑爽性好、在外力推動下類似菜籽滑 爽流動的氫氧化鎂。
[0012] 本發(fā)明阻燃消煙劑的實現(xiàn)，主要改進是由天然氫氧化鎂，通過物理粉碎，經(jīng)分級選 取0. 5-1亞微米級顆粒，再經(jīng)二步表面活化處理，從而獲得具有不團聚、能均勻分散且與 有機物相容性好(呈彌散狀浸潤態(tài)分布，無夾生現(xiàn)象）的"活性"亞微米級粒末。
[0013] 物理超細粉碎，是指采用物理機械力方法粉碎，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中超細粉碎裝 置，例如超音速氣流粉碎機，變頻氣流粉碎機，砂磨機，球磨機等。選取微粉顆粒，反復(fù)試驗 表明如果大于I μ m，則會出現(xiàn)燃燒時分解不完全，阻燃性能不高；而小于0. 5 μ m時，微粒又 較易發(fā)生團聚，導(dǎo)致分散性變差，也會導(dǎo)致混合后機械性能的下降。
[0014] 偶聯(lián)劑表面改性處理，主要是增強氫氧化鎂與基體樹脂的相容性和均勻分散性， 不僅有利于提高電纜料的阻燃性能，而且也有利于機械性能較少下降，工藝性能得到優(yōu)化， 現(xiàn)有技術(shù)中電纜料所使用偶聯(lián)劑均可以被應(yīng)用。
[0015] 加入偶聯(lián)劑后，先經(jīng)高速攪拌，使偶聯(lián)劑與基料充分混合，再用超高速高壓氣流進 行二次表面處理，主要目的是通過在高壓氣流下微粉的碰撞摩擦，進一步破壞經(jīng)偶聯(lián)處理 后產(chǎn)生的微小團聚，通過機械力強制解聚，使氫氧化鎂微粉徹底解聚，并使偶聯(lián)劑在微粉顆 粒表面更充分粘附、包裹，使之成為真正具有"活性不團聚"的亞微米級阻燃劑，能在樹脂材 料中呈彌散狀、浸潤態(tài)分布，從而避免加入偶聯(lián)劑后團聚造成顆粒變大，而混入電纜料中又 不能打開，造成性能波動不穩(wěn)定，以及產(chǎn)生白點夾生現(xiàn)象，造成機械性能下降。
[0016] 作為本發(fā)明的改進，該偶聯(lián)劑為多組份混合物。
[0017] 本發(fā)明偶聯(lián)劑，根據(jù)基體樹脂組成，選擇多組分偶聯(lián)劑混合使用，可以取得最佳偶 聯(lián)效果。
[0018] 作為本發(fā)明的改進，該偶聯(lián)劑為氨基硅烷偶聯(lián)劑、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑、環(huán)氧基硅烷 偶聯(lián)劑、甲基丙稀醜氧基硅烷偶聯(lián)劑、疏基硅烷偶聯(lián)劑或者脈基硅烷偶聯(lián)劑中的兩種以上 的混合物，該偶聯(lián)劑總量為1~2wt%。
[0019] 采用有機硅偶聯(lián)劑混合物可以取得最佳偶聯(lián)效果。偶聯(lián)劑總量以1~2wt%為好， 用量過多會造成成本增加。
[0020] 作為本發(fā)明的改進，該天然氫氧化鎂為水鎂石，該氫氧化鎂微粉平均粒徑為 0. 5 ~0. 85 μ m。
[0021] 水鎂石作為天然氫氧化鎂礦石，在地殼內(nèi)經(jīng)長期高溫高壓后，氫氧化鎂晶體界面 凝聚力被大大降低，使得粉碎后團聚性大大降低。氫氧化鎂微粉平均粒徑為〇. 5~0. 85 μ m 時具有更好的阻燃消煙性能。
[0022] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的電纜用PVC阻燃消煙聚