一種復(fù)合型PVC阻燃劑、阻燃材料及制備方法與流程

本發(fā)明屬于阻燃劑技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種金屬氧化物改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑、阻燃材料、以及他們的制備方法。

背景技術(shù)：

聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，簡(jiǎn)稱(chēng)PVC)樹(shù)脂是氯乙烯的均聚物，是由氯乙烯單體通過(guò)聚合而形成的熱塑性高分子材料。它是五大通用樹(shù)脂之一，其產(chǎn)量?jī)H次于聚乙烯，居塑料制品的第二位。聚氯乙烯塑料由于其優(yōu)良的電性能、耐化學(xué)腐蝕性能、加工簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、容易改性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工、電子電器及建筑行業(yè)等諸多部門(mén)。PVC可分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩大類(lèi)，在世界范圍內(nèi)，硬質(zhì)PVC產(chǎn)品應(yīng)用比較普遍，但軟質(zhì)PVC在我國(guó)使用較為廣泛。大部分軟質(zhì)PVC制品被應(yīng)用于電子電器、電線電纜和建筑材料的生產(chǎn)過(guò)程中，因?yàn)檫@類(lèi)材料對(duì)阻燃性能都有較高的要求，所以對(duì)軟質(zhì)PVC進(jìn)行阻燃處理是很必要的。另外，PVC的發(fā)煙量大，在常見(jiàn)的塑料制品中名列榜首，因此對(duì)PVC進(jìn)行抑煙處理具有特別重要的意義。

三氧化二銻(Sb₂O₃)是最早被采用的無(wú)機(jī)阻燃劑之一，也是目前銻系阻燃劑中使用量最大的一種。Sb₂O₃單獨(dú)作為阻燃劑添加使用時(shí)，不能達(dá)到理想的阻燃效果，但與鹵素化合物復(fù)配作為阻燃劑使用時(shí)，就能表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能。Sb₂O₃可以同時(shí)在氣相和凝聚相對(duì)材料起到阻燃作用。在軟質(zhì)PVC中只加入Sb₂O₃就可使其難燃性提高，這是由于PVC在剛開(kāi)始點(diǎn)燃時(shí)會(huì)釋放出HCl氣體，含銻化合物能夠與HCl結(jié)合并生成氯氧化物，之后氯氧化物受熱繼續(xù)發(fā)生分解，并帶走樣品燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的一部分熱量，最終將生成SbCl₃。然后SbCl₃受熱分解釋放出Cl·自由基，而Cl·能與火焰中的H·和HO·自由基結(jié)合，對(duì)火焰蔓延起到了抑制作用。再者SbCl₃蒸氣密度較大，在樣品燃燒過(guò)程中覆蓋在材料的表面，不僅能抑制樣品受熱分解出的可燃性氣體逸出材料，同時(shí)有效阻止材料與空氣接觸，從而對(duì)樣品起到了阻燃作用。這一機(jī)理己經(jīng)被R.M.Lum通過(guò)激光微區(qū)分析的方法所證實(shí)。

雖然當(dāng)Sb₂O₃的添加量在5-10份/100份PVC樹(shù)脂時(shí)就能對(duì)PVC樣品產(chǎn)生十分顯著的阻燃效果，但由于以下一些原因，近年來(lái)學(xué)者們一直致力于尋找Sb₂O₃的替代品或者其復(fù)配物：使用鹵銻阻燃體系阻燃后的材料發(fā)煙量比單純用鹵系阻燃劑時(shí)發(fā)煙量要高，而抑煙是對(duì)PVC材料阻燃的重要指標(biāo)之一；銻金屬資源有限和市場(chǎng)原因，近年來(lái)其價(jià)格不斷上漲；經(jīng)過(guò)Sb₂O₃阻燃處理的PVC材料在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生有毒氣體，對(duì)環(huán)境危害很大，所以應(yīng)盡量減少其用量。因此，對(duì)于Sb₂O₃的研究目前主要集中在對(duì)其改進(jìn)，以及尋找合適的復(fù)配阻燃劑及其替代品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提供了一種金屬氧化物改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，對(duì)廉價(jià)易得的蒙脫土進(jìn)行改性，復(fù)配Sb₂O₃作為軟質(zhì)PVC的阻燃劑，所制備的PVC制品具有優(yōu)異的阻燃性能和抑煙性能。

具體的，本發(fā)明提供的金屬氧化物改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由以下重量份數(shù)的組分組成：金屬氧化物改性蒙脫土1-4份，Sb₂O₃10份；所述金屬氧化物改性蒙脫土選自氧化鋅改性蒙脫土、氧化銅改性蒙脫土、三氧化二鐵改性蒙脫土中的任意一種。

優(yōu)選地，由以下重量份數(shù)的組分組成：氧化鋅改性蒙脫土3份，Sb₂O₃10份。

優(yōu)選地，由以下重量份數(shù)的組分組成：氧化銅改性蒙脫土3份，Sb₂O₃10份。

優(yōu)選地，由以下重量份數(shù)的組分組成：三氧化二鐵改性蒙脫土1份，Sb₂O₃10份。

本發(fā)明還提供了該金屬氧化物改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑的制備方法，包括如下步驟：

S1：稱(chēng)取一定量的蒙脫土進(jìn)行預(yù)處理，在500℃干燥3h，粉碎并過(guò)120目篩，備用；

S2：稱(chēng)取一定量的金屬硝酸鹽固體，加適量水溶解后，加入經(jīng)過(guò)預(yù)處理的蒙脫土，所述金屬硝酸鹽固體與經(jīng)過(guò)預(yù)處理的蒙脫土的質(zhì)量比為0.8-1.2：1攪拌2小時(shí)，后用干燥箱在120℃空氣中干燥，用馬弗爐在350℃下分解活化3小時(shí)，取出球磨，過(guò)120目篩，即得金屬氧化物改性蒙脫土；

S3：分別稱(chēng)取1-4份金屬氧化物改性蒙脫土、10份Sb₂O₃，將所述金屬氧化物改性蒙脫土和所述Sb₂O₃充分混合，即得所述金屬氧化物改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑。

優(yōu)選地，本發(fā)明還提供了一種阻燃材料，由以下重量份數(shù)的組分組成：

PVC樹(shù)脂100份、鄰苯二甲酸二辛酯40份、穩(wěn)定劑4份、潤(rùn)滑劑0.5份、PVC阻燃劑5-10份；其中，所述PVC阻燃劑為上述任一所述的金屬氧化物改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑。

更優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑由質(zhì)量比為1:1的二鹽基亞磷酸鉛和三鹽基硫酸鉛組成。

更優(yōu)選地，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅。

更優(yōu)選地，本發(fā)明還提供了該阻燃材料的制備方法，具體步驟如下：

按比例分別稱(chēng)取PVC樹(shù)脂100份、鄰苯二甲酸二辛酯40份、穩(wěn)定劑4份、潤(rùn)滑劑0.5份、PVC阻燃劑5-10份，將PVC樹(shù)脂、鄰苯二甲酸二辛酯、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、PVC阻燃劑混合攪拌均勻，用混煉機(jī)在155-160℃下混煉10min，然后移入平板硫化機(jī)在160-170℃，10-12MPa壓力下熱壓5-8min，取出自然冷卻，即得所述阻燃材料。

本發(fā)明提供的阻燃劑，對(duì)天然蒙脫土進(jìn)行改性，并用來(lái)復(fù)配傳統(tǒng)阻燃劑Sb₂O₃，作為PVC的阻燃消煙劑，降低阻燃PVC產(chǎn)品成本的同時(shí)取得良好的阻燃消煙效果；具體的，對(duì)天然蒙脫土進(jìn)行改性，合理利用閑置資源，使之變廢為寶；改性蒙脫土處理工藝簡(jiǎn)便，比傳統(tǒng)阻燃劑生產(chǎn)過(guò)程耗費(fèi)能源低，且取得了良好的阻燃抑煙效果；改性蒙脫土與Sb₂O₃復(fù)配作為PVC的阻燃消煙劑，彌補(bǔ)了Sb₂O₃單獨(dú)加入對(duì)PVC材料力學(xué)性能的影響。將改性蒙脫土作為PVC的阻燃消煙劑，使PVC產(chǎn)品具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、普遍適用性和推廣價(jià)值，對(duì)促進(jìn)我國(guó)蒙脫土資源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及阻燃PVC的應(yīng)用具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的阻燃材料的合成路線；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的純PVC、PVC/Sb₂O₃、PVC/蒙脫土+Sb₂O₃、PVC/氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的熱釋放速率；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的純PVC、PVC/Sb₂O₃、PVC/蒙脫土+Sb₂O₃、PVC/氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的熱釋放總量；

圖4本發(fā)明實(shí)施例提供的純PVC、PVC/Sb₂O₃、PVC/原蒙脫土+Sb₂O₃、PVC/氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的產(chǎn)煙速率。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案能予以實(shí)施，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

以下實(shí)施例中所用到的原料PVC樹(shù)脂購(gòu)自北京化工二廠，鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)購(gòu)自上海東方化工廠，三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、硬脂酸鋅、三氧化二銻均購(gòu)自北京益利精細(xì)化學(xué)品有限公司，硝酸鋅購(gòu)自天津市福晨化學(xué)試劑廠，硝酸銅購(gòu)自天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司，硝酸鐵購(gòu)自天津市福晨化學(xué)試劑廠，蒙脫土是常見(jiàn)市售藥劑。

一種改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由一定重量份的金屬氧化物改性蒙脫土和Sb₂O₃組成，該金屬氧化物改性蒙脫土選自氧化鋅改性蒙脫土、氧化銅改性蒙脫土、三氧化二鐵改性蒙脫土中的任意一種。基于同樣的發(fā)明創(chuàng)造，本發(fā)明還提供了一種阻燃材料，以蒙脫土為原料，對(duì)其進(jìn)行改性處理，改性處理后的蒙脫土采用球磨機(jī)粉碎，得到PVC阻燃劑(阻燃抑煙劑)，將該P(yáng)VC阻燃劑加入到聚氯乙烯中，同時(shí)加入增塑劑、穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑，混合攪拌均勻，用混煉機(jī)混煉，然后移入平板硫化機(jī)熱壓，得到阻燃材料(阻燃抑煙劑聚氯乙烯)，阻燃材料的合成路線圖具體見(jiàn)圖1所示。

以下就本發(fā)明的技術(shù)方案僅僅具體的舉例說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種氧化鋅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由0.5g氧化鋅改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成。該氧化銅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑的制備方法，具體步驟為：稱(chēng)取100g的蒙脫土進(jìn)行預(yù)處理，在500℃干燥3h，粉碎并過(guò)120目篩；準(zhǔn)確稱(chēng)取46.54g Zn(NO₃)₂固體，用適量蒸餾水溶解，加入50g經(jīng)過(guò)預(yù)處理的蒙脫土，磁力攪拌2小時(shí)，后用干燥箱在120℃空氣中干燥，用馬弗爐在350℃下分解活化3小時(shí)，取出球磨，過(guò)120目篩，既得氧化鋅含量為20％的氧化鋅改性蒙脫土；分別稱(chēng)取0.5氧化鋅改性蒙脫土、5g Sb₂O₃，將氧化鋅改性蒙脫土和Sb₂O₃充分混合，即得氧化鋅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑。

實(shí)施例2

一種氧化鋅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由1.0g氧化鋅改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成，其制備方法和實(shí)施例1相同。

實(shí)施例3

一種氧化鋅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由1.5g氧化鋅改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成，其制備方法和實(shí)施例1相同。

實(shí)施例4

一種氧化鋅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由2.0g氧化鋅改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成，其制備方法和實(shí)施例1相同。

實(shí)施例5

將實(shí)施例1-4所制得的氧化鋅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑作為PVC阻燃劑，應(yīng)用于阻燃材料的制備中，具體的，所述阻燃材料由以下重量份數(shù)的組分組成：PVC樹(shù)脂100份、鄰苯二甲酸二辛酯40份、穩(wěn)二鹽基亞磷酸鉛2份、三鹽基硫酸鉛2份、潤(rùn)滑劑硬脂酸鋅0.5份、PVC阻燃劑5份；具體的制備方法為：按比例分別稱(chēng)取各組分，將它們混合攪拌均勻，用混煉機(jī)在155℃下混煉10min，然后移入平板硫化機(jī)在160℃，10MPa壓力下熱壓5min，取出自然冷卻，即完成阻燃材料的制備。

具體的，設(shè)計(jì)6組試驗(yàn)，第1組和第2組均為對(duì)比試驗(yàn)，其中，第1組不添加PVC阻燃劑，第2組添加Sb₂O₃作為PVC阻燃劑，第3組至第6組所用的阻燃劑分別對(duì)應(yīng)為實(shí)施例1-實(shí)施例4所提供的PVC阻燃劑。

對(duì)這6組試驗(yàn)所制得的阻燃材料進(jìn)行性能測(cè)試，具體的測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試方法為如下所示。

(1)氧指數(shù)：按照國(guó)標(biāo)GB/T 2406-2009這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，測(cè)試樣品尺寸為100mm×6.5mm×3mm。

(2)煙密度：按照國(guó)標(biāo)GB/T 8823-2008這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，測(cè)試樣品尺寸為25mm×25mm×3mm。

(3)力學(xué)性能：拉伸強(qiáng)度測(cè)試按照GB/T 1040.2-2006標(biāo)準(zhǔn)制成標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行測(cè)試，在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，拉伸速度為20mm/min。

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的實(shí)施例5的6組試驗(yàn)的氧指數(shù)具體如下表1所示：

表1加入氧化鋅改性蒙脫土的氧指數(shù)

對(duì)比例1

阻燃材料由以下重量份數(shù)的組分組成：PVC樹(shù)脂100份、鄰苯二甲酸二辛酯40份、穩(wěn)二鹽基亞磷酸鉛2份、三鹽基硫酸鉛2份、潤(rùn)滑劑硬脂酸鋅0.5份、PVC阻燃劑5份；

具體的，設(shè)計(jì)6組試驗(yàn)，第1組和第2組均為對(duì)比試驗(yàn)，其中，第1組不添加PVC阻燃劑，第2組添加Sb₂O₃作為PVC阻燃劑，第3組至第6組所用的阻燃劑分別為0.5g原蒙脫土+5g Sb₂O₃、1.0g原蒙脫土+5g Sb₂O₃、1.5g原蒙脫土+5g Sb₂O₃、2.0g原蒙脫土和5g Sb₂O₃。

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的對(duì)比例1的6組試驗(yàn)的氧指數(shù)具體如下表2所示：

表2加入原蒙脫土的氧指數(shù)

由表1可以看出，當(dāng)氧化鋅改性蒙脫土添加量在0.5-2.0g之間時(shí)，樣品的氧指數(shù)均高于單獨(dú)添加Sb₂O₃的氧指數(shù)。而且隨著氧化鋅改性蒙脫土的添加，樣品的氧指數(shù)呈逐漸增加趨勢(shì)，但增加幅度不大，添加量為2.0g時(shí)，氧指數(shù)達(dá)到最大值32.2。

與表2中數(shù)據(jù)對(duì)比可知，在相同添加量下，氧化鋅改性蒙脫土處理過(guò)的PVC比原蒙脫土處理過(guò)的PVC樣品具有更高的氧指數(shù)。根據(jù)以上分析得出，氧化鋅改性蒙脫土具有一定的阻燃作用，且經(jīng)過(guò)改性處理得到的氧化鋅改性蒙脫土在低添加量時(shí)與Sb₂O₃復(fù)配作為PVC的阻燃劑，可以得到比加入原蒙脫土更好的阻燃效果。

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的實(shí)施例5的6組試驗(yàn)的煙密度具體如下表3所示：

表3加入氧化鋅改性蒙脫土的煙密度

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的對(duì)比例1的6組試驗(yàn)的煙密度具體如下表4所示：

表4加入蒙脫土的煙密度

由表3中煙密度數(shù)據(jù)可以看出，隨著氧化鋅改性蒙脫土的加入，樣品的最大煙密度和煙密度等級(jí)均有不同程度的下降，當(dāng)氧化鋅改性蒙脫土添加量為1.0g時(shí)，與未經(jīng)抑煙處理的PVC樣品和經(jīng)過(guò)Sb₂O₃處理的樣品相比，最大煙密度由100.00下降至98.16；當(dāng)氧化鋅改性蒙脫土添加量為1.5g時(shí)，煙密度等級(jí)由未經(jīng)抑煙處理時(shí)的92.20和經(jīng)過(guò)Sb₂O₃處理后的92.71下降至87.90，分別降低了3.31％和4.66％。表明氧化鋅改性蒙脫土可以作為PVC的抑煙劑使用，對(duì)PVC樣品起到了一定的抑煙作用。

而表4中煙密度數(shù)據(jù)可以看出，未經(jīng)抑煙處理的PVC樣品最大煙密度達(dá)到100.00，煙密度等級(jí)為92.20，表明純PVC在燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙量很大，因此對(duì)PVC進(jìn)行抑煙處理很有必要。由氧指數(shù)測(cè)試的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)Sb₂O₃的添加量為5.0g時(shí)，樣品取得了很好的阻燃效果，但此時(shí)樣品的最大煙密度仍為100.00，煙密度等級(jí)增至92.71，說(shuō)明Sb₂O₃在阻燃的同時(shí)也使PVC樣品的產(chǎn)煙量增加。

從表4中還可以看出，隨著原蒙脫土的加入，樣品的最大煙密度和煙密度等級(jí)均有不同程度的下降，當(dāng)原蒙脫土添加量為0.5g時(shí)，與未經(jīng)抑煙處理的PVC樣品相比，最大煙密度由100.00下降至99.61煙密度等級(jí)由92.20下降至90.41；當(dāng)原蒙脫土添加量為1.0-2.0g時(shí),與Sb₂O₃處理過(guò)的樣品相比，最大煙密度和煙密度等級(jí)均降低。說(shuō)明原蒙脫土可以作為PVC的抑煙劑添加使用，能對(duì)PVC樣品起到一定的抑煙作用,但效果比金屬氧化物改性的差。

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的實(shí)施例5的6組試驗(yàn)的力學(xué)性能具體如下表5所示：

表5加入氧化鋅改性蒙脫土的力學(xué)性能

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的對(duì)比例1的6組試驗(yàn)的力學(xué)性能具體如下表6所示：

表6加入原蒙脫土的力學(xué)性能

從表5中力學(xué)性能數(shù)據(jù)可以看出，隨著氧化鋅改性蒙脫土的加入，樣品的力學(xué)性能不斷發(fā)生變化，當(dāng)其添加量在0.5-2.0g之間時(shí)，樣品的拉伸強(qiáng)度隨添加量的增大呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但樣品的拉伸強(qiáng)度均高于未處理的PVC及單獨(dú)添加Sb₂O₃時(shí)樣品的拉伸強(qiáng)度。當(dāng)氧化鋅改性蒙脫土的添加量為0.5g時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值13.05MPa，拉伸屈服應(yīng)力和彈性模量也在此添加量下達(dá)到最大值；添加量為2.0g時(shí)，樣品的斷裂伸長(zhǎng)率取得最大值615.34％。說(shuō)明在適量的添加量下，氧化鋅改性蒙脫土的加入可以消除因Sb₂O₃加入而引起的PVC力學(xué)性能下降，從而改善樣品的力學(xué)性能。

而表6中力學(xué)性能數(shù)據(jù)可以看出，Sb₂O₃的加入使體系的力學(xué)性能降低，拉伸時(shí)樣品的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸屈服應(yīng)力都降低，由此可見(jiàn)雖然Sb₂O₃單獨(dú)加入時(shí)對(duì)PVC的阻燃效果較好，但對(duì)材料的力學(xué)性能有很大影響，進(jìn)而影響材料的應(yīng)用范圍，因此對(duì)阻燃PVC的力學(xué)性能改進(jìn)很有必要。

從表6中還可以看出，隨著原蒙脫土的加入，樣品的力學(xué)性能不斷改變，當(dāng)原蒙脫土的添加量在1.0-2.0g之間時(shí)，樣品的拉伸強(qiáng)度均高于單獨(dú)添加Sb₂O₃的拉伸強(qiáng)度，當(dāng)原蒙脫土的添加量為1.5g時(shí)，拉伸強(qiáng)度取得最大值13.03MPa，斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸斷裂應(yīng)力和彈性模量也均高于純PVC，說(shuō)明在此添加量下PVC樣品的力學(xué)性能得到改善。

實(shí)施例6

一種氧化銅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由0.5g氧化銅改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成。該氧化銅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑的制備方法，具體步驟為：稱(chēng)取100g的蒙脫土進(jìn)行預(yù)處理，在500℃干燥3h，粉碎并過(guò)120目篩；準(zhǔn)確稱(chēng)取47.00g Cu(NO₃)₂固體，用適量蒸餾水溶解，加入50g經(jīng)過(guò)預(yù)處理的蒙脫土，磁力攪拌2小時(shí)，后用干燥箱在120℃空氣中干燥，用馬弗爐在350℃下分解活化3小時(shí)，取出球磨，過(guò)120目篩，既得氧化銅含量為20％的氧化銅改性蒙脫土；分別稱(chēng)取0.5氧化銅改性蒙脫土、5g Sb₂O₃，將氧化銅改性蒙脫土和Sb₂O₃充分混合，即得氧化銅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑。

實(shí)施例7

一種氧化銅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由1.0g氧化銅改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成，其制備方法和實(shí)施例6相同。

實(shí)施例8

一種氧化銅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由1.5g氧化銅改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成，其制備方法和實(shí)施例6相同。

實(shí)施例9

一種氧化銅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由2.0g氧化銅改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成，其制備方法和實(shí)施例6相同。

實(shí)施例10

將實(shí)施例6-9所制得的氧化銅改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑作為PVC阻燃劑，應(yīng)用于阻燃材料的制備中，具體的，所述阻燃材料由以下重量份數(shù)的組分組成：PVC樹(shù)脂100份、鄰苯二甲酸二辛酯40份、穩(wěn)二鹽基亞磷酸鉛2份、三鹽基硫酸鉛2份、潤(rùn)滑劑硬脂酸鋅0.5份、PVC阻燃劑5份；具體的制備方法為：按比例分別稱(chēng)取各組分，將它們混合攪拌均勻，用混煉機(jī)在155℃下混煉10min，然后移入平板硫化機(jī)在160℃，10MPa壓力下熱壓5min，取出自然冷卻，即完成阻燃材料的制備。

具體的，設(shè)計(jì)6組試驗(yàn)，第1組和第2組均為對(duì)比試驗(yàn)，其中，第1組不添加PVC阻燃劑，第2組添加Sb₂O₃作為PVC阻燃劑，第3組至第6組所用的阻燃劑分別對(duì)應(yīng)為實(shí)施例6-實(shí)施例9所提供的PVC阻燃劑。

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的實(shí)施例10的6組試驗(yàn)的氧指數(shù)具體如下表7所示：

表7加入氧化銅改性蒙脫土的氧指數(shù)

由表7可以看出，氧化銅改性蒙脫土添加量在0.5-2.0g之間時(shí)，樣品的氧指數(shù)均高于單獨(dú)添加Sb₂O₃的氧指數(shù)。而且隨著氧化銅改性蒙脫土的添加，樣品的氧指數(shù)呈先減小后增大的趨勢(shì)，但總體浮動(dòng)范圍不大，基本上都在32.0左右。與表2中數(shù)據(jù)對(duì)比可知，在相同添加量下，氧化銅改性蒙脫土處理過(guò)的PVC比原蒙脫土處理過(guò)的PVC樣品仍具有更高的氧指數(shù)。由此可以看出，改性后的氧化銅改性蒙脫土仍可與Sb₂O₃復(fù)配作為PVC的阻燃劑，且其阻燃作用比原蒙脫土有所增強(qiáng)。

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的實(shí)施例10的6組試驗(yàn)的煙密度具體如下表8所示：

表8加入氧化銅改性蒙脫土的煙密度

由表8中煙密度數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)氧化銅改性蒙脫土添加量在0.5-2.0g之間時(shí)，樣品的最大煙密度和煙密度等級(jí)均低于未經(jīng)抑煙處理的PVC和單獨(dú)添加Sb₂O₃的PVC樣品。當(dāng)氧化銅改性蒙脫土添加量為1.5g時(shí)，與未經(jīng)抑煙處理的PVC樣品和經(jīng)過(guò)Sb₂O₃處理的樣品相比，最大煙密度由100.00下降至96.31，降低了3.69％；煙密度等級(jí)由未經(jīng)抑煙處理時(shí)的92.20和經(jīng)過(guò)Sb₂O₃處理后的92.71下降至86.91，分別降低了5.74％和6.26％。表明氧化銅改性蒙脫土作為PVC的抑煙劑使用，在其添加量為1.5g時(shí)，可以起到良好的抑煙效果。

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的實(shí)施例10的6組試驗(yàn)的力學(xué)性能具體如下表9所示：

表9加入氧化銅改性蒙脫土的力學(xué)性能

從表9中力學(xué)性能數(shù)據(jù)可以看出，隨著氧化銅改性蒙脫土的加入，樣品的力學(xué)性能不斷發(fā)生變化，拉伸強(qiáng)度呈先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)其添加量在1.0-2.0g之間時(shí)，樣品的拉伸強(qiáng)度均高于未處理的PVC及單獨(dú)添加Sb₂O₃時(shí)樣品的拉伸強(qiáng)度。當(dāng)氧化銅改性蒙脫土的添加量為1.5g時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值13.09MPa，拉伸屈服應(yīng)力和彈性模量也在此添加量下達(dá)到最大值；添加量為0.5g時(shí)，斷裂伸長(zhǎng)率取得最大值608.96％。說(shuō)明氧化銅改性蒙脫土作為PVC阻燃抑煙劑加入的同時(shí)也對(duì)樣品的力學(xué)性能有所改善。

實(shí)施例11

一種三氧化二鐵改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由0.5g三氧化二鐵改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成。

該三氧化二鐵改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑的制備方法，具體步驟為：

稱(chēng)取100g的蒙脫土進(jìn)行預(yù)處理，在500℃干燥3h，粉碎并過(guò)120目篩；

準(zhǔn)確稱(chēng)取60.50g Fe(NO₃)₃固體，用適量蒸餾水溶解，加入50g經(jīng)過(guò)預(yù)處理的蒙脫土，磁力攪拌2小時(shí)，后用干燥箱在120℃空氣中干燥，用馬弗爐在350℃下分解活化3小時(shí)，取出球磨，過(guò)120目篩，既得三氧化二鐵含量為20％的三氧化二鐵改性蒙脫土；

分別稱(chēng)取0.5三氧化二鐵改性蒙脫土、5g Sb₂O₃，將三氧化二鐵改性蒙脫土和Sb₂O₃充分混合，即得三氧化二鐵改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑。

實(shí)施例12

一種三氧化二鐵改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由1.0g三氧化二鐵改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成，其制備方法和實(shí)施例11相同。

實(shí)施例13

一種三氧化二鐵改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由1.5g三氧化二鐵改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成，其制備方法和實(shí)施例11相同。

實(shí)施例14

一種三氧化二鐵改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑，由2.0g三氧化二鐵改性蒙脫土和5g Sb₂O₃組成，其制備方法和實(shí)施例11相同。

實(shí)施例15

將實(shí)施例11-14所制得的三氧化二鐵改性蒙脫土復(fù)合型PVC阻燃劑作為PVC阻燃劑，應(yīng)用于阻燃材料的制備中，具體的，所述阻燃材料由以下重量份數(shù)的組分組成：PVC樹(shù)脂100份、鄰苯二甲酸二辛酯40份、穩(wěn)二鹽基亞磷酸鉛2份、三鹽基硫酸鉛2份、潤(rùn)滑劑硬脂酸鋅0.5份、PVC阻燃劑5份；具體的制備方法為：按比例分別稱(chēng)取各組分，將它們混合攪拌均勻，用混煉機(jī)在155℃下混煉10min，然后移入平板硫化機(jī)在160℃，10MPa壓力下熱壓5min，取出自然冷卻，即完成阻燃材料的制備。

具體的，設(shè)計(jì)6組試驗(yàn)，第1組和第2組均為對(duì)比試驗(yàn)，其中，第1組不添加PVC阻燃劑，第2組添加Sb₂O₃作為PVC阻燃劑，第3組至第6組所用的阻燃劑分別對(duì)應(yīng)為實(shí)施例11-實(shí)施例14所提供的PVC阻燃劑。

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的實(shí)施例15的6組試驗(yàn)的氧指數(shù)具體如下表10所示：

表10加入三氧化二鐵改性蒙脫土的氧指數(shù)

由表10可知，三氧化二鐵改性蒙脫土添加量在0.5-2.0g之間時(shí)，樣品的氧指數(shù)均高于單獨(dú)添加Sb₂O₃的氧指數(shù)。而且隨著三氧化二鐵改性蒙脫土的添加，樣品的氧指數(shù)基本沒(méi)有發(fā)生變化，都在32.0-32.1之間。可見(jiàn)在0.5-2.0g添加量范圍內(nèi)，三氧化二鐵改性蒙脫土與Sb₂O₃復(fù)配作為PVC的阻燃劑所起到的阻燃效果與三氧化二鐵改性蒙脫土的添加量相關(guān)性不大。與表2中數(shù)據(jù)對(duì)比可知，在相同添加量下，三氧化二鐵改性蒙脫土處理過(guò)的PVC比原蒙脫土處理過(guò)的PVC樣品仍具有更高的氧指數(shù)。因此三氧化二鐵改性蒙脫土可在較低的添加量與Sb₂O₃復(fù)配，且其阻燃效果比原蒙脫土顯著。

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的實(shí)施例15的6組試驗(yàn)的氧指數(shù)具體如下表11所示：

表11加入三氧化二鐵改性蒙脫土的煙密度

由表11中煙密度數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)三氧化二鐵改性蒙脫土添加量在0.5-2.0g之間時(shí)，樣品的最大煙密度和煙密度等級(jí)均低于未經(jīng)抑煙處理的PVC和單獨(dú)添加Sb₂O₃的PVC樣品。當(dāng)三氧化二鐵改性蒙脫土添加量為0.5g時(shí)，與未經(jīng)抑煙處理的PVC樣品和經(jīng)過(guò)Sb₂O₃處理的樣品相比，最大煙密度由100.00下降至96.57，降低了3.43％；煙密度等級(jí)由未經(jīng)抑煙處理時(shí)的92.20和經(jīng)過(guò)Sb₂O₃處理后的92.71下降至86.02，分別降低了6.70％和7.22％。表明改性后的三氧化二鐵改性蒙脫土作為PVC的抑煙劑使用，在其添加量為0.5g時(shí)，可以使樣品發(fā)煙量明顯降低。

經(jīng)上述測(cè)試方法測(cè)試，所測(cè)得的實(shí)施例15的6組試驗(yàn)的力學(xué)性能具體如下表12所示：

表12加入三氧化二鐵改性蒙脫土的力學(xué)性能

從表12中力學(xué)性能數(shù)據(jù)可以看出，隨著三氧化二鐵改性蒙脫土的加入，樣品的力學(xué)性能不斷發(fā)生變化，拉伸強(qiáng)度呈先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)其添加量在0.5-1.5g之間時(shí)，樣品的拉伸強(qiáng)度均高于未處理的PVC及單獨(dú)添加Sb₂O₃時(shí)樣品的拉伸強(qiáng)度。當(dāng)三氧化二鐵改性蒙脫土的添加量為1.0g時(shí)，拉伸強(qiáng)度取得最大值12.85MPa，樣品的斷裂伸長(zhǎng)率也達(dá)到最大值639.92％，拉伸屈服應(yīng)力和彈性模量也在此添加量下達(dá)到最大值。說(shuō)明在適量的添加量下，三氧化二鐵改性蒙脫土的加入能稍微提高PVC樣品的力學(xué)性能。

(4)錐形量熱

錐形量熱儀(CONE)是根據(jù)氧消耗原理為理論基礎(chǔ)，用來(lái)測(cè)試樣品燃燒性能的儀器。CONE能夠同時(shí)測(cè)定出材料在實(shí)際燃燒過(guò)程中的多種參數(shù)，利用這些參數(shù)可以從不同方面對(duì)聚合物材料的燃燒性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

本測(cè)試實(shí)驗(yàn)改性處理之后得到的氧化鋅改性蒙脫土、氧化銅改性蒙脫土、三氧化二鐵改性蒙脫土分別以1.5g的量與3組5.0g Sb₂O₃混合，作為阻燃劑，加入PVC中，阻燃劑和PVC的質(zhì)量比為5:100，得到樣品對(duì)各個(gè)樣品進(jìn)行錐形量熱測(cè)試，另外對(duì)純PVC、單獨(dú)添加Sb₂O₃、添加原蒙脫土+Sb₂O₃的樣品進(jìn)行錐形量熱(CONE)測(cè)試作為對(duì)比。

本實(shí)驗(yàn)具體按照ISO5660-1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，錐形量熱儀熱輻射強(qiáng)度為50kW/m²，測(cè)試樣品尺寸為100mm×100mm×3mm。

具體的，首先進(jìn)行熱釋放速率HRR(KW/m²)測(cè)試：熱釋放速率是指單位面積的樣品在燃燒時(shí)釋放出熱量的速率。通過(guò)CONE測(cè)試能夠獲得樣品在燃燒過(guò)程中HRR隨時(shí)間變化的曲線，純PVC、單獨(dú)添加Sb₂O₃的樣品、添加原蒙脫土1.5g+Sb₂O₃樣品、及氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的熱釋放速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。樣品熱釋放速率峰值及出現(xiàn)峰值時(shí)間見(jiàn)表13。

表13樣品熱釋放速率峰值及出現(xiàn)峰值時(shí)間

由樣品的熱釋放速率圖可以得出各個(gè)樣品熱釋放速率變化的各種參量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表13，綜合圖2中數(shù)據(jù)得出：

(1)PVC/氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的熱釋放速率峰值仍比純PVC降低，而且低于PVC/原蒙脫土+Sb₂O₃樣品，略高于PVC/Sb₂O₃樣品；且PVC/氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的熱釋放速率峰值(95.20kW/m²)比未經(jīng)阻燃處理的PVC峰值(143.57kW/m²)降低了33.69％；比加入原蒙脫土+Sb₂O₃(降低27.46％)降低的多。說(shuō)明氧化鋅改性蒙脫土比原蒙脫土取得更好的阻燃效果。

(2)PVC/氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的熱釋放速率峰值出現(xiàn)時(shí)間仍比純PVC發(fā)生后移，后移了66s，比原蒙脫土+Sb₂O₃(后移74s)稍微有所提前。

純PVC、單獨(dú)添加Sb₂O₃的樣品、添加原蒙脫土+Sb₂O₃1.5g樣品、及氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的熱釋放總量實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可以看出，PVC/氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的熱釋放總量比純PVC和PVC/原蒙脫土+Sb₂O₃樣品的熱釋放總量均大幅降低，跟PVC/Sb₂O₃變化趨勢(shì)相似，且最終熱釋放總量低于PVC/Sb₂O₃樣品，表明氧化鋅改性蒙脫土的加入可增強(qiáng)Sb₂O₃的阻燃效果，從而大幅降低樣品的熱釋放總量。

純PVC、單獨(dú)添加Sb₂O₃的樣品、添加原蒙脫土+Sb₂O₃樣品、及氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的產(chǎn)煙速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可以看出，PVC/氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃樣品的產(chǎn)煙速率比純PVC、PVC/Sb₂O₃和PVC/原蒙脫土+Sb₂O₃樣品的產(chǎn)煙速率均降低，表明氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃的加入減緩了樣品煙氣釋放速率，起到良好的抑煙作用。

需要說(shuō)明的是，氧化銅改性蒙脫土和三氧化二鐵改性蒙脫土在抑煙方面具有和氧化鋅改性蒙脫土相似的效果，在這里就不一一進(jìn)行示例。

進(jìn)一步需要說(shuō)明的是，附圖2-4中，PVC/ZnO-蒙脫土+Sb₂O₃指的是PVC/氧化鋅改性蒙脫土+Sb₂O₃，PVC/CuO-蒙脫土+Sb₂O₃指的是PVC/氧化銅改性蒙脫土+Sb₂O₃，PVC/Fe₂O₃-蒙脫土+Sb₂O₃指的是PVC/三氧化二鐵改性蒙脫土+Sb₂O₃。

由此可見(jiàn)，本發(fā)明提供的阻燃劑，降低阻燃PVC產(chǎn)品成本的同時(shí)取得良好的阻燃消煙效果；將改性蒙脫土作為PVC的阻燃消煙劑，使PVC產(chǎn)品具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、普遍適用性和推廣價(jià)值。

以上所述實(shí)施例僅是為充分說(shuō)明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例，其保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。