一種電纜pvc材料阻燃劑的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于電纜專用PVC添加劑，尤其涉及一種電纜PVC材料的阻燃劑。
【背景技術】
[0002] 聚氯乙烯(PVC)樹脂作為一種歷史悠久的熱塑性塑料，在電線電纜行業有著廣泛 的應用。例如現在生活用的450V/750V及以下絕緣的電線電纜和軟線都很多使用PVC作為基 體樹脂。隨著阻燃PVC電纜料在電子電器、計算機、汽車和航天等領域的廣泛應用，對電纜的 阻燃性也有著越來越高的要求。
[0003] PVC電纜由于其中摻入了大量的增塑劑和其他助劑，其耐燃性不足，在燃燒時會產 生對人體有害的HC1氣體，HC1還會對金屬有很強的腐蝕作用。除了產生有毒氣體，還會因為 一些氣體燃燒不完全而產生大量的煙霧，嚴重影響著人民的生命和財產安全。因此，研究開 發低煙、低毒的PVC電纜成為電纜阻燃工業迫切的需求，具有重要的社會價值。
[0004] 在PVC電纜中，我們通常采用加入阻燃劑和阻燃增塑劑的方法來實現其阻燃和抑 煙的效果。具體使用的方法有以下幾種：（1)用阻燃的增塑劑替代掉常規的增塑劑。例如常 使用三芳基磷酸酯和烷基二芳基磷酸酯作為增塑劑，它們在燃燒時熱分解生成不易揮發的 多磷酸，可以在固體表面形成一層保護膜，隔斷與氧氣的接觸。（2)加入銻化合物、金屬氫氧 化物等無機阻燃劑。通常加入的氫氧化鋁還具有明顯的抑煙作用。（3)在增塑劑含量較高的 時候采用同時加入阻燃增塑劑、無機阻燃劑和阻燃填料的方法。（4)通常還加入抑煙劑。主 要用于PVC電纜料抑煙的有三氧化鉬和八鉬酸銨等。在PVC電纜料的配方中我們經常需要根 據電纜料不同的用途及阻燃需求來選擇合適的阻燃增塑劑與常規增塑劑的配比，這樣可以 達到高的性價比。
[0005] PVC電纜料的阻燃性能通常是用氧指數來衡量的，氧指數是指讓試樣燃燒所需要 的最低的氧濃度。氧指數越大時，阻燃性就越高。通常氧指數在30以上的材料就具有一定的 阻燃性了。
[0006] PVC電纜料中加入了 Al(0H)3，Sb203 ,硼酸鋅(ZB)等無機阻燃劑，它們的用量對PVC 的阻燃性能影響很大。隨著Sb203的增加，PVC電纜料的極限氧指數呈直線上升趨勢，在納米 Sb2〇3的添加量大于1.5份時，納米Sb2〇3對PVC的氧指數貢獻大于微米級Sb2〇3。但是由于Sb2〇3 價格比較昂貴，所以一般加入Sb 203的量不是很高，只要能保證一定的阻燃性即可。并且加入 的ZB可以用作消煙劑，將ZB與Sb 203復合使用將使得PVC電纜料在具有合適的氧指數的同時 還具有低的生煙量。
【發明內容】
[0007] 本發明人首次提出以鈦酸鋁-氧化鈰作為高聚物尤其是PVC材料阻燃劑，所述鈦酸 鋁-氧化鈰可以與其它常規PVC材料阻燃劑配合使用，具有較高的阻燃能力，氧指數可以達 到35以上，具有添加量小，對環境友好的特點。
[0008] 本發明的技術方案是通過以下方式實現的：
[0009] 本發明公開了一種新型電纜PVC材料阻燃劑，該阻燃劑包括鈦酸鋁-氧化鈰，其用 量為PVC材料總重量的Ι-lOwt%，更優選是3_5wt%。
[0010] 所述鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑顆粒的粒徑為10-100微米的阻燃劑顆粒。
[0011] 所述鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑顆粒的制備方法，包括如下步驟:將硝酸鋁溶于乙醇中 形成硝酸鋁乙醇溶液;鈦酸四丁酯溶于乙醇中形成鈦酸四丁酯乙醇溶液，并向所述鈦酸四 丁酯乙醇溶液中加入鈦酸四丁酯質量20-80 %的乙酰丙酮，劇烈攪拌10-30min;按鋁、鈦摩 爾比2:1將配制好的硝酸鋁乙醇溶液緩慢加入到鈦酸四丁酯乙醇溶液中；加入硝酸調節混 合液pH值至5-7，最后加入聚乙二醇作分散造孔劑，用量為溶劑體積的0.5-5%，劇烈攪拌得 到鈦酸鋁溶膠；以硝酸鈰溶于水中，形成硝酸鈰水溶液，以碳酸氫銨水溶液為沉淀劑按照Ce 和C0,摩爾比1:2-3混合，同時加入混合溶液質量1-2%的聚乙二醇作為分散劑，劇烈攪拌 10-30min，得到碳酸鈰溶膠;將鈦酸鋁溶膠和碳酸鈰溶膠按照Ce和A1摩爾比為0.1-10的比 例混合，并劇烈攪拌10_30min后，抽濾干燥，在500-700°C下干燥l_5h，在球磨機中粉碎得到 所述鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑顆粒。
[0012] 所述聚乙二醇的分子量為200-4000。
[0013] 優選所述鈦酸鋁溶膠和碳酸鈰溶膠按照Ce和A1摩爾比為0.5-2的比例混合。
[0014] 所述乙酰丙酮是鈦水解抑制劑，乙酰丙酮可以和鈦螯合形成穩定的螯合鈦結構， 有效抑制鈦的水解，保證生成的鈦酸鋁溶膠均勻，具有良好的吸附能力。
[0015] 本發明相對于現有技術的有益效果如下：
[0016] 采用上述技術方案產生的有益效果在于:開發了鈦酸鋁-氧化鈰作為高聚物尤其 是PVC材料阻燃劑的用途，開發出了新的高聚物無機阻燃劑；（2)本發明添加較少量（1-10wt. % )的鈦酸鋁-氧化鈰即可達到阻燃效果(氧指數L0I 2 40)，與現有技術相比，具有添 加量少、對材料的力學性能惡化程度低，甚至還能提高材料的斷裂伸長率；
【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體實施例對發明的技術方案進行詳細說明。
[0018] 鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑顆粒的制備:將硝酸鋁溶于乙醇中形成硝酸鋁乙醇溶液;鈦 酸四丁酯溶于乙醇中形成鈦酸四丁酯乙醇溶液，并向所述鈦酸四丁酯乙醇溶液中加入鈦酸 四丁酯質量20%的乙酰丙酮，劇烈攪拌10-30min;按鋁、鈦摩爾比2:1將配制好的硝酸鋁乙 醇溶液緩慢加入到鈦酸四丁酯乙醇溶液中；加入硝酸調節混合液pH值至7,最后加入聚乙二 醇作分散造孔劑，用量為溶劑體積的1 %，劇烈攪拌得到鈦酸鋁溶膠；以硝酸鈰溶于水中，形 成硝酸鈰水溶液，以碳酸氫銨水溶液為沉淀劑按照Ce和C0,摩爾比1:2混合，同時加入混合 溶液質量1 %的聚乙二醇作為分散劑，劇烈攪拌30min，得到碳酸鈰溶膠;將鈦酸鋁溶膠和碳 酸鈰溶膠按照Ce和A1摩爾比為1的比例混合，并劇烈攪拌lOmin后，抽濾干燥，在550°C下干 燥5h，在球磨機中粉碎得到所述鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑顆粒。
[0019] 實施例1
[0020] 在PVC高聚物添加所述鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑，用量為5wt %。
[0021] 實施例2
[0022]在PVC高聚物添加所述鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑，用量為2wt %。
[0023] 對比例1
[0024] 不添加鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑，其它組分和實施例1相同
[0025] 性能測試：
[0026] 按各實施例所對應的基本配方，按照常規用量和配方加入其它添加劑，如增塑劑 (D0P)、有機錫穩定劑、偶聯劑、硬脂酸鈣、硬脂酸，然后將上述組分在高速混合機中機械攪 拌均勻，在雙軌混煉機上混煉并壓制成標準尺寸的樣品。并對樣品按照ASTMD2863-2000進 行氧指數測試。
[0028] 從表1中可以看出，和空白PVC材料相比，添加了鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑的樣品氧指 數大幅提尚，隨著用量的增加，氧指數也有所提尚。
[0029] 本發明可用其他的不違背本發明的精神或主要特征的具體形式來概括。本發明的 所有實施方案都只能認為是對本發明的說明而不是限制，凡是根據本發明的技術內容所作 出的任何細微修改或等同替換，都屬于本發明的技術方案之內。
【主權項】
1. 一種新型電纜PVC材料阻燃劑，該阻燃劑包括鈦酸鋁-氧化鈰，其用量為PVC材料總重 量的l-l〇wt%，更優選是3_5wt%。2. 根據權利要求1所述的阻燃劑，其特征在于所述鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑顆粒的粒徑為 10-100微米的阻燃劑顆粒。3. -種制備如權利要求1或2所述鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑顆粒的方法，包括如下步驟:將 硝酸鋁溶于乙醇中形成硝酸鋁乙醇溶液；鈦酸四丁酯溶于乙醇中形成鈦酸四丁酯乙醇溶 液，并向所述鈦酸四丁酯乙醇溶液中加入鈦酸四丁酯質量20-80%的乙酰丙酮，劇烈攪拌 10-30min;按鋁、鈦摩爾比2:1將配制好的硝酸鋁乙醇溶液緩慢加入到鈦酸四丁酯乙醇溶液 中；加入硝酸調節混合液pH值至5-7,最后加入聚乙二醇作分散造孔劑，用量為溶劑體積的 0.5-5 %，劇烈攪拌得到鈦酸鋁溶膠；以硝酸鈰溶于水中，形成硝酸鈰水溶液，以碳酸氫銨水 溶液為沉淀劑按照Ce和COf摩爾比1:2-3混合，同時加入混合溶液質量1-2 %的聚乙二醇作 為分散劑，劇烈攪拌10_30min，得到碳酸鈰溶膠;將鈦酸鋁溶膠和碳酸鈰溶膠按照Ce和A1摩 爾比為0.1-10的比例混合，并劇烈攪拌10-30min后，抽濾干燥，在500-700°C下干燥l_5h，在 球磨機中粉碎得到所述鈦酸鋁-氧化鈰阻燃劑顆粒。4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于所述聚乙二醇的分子量為200-4000。5. 如權利要求3所述的方法，其特征在于所述鈦酸鋁溶膠和碳酸鈰溶膠優選按照Ce和 A1摩爾比為0.5-2的比例混合。
【專利摘要】本發明公開了一種新型電纜PVC材料阻燃劑，該阻燃劑包括鈦酸鋁-氧化鈰，其用量為PVC材料總重量的1-10wt％。所述鈦酸鋁-氧化鈰可以與其它常規PVC材料阻燃劑配合使用，具有較高的阻燃能力，氧指數可以達到35以上，具有添加量小，對環境友好的特點。
【IPC分類】C08K3/22, C08K3/24, C08L27/06
【公開號】CN105504597
【申請號】CN201610061380
【發明人】郝福
【申請人】郝福
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月29日