[发明专利]阻燃消烟剂及其电缆用PVC阻燃消烟聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃消烟剂及其电缆用PVC阻燃消烟聚合物。

背景技术

当今世界合成树脂和塑料工业飞速发展，已在电器、机械、化工、建材、轻纺、交通等各个领域中广泛应用，在我国，聚氯乙烯（PVC）的用量仍占据主要位置，据有关权威机构统计，聚氯乙烯（PVC）仅在电线电缆行业每年的用量就超过300万吨。由于塑料树脂易燃，一旦着火，容易造成财产的损失和对人员的伤害。据英国资料显示，90%以上的火灾是由电器、电线等用电器具引起的，95%的人员死亡是火灾时产生的有毒烟雾造成的，大量的烟雾使火灾现场的人员无法找到安全撤离的通道逃生，从而吸入了氯化氢和一氧化碳等有毒气体窒息死亡。由此可见，塑料制品，尤其是电器塑料制品，阻燃和消烟非常重要。为此各国政府都出台了一系列的法令法规，规范生产企业的行为。

目前，国内外消烟剂产品主要材料是三氧化钼、钼酸盐（如八钼酸氨）、锡酸盐（锡酸锌）等，其特点是消烟效果良好，但阻燃效果差，需用户另外添加阻燃剂，一般用户都添加三氧化二锑或氯化石腊等，这样使产品的毒性指数上升，另外价格非常昂贵，每吨在18-25万元不等，市场难以接受。国内有些生产阻燃消烟剂的厂家为了降低成本，使用七水硼酸锌或硼砂，但其阻燃效果和抑烟能力都不理想，且添加量每百份产品都要超过10份才能起作用。

今后无论国外还是国内，电缆阻燃消烟的发展趋势是：

（1）耐高温等级：105℃—→150℃

（2）毒性指数：15→1

（3）氧指数：33%—→45%

（4）烟密度：400—→100

（5）PH值：2→7

（6）电导：3000—→10

既要阻燃效果好，消烟能力强，又要绿色环保，价格低廉；既要使用户用的好，又要使用户用得起。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种阻燃消烟剂及其电缆用PVC阻燃消烟聚合物，使阻燃消烟剂及其电缆用PVC阻燃消烟聚合物具有阻燃效果好，消烟能力强，又绿色环保，价格低廉等特点。

为解决上述技术问题，本发明的阻燃消烟剂按重量百分比由以下组分混合组成：

氢氧化镁 90%～97.2%

三氧化二锑 2%～6%

氧化锌 0.8%～4%

高分子材料的燃烧必须具备三个条件：（1）可燃物（高分子材料受热分解生成的可燃气体）、（2）氧气、（3）一定的温度。燃烧三要素，只要阻断三要素中任何一项要素就能终止燃烧。阻燃剂就是通过缓解或终止一项或多项要素来达到缓解或阻止燃烧的目的。

本发明的阻燃消烟剂也是利用各组分的特性来达到阻燃消烟目的的。氢氧化镁的特性是在340℃会受热分解，生成氧化镁和水并吸收大量的热量，从而降低了燃烧火焰的温度，降低了材料分解生成可燃气体的速度，使1、3两个要素得到缓解，同时分解产物沉积在表面形成保护壳，隔离了氧气和热量。材料燃烧时产生的“烟”是由未完全燃烧的炭颗粒组成的，主要成分是C和CO，氢氧化镁分解生成的水分子能有效的吸附碳颗粒，起到很强的抑烟作用，所以氢氧化镁是一种具有很强抑烟作用的阻燃剂。氢氧化镁原料，含量越高，其阻燃性能显然越好，试验表明如果含量低于90%则效果会不理想。

三氧化二锑单独使用时几乎没有阻燃作用，但当与卤素化合物或含磷化合物并用时可起到良好的阻燃增效作用。加入三氧化二锑后与其他阻燃消烟剂并用产生协同效应，三氧化二锑在燃烧初期，首先熔融（熔点655度），在材料表面形成保护层隔膜，隔绝空气，通过内部吸热反应降低燃烧温度；在高温状态下三氧化二锑被气化，稀释了空气中的氧气浓度。

氧化锌也是一种阻燃协效剂，其阻燃机理主要是氧化锌与配伍的阻燃剂、消烟剂发生酯化反应，脱水成炭，形成一层硬质的泡沫层，可以阻碍热的传导以及隔离氧气，减缓材料燃烧进程。

作为本发明的改进，该阻燃消烟剂按重量百分比由以下组分混合组成：

氢氧化镁90%～95%

三氧化二锑2%～6%

氧化锌1%～2%

三氧化钼2%～6%

当氧化锌的加入量在1%～2%时阻燃协同效应最佳。当氧化锌与钼类化合物，如三氧化钼配合时就成了传统的消烟剂。本发明的阻燃消烟剂价廉物美，每吨5万元不到。