一种阻燃PVC泡沫塑料板用组合物及其制品与制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102127275 A (43)申请公布日 2011.07.20 CN 102127275 A *CN102127275A* (21)申请号 201110063188.0 (22)申请日 2011.03.16 C08L 27/06(2006.01) C08L 33/08(2006.01) C08L 23/28(2006.01) C08L 27/24(2006.01) B29C 47/00(2006.01) (71)申请人 上海元琦能源科技发展有限公司 地址 200090 上海市杨浦区隆昌路 619 号 422 幢 417 室 (72)发明人 李葰 黄心毅 涂育 王元康。

2、 裘建华 (74)专利代理机构 上海光华专利事务所 31219 代理人 许亦琳 余明伟 (54) 发明名称 一种阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物及其制品 与制备方法 (57) 摘要 本发明涉及一种阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合 物以及由双螺杆挤出法生产的阻燃 PVC 泡沫塑 料板。其成分包括如下重量份的组分 ： 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， 阻燃抑烟剂 20 70， 增塑剂05 ； 另外还包括树脂熔体补强剂及发泡 剂、 润滑剂或稳定剂等添加剂。由此生产的阻燃 PVC 泡沫塑料板， 经上海市建筑材料及构件质量 监督检验站和火灾。

3、科学国家实验室 （合肥， 中国科 大） 检测 ： 氧指数 32， 烟密度等级 75， 平均燃 烧时间 30s， 热释放速率 250W/g， 导热系数达 0.047W/m?K， 符合 GB/T8624-1997 的 B1 级要求， 达到 UL-94 的 V-0 级标准。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 9 页 CN 102127280 A1/2 页 2 1. 一种阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物， 包括如下重量份的组分 ： 其中， 氯化聚乙烯和氯化聚氯乙烯不同时为 0。 2.如权利要求1所述的阻燃PVC泡沫塑料板用组。

4、合物， 其特征在于， 所述聚丙烯酸酯共 聚物的分子量为 200 万 -300 万。 3.如权利要求1所述的阻燃PVC泡沫塑料板用组合物， 其特征在于， 所述增塑剂选自环 氧大豆油或磷酸酯中的一种。 4.如权利要求3所述的阻燃PVC泡沫塑料板用组合物， 其特征在于， 所述磷酸酯选自三 苯基磷酸酯、 三 (- 氯乙基 ) 磷酸酯和三 (1， 3- 二氯丙基 ) 磷酸酯中的一种或多种。 5.如权利要求1所述的阻燃PVC泡沫塑料板用组合物， 其特征在于， 所述阻燃抑烟剂选 自氢氧化铝、 氢氧化镁、 氧化钼或氧化锑中的一种或多种的复合。 6.如权利要求1所述的阻燃PVC泡沫塑料板用组合物， 其特征在于，。

5、 所述树脂熔体补强 剂为无机晶须化合物， 选自钛酸钾晶须、 石膏纤维和硅石灰中的一种或两种的复合。 7.如权利要求1-6中任一所述的阻燃PVC泡沫塑料板用组合物， 其特征在于， 还包括发 泡剂、 润滑剂或稳定剂中的一种或多种。 8. 如权利要求 7 所述的阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物， 其特征在于 ： 所述发泡剂选自碳酸氢钠、 偶氮二甲酰胺或其组合， 且以 100 重量份的聚氯乙烯为基 准， 发泡剂的用量为 2.5 4 重量份 ； 所述润滑剂选自硬脂酸钡、 硬脂酸钙、 硬脂酸或氧化聚乙烯中的一种或多种， 且以 100 重量份的聚氯乙烯为基准， 润滑剂的用量为 2 4.8 重量份 ； 所述稳。

6、定剂选自三盐基硫酸铅、 二盐基亚磷酸铅或其组合， 且以 100 重量份的聚氯乙 烯为基准， 稳定剂的用量为 3 7 重量份。 9. 一种阻燃 PVC 泡沫塑料保温板， 由权利要求 1-8 中任一所述的阻燃 PVC 泡沫塑料板 用组合物经双螺杆挤出法制得。 10. 如权利要求 9 所述的阻燃 PVC 泡沫塑料保温板， 其特征在于， 所述双螺杆挤出法包 括以下步骤 ： 1) 将阻燃抑烟剂、 增塑剂和树脂熔体补强剂于 80 90搅拌均匀 ； 再加入聚氯乙烯、 权 利 要 求 书 CN 102127275 A CN 102127280 A2/2 页 3 氯化聚乙烯、 氯化聚氯乙烯和丙烯酸酯类共聚物， 。

7、于 110 120搅拌均匀 ； 最后加入发泡 剂、 润滑剂和稳定剂， 混合均匀 ； 2) 将步骤 1) 所得物料由喂料螺杆注入双螺杆挤出机， 经双螺杆挤出机挤出的发泡材 料经成型、 定型后， 再截切， 得到阻燃 PVC 泡沫塑料保温板成品。 权 利 要 求 书 CN 102127275 A CN 102127280 A1/9 页 4 一种阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物及其制品与制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种保温材料， 具体涉及一种阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物及其制品 与制备方法， 可用于建筑外墙保温和交通工具的保温、 隔热及防震。 背景技术 0002 为了缓解能源紧缺的压力。

8、， 推广节能建筑是被世界各国所重视的节约能源措施之 一。 在建筑中， 外围结构是直接接触自然界的， 受外界影响最大， 其能量损耗也最为明显， 所 以建筑外围结构保温成为建筑节能中最常用及最有效的方法。 0003 目前， 我国建筑外墙保温所用材料主要有聚苯乙烯 (PS)、 聚氨酯 (PU) 和酚醛泡沫 (PF) 等有机材料， 以及岩棉、 玻璃棉等无机材料。无机保温材料 ( 如纤维保温材料有粉尘 和细小纤维 ) 既污染空气又易滋生细菌， 对人身健康易造成危害。有机保温材料在燃烧时 受热分解， 与空气发生强烈的氧化反应， 所产生的自由基又产生连续的链锁反应。 燃烧的同 时产生大量有毒黑烟， 熏人呛人。

9、。 据有关调查结果显示， 在高层建筑火灾中造成死亡和受伤 的人员中， 有 80 85是因火灾现场的浓烟和毒气所致。例如， PS 保温材料在燃烧时会 释放大量黑烟， 使人窒息而死 ； PU 保温材料燃烧时会产生剧毒气体 HCN， 空气中仅含 6.8ppm 的 HCN 气体就可使人在几秒内死亡。因此， 只有杜绝了易燃、 危险的保温材料在建筑外墙上 使用， 才能从源头上遏制重大火灾事故的发生。 酚醛泡沫PF， 虽然低毒、 难燃， 但剪切强度不 高， 易碎、 表面易掉渣， 要做许多改进工作。 0004 基于上述原因， 本发明将聚氯乙烯制成泡沫塑料用作建筑外墙保温和交通工具的 保温和防震， 阻燃和抑烟是。

10、需要同时考虑的因素， 同时还需要具有强度高和比重轻等特点。 由于聚氯乙烯本身具有一定的阻燃性， 其氧指数大于 42， 通常聚氯乙烯本身不会燃烧， 但是其分解温度低、 熔体强度低， 因此若将聚氯乙烯制成泡沫塑料， 必须加入增塑剂和稳定 剂， 否则难以加工成型。但是， 通常使用的增塑剂大多易燃， 如丙烯酸酯类共聚物 (ACR) 的 氧指数就只有 17， 因此还需添加大量的阻燃剂。而大多数阻燃剂都价格昂贵， 抑烟效果 并不理想， 并且这些助剂的添加使得聚氯乙烯泡沫塑料的比重很难做到 0.5g/cm3以下。例 如 ： 中国专利 99112256 公开的一种难燃 PVC 工业壁板， 以 PVC 和 CP。

11、E 为树脂、 以 DOP 为增塑 剂、 以 MoO3为稳定剂， 以硼酸锌和氢氧化铝为阻燃剂， 并添加其他润滑剂和填充剂， 经过高 速捏合、 造粒、 挤出成型制成。该专利中未提及发泡技术， 并且所得制品的密度高达 0.65 1.20g/cm3。又如 ： 任智文等的 “煤矿用阻燃抗静电聚氯乙烯板材的研制” ( 甘肃科技， 2008， 37(3) ： 41-42)， 采用在 PVC、 CPE 和 ACR 中掺加碳粉等导电材料， 以防静电积聚 ； 将制得的板 材替代木板用于矿井中， 其中也没有提及发泡技术。中国专利 CN101081540 “一种宽幅木塑 发泡门和板材的制造方法” ， 其中涉及的材料包。

12、括 PVC、 CPE 和 ACR 以及木粉和 AC 发泡剂， 采 用模料混合、 颗粒制造， 挤出板材经冷却、 真空定型制成木塑发泡门。该专利中使用了大量 的木粉， 没有提及该木塑发泡门的阻燃等级和产品的比重， 并且其公开的挤出和口模的工 艺条件从理论上看难以成材。 0005 如上所述， 将聚氯乙烯制成泡沫塑料保温材料， 需要在解决其发泡技术的同时， 实 说 明 书 CN 102127275 A CN 102127280 A2/9 页 5 现其阻燃性和抑烟性， 并同时需保持其一定的强度和较轻的密度。而目前已有文献和现有 技术中均未见可解决这些技术问题的相关报道。 发明内容 0006 本发明的目的。

13、在于克服以上现有技术的不足， 提供一种阻燃 PVC 泡沫塑料板用组 合物及其制品。所制得的阻燃 PVC 泡沫塑料板具有离火即熄、 不会延燃滴落、 燃烧时基本不 产生黑烟并且比重较轻等特点 ； 此外， 该泡沫塑料板还具有一定的强度， 不会掉渣、 收缩率 低。 0007 为达到上述目的， 本发明采用以下技术方案 ： 0008 一种阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物， 包括如下重量份的组分 ： 0009 0010 0011 其中， 氯化聚乙烯和氯化聚氯乙烯不同时为 0。 0012 所述聚氯乙烯 (PVC)， 优选型号为 SG-700 或 SG-800 的聚氯乙烯。所述氯化聚乙 烯 (CPE) 优选型号。

14、 135A 或 135B 的氯化聚乙烯。所述氯化聚氯乙烯 (CPVC) 优选含氯量为 80wt的氯化聚氯乙烯。 0013 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单体的共聚 物， 其分子量为 200 万 -300 万， 优选型号为 530 的聚丙烯酸酯共聚物。优选的， 以 100 重量 份的聚氯乙烯为基准， 所述聚丙烯酸酯共聚物的用量为 10 20 重量份。本发明在 PVC 中 添加分子量很高的 ACR， 可以改善 PVC 的熔融性能和熔体强度， 有利于 PVC 的发泡 ； 若选用 分子量很低的 ACR， 则一方面 PVC 发泡后的强度低， 另一方面， 发泡产生的泡孔。

15、不够细小均 匀， 闭孔率低。另外， 在 PVC 中添加的 CPE 和 / 或 CPVC 可以调节体系的阻燃性。 0014 优选的， 以 100 重量份的聚氯乙烯为基准， 所述增塑剂的用量为 1 5 重量份。所 述增塑剂选自环氧大豆油或磷酸酯中的一种。当增塑剂选用环氧大豆油时， 以 100 重量份 的聚氯乙烯为基准， 所述环氧大豆油的用量为 1 3 重量份 ； 当增塑剂选用磷酸酯时， 以 100 重量份的聚氯乙烯为基准， 所述磷酸酯的用量为 1 5 重量份， 优选为 3 5 重量份。 0015 较佳的， 所述增塑剂选用环氧大豆油， 优选其型号为 E50。 0016 较佳的， 所述磷酸酯为三苯基磷。

16、酸酯 (TPP)、 三 (- 氯乙基 ) 磷酸酯 (TCEP) 和三 说 明 书 CN 102127275 A CN 102127280 A3/9 页 6 (1， 3-二氯丙基)磷酸酯(TDCPP)中的一种或多种。 本发明在上述组合物中添加的磷酸酯， 在燃烧过程中会生成聚偏磷酸 ； 由于聚偏磷酸挥发性低， 会覆盖于聚合物的表面， 并具其有 极强吸水性， 使聚合物脱水成炭化层， 隔绝空气， 阻止进一步燃烧。 0017 优选的， 以 100 重量份的聚氯乙烯为基准， 所述阻燃抑烟剂的用量为 50 70 重量 份。 0018 较佳的， 所述阻燃抑烟剂选自氢氧化铝、 氢氧化镁、 氧化钼或氧化锑中的一种。

17、或多 种的复合 ； 优选为氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或两种的复合 ； 进一步优选为氢氧化铝。 本发明在上述组合物中添加的 Al(OH)3和 Mg(OH)2， 受热分解产生的水分可以降低热量， 并 降低燃烧速度， 起到阻燃作用， 同时 Al(OH)3和 Mg(OH)2可与 PVC 分解产生的 HCl 气体反应， 起到抑烟作用。 0019 优选的， 以 100 重量份的聚氯乙烯为基准， 所述树脂熔体补强剂的用量为 10 15 重量份。 0020 较佳的， 所述树脂熔体补强剂为无机晶须化合物， 选自钛酸钾晶须、 石膏纤维和硅 石灰中的一种或两种的复合 ； 优选为石膏纤维。 所述无机晶须化合物的长径比。

18、大于201。 由于这些无机晶须化合物具有较大的晶须长径比(如有些晶须的长径比高达801)， 有利 于增加树脂熔体强度和泡孔的尺寸稳定性， 使得发泡产生的泡孔细小、 均匀， 也可以增加产 品的力学强度。 0021 进一步的， 上述阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物中还可以包括其它添加剂， 如还包 括发泡剂、 润滑剂或稳定剂中的一种或多种。 0022 较佳的， 所述发泡剂选自碳酸氢钠、 偶氮二甲酰胺(AC)或其组合， 且以100重量份 的聚氯乙烯为基准， 发泡剂的用量为 2.5 4 重量份。 0023 较佳的， 所述润滑剂选自硬脂酸钡、 硬脂酸钙、 硬脂酸或氧化聚乙烯 (OPE) 中的一 种或多种，。

19、 且以 100 重量份的聚氯乙烯为基准， 润滑剂的用量为 2-4.8 重量份。 0024 较佳的， 所述稳定剂选自三盐基硫酸铅、 二盐基亚磷酸铅或其组合， 且以 100 重量 份的聚氯乙烯为基准， 稳定剂的用量为 3 7 重量份。 0025 本发明还进一步公开了由上述组合物所制成的阻燃 PVC 泡沫塑料保温板。 0026 较佳的， 所述阻燃 PVC 泡沫塑料保温板由双螺杆挤出法制成。所述双螺杆挤出法 包括以下步骤 ： 0027 1)将阻燃抑烟剂、 增塑剂和树脂熔体补强剂于8090搅拌均匀 ； 再加入聚氯乙 烯、 氯化聚乙烯、 氯化聚氯乙烯和丙烯酸酯类共聚物， 于 110 120搅拌均匀 ； 最。

20、后加入发 泡剂、 润滑剂和稳定剂， 混合均匀 ； 0028 2) 将步骤 1) 所得物料由喂料螺杆注入双螺杆挤出机， 经双螺杆挤出机挤出的发 泡材料经成型、 定型后， 再截切， 得到阻燃 PVC 泡沫塑料保温板成品。 0029 较佳的， 步骤 2) 中， 所述双螺杆挤出机的各区段温度为 ： 一区 140， 二区 150， 三区 150， 四区 165， 五区 180， 口模 170。 0030 本发明所制得的上述 PVC 阻燃泡沫塑料保温板， 经上海市建筑材料及构件质量监 督检验站和火灾科学国家实验室 ( 合肥， 中国科大 ) 检测 ： 按 GB/T2406.1-2008塑料用氧 指数法测定燃。

21、烧行为 ” 检测， 其氧指数可达 41.9( 标准 32) ； 按 GB/T8607-2007建筑材 料燃烧或分解的烟密度试验方法 测试， 烟密度等级 34( 标准 75) ； 按 GB/T8333-2008 说 明 书 CN 102127275 A CN 102127280 A4/9 页 7 硬质泡沫塑料燃烧性能试验方法垂直燃烧法 检测， 其平均燃烧时间 10s( 标准 30s)， 平均燃烧高度 80mm( 标准 250mm)， 热释放速率小于 83.7W/g( 标准小于 250W/g)， 导热 系数达 0.047W/mK。各项性能参数均大大高于国家标准， 符合 GB/T8624-1997 。

22、的 B1 级要 求， 达到 UL-94 的 V-0 级标准。 具体实施方式 0031 下面结合实施例进一步阐述本发明。 应理解， 这些实施例仅用于说明本发明， 而非 限制本发明的范围。 0032 下列各实施例中的阻燃 PVC 泡沫塑料保温板的制备方法如下 ： 0033 将阻燃抑烟剂、 增塑剂和树脂熔体补强剂于 80高速搅拌均匀 ； 再加入聚氯乙 烯、 氯化聚乙烯、 氯化聚氯乙烯和丙烯酸酯类共聚物， 于 110高速搅拌 10min， 再慢速搅 拌， 加入发泡剂、 润滑剂和稳定剂， 搅拌 10-20min ； 将上述物料由喂料螺杆注入双螺杆挤出 机， 双螺杆挤出机的各区段温度为 ： 一区 140，。

23、 二区 150， 三区 150， 四区 165， 五区 180， 口模 170 ； 出口模的发泡料经成型、 定型后， 再截切、 包装， 得到阻燃 PVC 泡沫塑料 保温板成品。 0034 实施例 1 0035 阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物配方如下 ： 0036 0037 0038 将该组合物按上述方法制成泡沫塑料保温板后， 经检测产品阻燃性好， 燃烧时产 生黑烟较少。 说 明 书 CN 102127275 A CN 102127280 A5/9 页 8 0039 实施例 2 0040 阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物配方如下 ： 0041 0042 将该组合物按上述方法制成泡沫塑料保温板后。

24、， 经检测产品阻燃性好， 离火即熄， 没有黑烟， 只有少量青烟黄烟。在喷灯下热失重最少 (6 /30s)。 0043 实施例 3 0044 阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物配方如下 ： 0045 0046 说 明 书 CN 102127275 A CN 102127280 A6/9 页 9 0047 将该组合物按上述方法制成泡沫塑料保温板后， 经检测产品阻燃性好， 离火即熄， 没有黑烟。在喷灯下热失重较少 (7 /30s)。 0048 实施例 4 0049 阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物配方如下 ： 0050 0051 将该组合物按上述方法制成泡沫塑料保温板后， 经检测产品阻燃性好， 离火即。

25、熄， 没有黑烟。在喷灯下热失重较少 (7 /30s)。 说 明 书 CN 102127275 A CN 102127280 A7/9 页 10 0052 实施例 5 0053 阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物配方如下 ： 0054 0055 将该组合物按上述方法制成泡沫塑料保温板后， 经检测产品阻燃性好， 离火即熄， 有黑烟。在喷灯下热失重较少 (8 /30s)。 0056 实施例 6 0057 阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物配方如下 ： 0058 0059 说 明 书 CN 102127275 A CN 102127280 A8/9 页 11 0060 将该组合物按上述方法制成泡沫塑料保温。

26、板后， 经检测产品阻燃性好， 离火即熄， 没有黑烟。在喷灯下热失重较少 (7 /30s)。 0061 上述实施例所制得产品， 按 GB/T2406.1-2008 塑料用氧指数法测定燃烧行为 ” 检 测， 其氧指数可达 41.9 ； 按 GB/T8607-2007建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法 测 试， 烟密度等级 34 ； 按 GB/T8333-2008硬质泡沫塑料燃烧性能试验方法垂直燃烧法 检 测， 其平均燃烧时间 10s， 平均燃烧高度 80mm， 热释放速率小于 83.7W/g， 导热系数达 0.047W/m K。各项性能参数均大大高于国家标准， 符合 GB/T8624-1997 的 B1 级要求， 达到 UL-94 的 V-0 级标准。 0062 对比例 1 0063 阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物配方如下 ： 0064 0065 0066 将该组合物按上述方法制成泡沫塑料保温板后， 经检测产品阻燃性尚可， 离火即 熄， 但黑烟较多。 0067 对比例 2 说 明 书 CN 102127275 A CN 102127280 A9/9 页 12 0068 阻燃 PVC 泡沫塑料板用组合物配方如下 ： 0069 0070 将该组合物按上述方法制成泡沫塑料保温板后， 经检测产品阻燃性不好， 离火还 可燃烧 10s， 黑烟很多。 说 明 书 CN 102127275 A 。