一种高阻燃韧性PVC薄膜及其制备方法与流程

一种高阻燃韧性pvc薄膜及其制备方法
技术领域
1.本技术属于pvc薄膜技术领域，更具体地说涉及一种高阻燃韧性pvc薄膜及其制备方法。


背景技术：

2.聚氯乙烯(pvc)是一种以氯乙烯为单体的线性高分子材料，是世界第二大通用塑料。pvc在建筑业、日用品、地板、电缆、皮革、薄膜、纤维等行业可见其身影，应用较为广泛。但是pvc为脆性材料，这限制了纯pvc材料在薄膜领域的应用。在脆性pvc制品中添加增塑剂，可以使得pvc更易于加工成型，添加量可达到20％～60％，具有巨大的市场前景，且软质pvc的出现也扩大了其应用领域。
3.通常邻苯二甲酸(2-乙基己)酯(dop)，己二酸二(2-乙基己)酯(doa)和四戊酸季戊四醇酯(pevalen)等增塑剂的引入可以增加pvc薄膜的韧性，例如公开号为cn 103059464b专利公开了一种高韧性环保pvc改性材料及其制备方法，其增塑剂己二酸二辛酯的使用量为41～80份。此外pvc基体中加入增韧剂也是提高pvc韧性的重要方法之一。例如cn102911463a中一种汽车内饰件用抗冲击改性pvc树脂中，抗冲击改性剂甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的含量为50～60份，复配增塑剂癸二酸二辛酯10～30份。在cn104140616 a中公开了一种高弹性环保pvc改性材料及其制备方法，增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯或环氧大豆油增塑剂40～60份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物抗冲改性剂10～15份。虽然这类报道中可以成功制备韧性良好的pvc阻燃薄膜，然而常见的增塑剂和增韧剂易燃，通常会降低pvc薄膜的阻燃性能。
4.添加阻燃剂是解决高分子材料阻燃性能的常见方法，常见的pvc阻燃剂为含磷阻燃增塑剂、三氧化二锑(sb2o3)，氢氧化镁(mh)、氢氧化铝(ath)和硼酸锌(zb)等。
5.含磷阻燃增塑剂可部分取代常用的pvc增塑剂，起到气相和凝聚相阻燃的作用。主要体现在燃烧过程中含磷的阻燃剂分解后可以捕捉气相中的氧、氢和羟基自由基，从而中断聚合物燃烧链段。此外凝聚相阻燃中磷系阻燃剂可以生成聚偏磷酸，偏聚磷酸可以使聚合物脱水炭化为炭层，从而隔绝氧气和可燃性气体，发挥阻燃作用。
6.三氧化二锑可在pvc燃烧中起到气相阻燃和凝聚相阻燃的作用。气相阻燃中锑系阻燃剂可捕捉气相中的氧、氢和羟基自由基，从而中断聚合物燃烧链段。同时由于燃烧产生的sbcl3密度较大，sbcl3蒸汽能较长时间停留在燃烧区内，覆盖在聚合物表面，起到隔热、隔氧的作用。
7.氢氧化物的阻燃主要是气相和凝聚相协同机理阻燃效应主要表现为分解过程中吸热，降低持续燃烧所需的热量；受热释放结合水，稀释可燃性气体和氧气；燃烧中成炭，隔绝可燃性气体和氧气。
8.硼酸锌的阻燃机理主要是凝聚相阻燃机理。硼酸锌熔融产生的玻璃质硼酸盐覆盖在聚合物基质表面，形成阻隔层，硼酸锌还有促进pvc炭化和抑烟的作用，其本身的阻燃性能较差，需与传统阻燃剂复配使用才能显著提高其阻燃抑烟性能。
9.近年来，随着行业对pvc阻燃的认识不断提升，开发了许多种类的pvc阻燃薄膜。公开号为cn 110204844 b专利公开了一种抗冲击高效阻燃装饰膜的制备方法，复配阻燃剂为超细硼酸锌、三氧化二锑和磷系阻燃剂，阻燃薄膜可满足nfpa 701要求。公开号为cn 106633526 a的专利公开了一种软质透明pvc阻燃薄膜的制备方法，阻燃增塑剂为三(1-氯-2-丙基)磷酸酯，然而该薄膜的氧指数仅为30％左右。公开号为cn102587218a的专利公开了一种含有聚氯乙烯的复合型壁纸的制备方法，阻燃剂为硼酸锌、氢氧化铝、磷酸三乙酯等其中的一种或多种，氧指数可达到32％左右。公开号为cn 104650441 b的专利公开了一种陶瓷化阻燃高分子复合材料的制备方法，无卤阻燃剂为聚磷酸铵、聚磷酸铵与成炭剂复配物、改性聚磷酸铵等其中一种或多种，协效阻燃剂为水滑石、氧化锑和硼酸锌等其中一种或多种，其报道的氧指数可达28％。
10.为进一步扩大pvc阻燃薄膜的应用领域，这类产品需进一步提升其阻燃等级，然而进一步增加阻燃剂的比例往往会造成pvc韧性的下降，因此，如何平衡pvc薄膜的阻燃性以及韧性成为时下亟待要解决的技术问题。


技术实现要素：

11.针对上述现有技术的缺点或不足，本技术要解决的技术问题是提供一种高阻燃韧性pvc薄膜及其制备方法。
12.为解决上述技术问题，本技术通过以下技术方案来实现：
13.本技术提出了一种高阻燃韧性pvc薄膜，包括以下组分：pvc粉体100份，增塑剂30～50份、环保稳定剂1～5份、抑烟剂2～15份、复配阻燃剂25～145份、二氧化钛10～30份以及增韧剂3～5份。
14.可选地，上述的高阻燃韧性pvc薄膜，其中，所述增塑剂为己二酸二(2-乙基己)酯(doa)、四戊酸季戊四醇酯(pevalen)、磷系阻燃剂、三(1-氯-2-丙基)磷酸酯和四溴苯酐酯中的一种或者多种。
15.可选地，上述的高阻燃韧性pvc薄膜，其中，所述四溴苯酐酯包括：四溴邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯、四溴苯酐二甲酯、四溴苯酐二己酯、四溴苯酐二庚酯和四溴苯酐二癸酯中的一种或多种。
16.可选地，上述的高阻燃韧性pvc薄膜，其中，所述环保稳定剂为钡锌、钙锌、镁铝锌和有机锡类稳定剂中一种或多种。
17.可选地，上述的高阻燃韧性pvc薄膜，其中，所述复配阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、锌化合物和无机矿物质中的一种或者多种。
18.可选地，上述的高阻燃韧性pvc薄膜，其中，所述锌化合物为硼酸锌、铝酸锌和锡酸锌中的一种或多种。
19.可选地，上述的高阻燃韧性pvc薄膜，其中，所述无机矿物质为钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、硅灰石、蛭石、高岭石和埃洛石中的一种或多种。
20.可选地，上述的高阻燃韧性pvc薄膜，其中，所述抑烟剂为钼化合物、铁化合物、金属氧化物和锌镁复合物中的一种或者多种。
21.可选地，上述的高阻燃韧性pvc薄膜，其中，所述钼化合物为三氧化钼和八钼酸铵中的一种或多种；和/或，所述铁化合物为二茂铁；和/或，所述金属化合物为氧化镁、氧化
锌、氧化镍和氧化锆中的一种或者多种；和/或，所述镁锌化合物为氧化镁和氧化锌的复合物。
22.可选地，上述的高阻燃韧性pvc薄膜，其中，所述增韧剂为乙羧基橡胶共聚物和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或者多种。
23.本技术还提出了一种高阻燃韧性pvc薄膜的制备方法，包括如下步骤：采用pvc粉体作为主要原料，添加增塑剂、环保稳定剂、抑烟剂、复配阻燃剂、二氧化钛以及增韧剂作为功能助剂，经高速搅拌混合、成型挤出、塑化、过滤、压延、冷却和卷取而制备pvc薄膜。
24.与现有技术相比，本技术具有如下技术效果：
25.本技术中高添加比例的无机矿物质复配阻燃剂和其他基体件相容性良好，可有效提升pvc薄膜阻燃性的同时，保持良好的直角撕裂强度；本技术高阻燃韧性pvc薄膜的氧指数大幅高于常见的pvc阻燃薄膜，大幅提升了pvc薄膜的阻燃性能，进一步扩大pvc阻燃薄膜的应用领域；本技术高阻燃韧性pvc薄膜具有高氧指数，同时可保持良好的直角撕裂强度；本技术高阻燃韧性pvc薄膜的阻燃机理是促进pvc成炭、改善炭层致密性和捕获自由基等，其燃烧后炭层致密，可起到隔绝可燃性气体和氧气的作用，阻燃性能提升明显；本技术制备方法具有工艺简单、操作方便、所用原料价格优廉和工业化实施容易等优点。
附图说明
26.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
27.图1：本技术对比例1垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
28.图2：本技术对比例1垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
29.图3：本技术对比例1垂直燃烧后炭层表面的sem图三；
30.图4：本技术对比例2垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
31.图5：本技术对比例2垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
32.图6：本技术对比例2垂直燃烧后炭层表面的sem图三；
33.图7：本技术对比例3垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
34.图8：本技术对比例3垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
35.图9：本技术对比例3垂直燃烧后炭层表面的sem图三；
36.图10：本技术对比例4垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
37.图11：本技术对比例4垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
38.图12：本技术对比例4垂直燃烧后炭层表面的sem图三；
39.图13：本技术实施例1垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
40.图14：本技术实施例1垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
41.图15：本技术实施例1垂直燃烧后炭层表面的sem图三；
42.图16：本技术实施例2垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
43.图17：本技术实施例2垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
44.图18：本技术实施例2垂直燃烧后炭层表面的sem图三；
45.图19：本技术实施例3垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
46.图20：本技术实施例3垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
47.图21：本技术实施例3垂直燃烧后炭层表面的sem图三；
48.图22：本技术实施例4垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
49.图23：本技术实施例4垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
50.图24：本技术实施例4垂直燃烧后炭层表面的sem图三；
51.图25：本技术实施例5垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
52.图26：本技术实施例5垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
53.图27：本技术实施例5垂直燃烧后炭层表面的sem图三；
54.图28：本技术实施例6垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
55.图29：本技术实施例6垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
56.图30：本技术实施例6垂直燃烧后炭层表面的sem图三；
57.图31：本技术实施例7垂直燃烧后炭层表面的sem图一；
58.图32：本技术实施例7垂直燃烧后炭层表面的sem图二；
59.图33：本技术实施例7垂直燃烧后炭层表面的sem图三。
具体实施方式
60.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
61.本技术通过不同的对比例以及实施例进行进一步详细说明，其中，如下表1中的重量份数称取各组分，经高速搅拌混合、成型挤出、塑化、过滤、压延、冷却和卷取而成薄膜。其中，不同对比例和实施例的sem图请参考图1至图33所示。
62.表1本技术中的对比例和实施例的配方表
[0063][0064]
本技术制备的高阻燃性pvc薄膜的厚度控制为0.2mm，并测试其垂直燃烧ul94等级、氧指数和直角撕裂强度，具体数据如表2所示，本技术中的高阻燃韧性pvc薄膜的阻燃性能(实施例1至实施例7)高于常规的pvc阻燃薄膜(对比例1至对比例3)。本技术的阻燃机理不仅限于促进pvc成炭、改善炭层致密性和捕获自由基等。为了进一步提升pvc薄膜的阻燃
性能，本技术制备的阻燃薄膜燃烧后炭层表面出现的膨胀微球，起到了隔热作用，从而降低了热量到达聚合物基体表面的温度，并且由于额外添加的增韧剂，其在保持良好的阻燃性能的基础上又兼具良好的直角撕裂强度。
[0065]
表2本技术中的对比例和实施例的阻燃性能和直角撕裂强度
[0066][0067][0068]
如图13至图21、图25至图27所示，并继续参考表2，本实施例1、实施例2、实施例3以及实施例5中由于引入高岭石和硅灰石后，pvc阻燃韧性薄膜的炭层致密性好。如图22至图24所示，在实施例4中，其中，复配阻燃剂除了引入三氧化二锑、硼酸锌和高岭土等阻燃剂外，还进一步引入环保溴系阻燃剂和蒙脱土，可起到协同阻燃作用；具体的协同机理是溴系
阻燃剂既可以部分取代可燃性阻燃剂，又可以在燃烧过程中促进蒙脱土的剥离，鼓包成微球，从而起到隔热的作用。如图28至图33所示，继续参考上述实施例6和实施例7以及结合表2所示，其额外添加了增韧剂，通过添加增韧剂，可以使得pvc薄膜具有高氧指数，同时可保持良好的直角撕裂强度。
[0069]
本技术中高添加比例的无机矿物质复配阻燃剂和其他基体件相容性良好，可有效提升pvc薄膜阻燃性的同时，保持良好的直角撕裂强度；本技术高阻燃韧性pvc薄膜的氧指数大幅高于常见的pvc阻燃薄膜，大幅提升了pvc薄膜的阻燃性能，进一步扩大pvc阻燃薄膜的应用领域；本技术高阻燃韧性pvc薄膜具有高氧指数，同时可保持良好的直角撕裂强度；本技术高阻燃韧性pvc薄膜的阻燃机理是促进pvc成炭、改善炭层致密性和捕获自由基等，其燃烧后炭层致密，可起到隔绝可燃性气体和氧气的作用，阻燃性能提升明显；本技术制备方法具有工艺简单、操作方便、所用原料价格优廉和工业化实施容易等优点。综上，本技术具有良好的市场应用前景。
[0070]
在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0071]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0072]
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
[0073]
以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本技术进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本技术的权利要求范围内。

技术特征：
1.一种高阻燃韧性pvc薄膜，其特征在于，包括以下组分：pvc粉体100份，增塑剂30～50份、环保稳定剂1～5份、抑烟剂2～15份、复配阻燃剂25～145份、二氧化钛10～30份以及增韧剂3～5份。2.根据权利要求1所述的高阻燃韧性pvc薄膜，其特征在于，所述增塑剂为己二酸二(2-乙基己)酯(doa)、四戊酸季戊四醇酯(pevalen)、磷系阻燃剂、三(1-氯-2-丙基)磷酸酯和四溴苯酐酯中的一种或者多种。3.根据权利要求1所述的高阻燃韧性pvc薄膜，其特征在于，所述环保稳定剂为钡锌、钙锌、镁铝锌和有机锡类稳定剂中一种或多种。4.根据权利要求1所述的高阻燃韧性pvc薄膜，其特征在于，所述复配阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝、锌化合物和无机矿物质中的一种或者多种。5.根据权利要求4所述的高阻燃韧性pvc薄膜，其特征在于，所述锌化合物为硼酸锌、铝酸锌和锡酸锌中的一种或多种。6.根据权利要求4所述的高阻燃韧性pvc薄膜，其特征在于，所述无机矿物质为钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、硅灰石、蛭石、高岭石和埃洛石中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的高阻燃韧性pvc薄膜，其特征在于，所述抑烟剂为钼化合物、铁化合物、金属氧化物和锌镁复合物中的一种或者多种。8.根据权利要求7所述的高阻燃韧性pvc薄膜，其特征在于，所述钼化合物为三氧化钼和八钼酸铵中的一种或多种；和/或，所述铁化合物为二茂铁；和/或，所述金属化合物为氧化镁、氧化锌、氧化镍和氧化锆中的一种或者多种；和/或，所述镁锌化合物为氧化镁和氧化锌的复合物。9.根据权利要求1至8任一项所述的高阻燃韧性pvc薄膜，其特征在于，所述增韧剂为乙羧基橡胶共聚物和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或者多种。10.一种如权利要求1至9任一项所述的高阻燃韧性pvc薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：采用pvc粉体作为主要原料，添加增塑剂、环保稳定剂、抑烟剂、复配阻燃剂、二氧化钛以及增韧剂作为功能助剂，经高速搅拌混合、成型挤出、塑化、过滤、压延、冷却和卷取而制备pvc薄膜。

技术总结
本申请公开了一种高阻燃韧性PVC薄膜及制备方法，包括以下组分：PVC粉体100份，增塑剂30～50份、环保稳定剂1～5份、抑烟剂2～15份、复配阻燃剂25～145份、二氧化钛10～30份以及增韧剂3～5份。该制备方法，包括如下步骤：采用PVC粉体作为主要原料，添加增塑剂、环保稳定剂、抑烟剂、复配阻燃剂、二氧化钛以及增韧剂作为功能助剂，经高速搅拌混合、成型挤出、塑化、过滤、压延、冷却和卷取而制备PVC薄膜。本申请中高添加比例的无机矿物质复配阻燃剂和其他基体件相容性良好，可有效提升PVC薄膜阻燃性的同时，保持良好的直角撕裂强度；本申请高阻燃韧性PVC薄膜的氧指数大幅高于常见的PVC阻燃薄膜，大幅提升了PVC薄膜的阻燃性能，进一步扩大PVC阻燃薄膜的应用领域。扩大PVC阻燃薄膜的应用领域。


技术研发人员：王冬 朱文祥 赵雯 李义梦 赵鑫 袁欣 陈思静
受保护的技术使用者：浙江海利得新材料股份有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/16