[发明专利]一种改性半焦阻燃抑烟剂的制备及在制备PVC复合材料中的应用

说明书

本发明提供了一种改性半焦阻燃抑烟剂，是由（3‑三乙氧基硅基）丙基琥珀酸酐和3‑（二乙氧基硅基）丙胺对半焦改性而得，将改性半焦作为抑烟阻燃助剂用于制备PVC复合材料。本发明通过利用半焦固定碳含量高、挥发分较低及有效发热值较高的优点，并对其进一步改性，改性后的半焦与PVC的结合更加紧密，分散更加均匀，使得PVC复合材料具有良好的力学性能、阻燃性和抑烟性能。此外，改性半焦的孔隙结构较为发达，可作为在PVC复合材料中的吸附剂而吸收PVC复合材料燃烧中产生的有害气体，进一步实现阻燃抑烟的作用。本发明原料半焦来源丰富，价格低廉，应用于PVC复合材料领域既可以解决半焦污染环境的问题，又能实现废物再利用。

技术领域

本发明涉及一种阻燃抑烟剂，尤其涉及一种改性半焦阻燃抑烟剂的制备方法，本发明同时还涉及该改性半焦阻燃抑烟剂在制备PVC复合材料中的应用。

背景技术

聚氯乙烯（PVC）是一类历史悠久的热塑性塑料，添加不同量的增塑剂，可以制成软质、硬质和半硬质制品，PVC还可以与其它聚合物共混进行改性，做成种类繁多、性能各异的制品，同时PVC树脂具有很多的优良性能，例如绝缘性能好、产品的透明性好，还具有难燃型和耐腐蚀性等优点，已经广泛应用于建筑、包装、医药等诸多行业，具有非常广泛的前景。PVC属于无定形高分子聚合物，是氯乙烯单体在引发剂的作用下通过自由基聚合而成。其本身含氯量高达56%，氧指数（LOL）高达45%～49%，但是由于增塑剂的使用使其氧指数降低，有时甚至降低至21%以下。并且PVC的热稳定性差，在燃烧过程中难以软化，有烟产生，并有酸味气体产生，同时还会产生HCl和氯气等有毒气体。PVC燃烧过程分2步：首先在240~340 ℃燃烧分解出HCl和含有双键的二烯烃，然后在400~470 ℃发生炭的燃烧。PVC在燃烧过程中脱除HCl后生成共轭双键不饱和烃，接着碳链断裂成低分子产物、自由基等，分子发生重排、环化形成苯核，聚合成稠环芳香族结构的树脂，最后变成焦炭和石墨化炭粒。PVC 最终热解产物有HCl、多烯、苯、芳香族化合物、低分子烯烃和烷烃等，有足够数量的中间产物参与热解，从而形成了黑烟，这使得PVC在火灾中燃烧时产生大量的黑烟和腐蚀性气体，造成二次危害，严重影响着人们的生命财产安全，污染人们的生存环境。火灾事故中的人员致死原因80%以上与材料产生的浓烟和有毒气体有关。因此，降低PVC燃烧过程中的发烟量对PVC的应用推广、提高PVC产品的安全性具有重要意义。

国内目前使用最广的PVC抑烟剂有钼系化合物中的三氧化钼和八钼酸铵，当加入0.5~3.0份时，生烟量可降低30%~80%。其它钼化合物如八钼酸按、十钼酸胺、钼酸锌基复合物、钼酸钙基复合物都有很好的抑烟效果，如三氧化钼与Cu₂O协效体系，在保持100份PVC基体中加入4份抑烟剂，抑烟效果最高。在抑烟剂体系中，如有机二茂铁及含铁化合物也对PVC体系有明显的抑烟效果，如在100份PVC中添加1.5~2份二茂铁就能有效抑制PVC燃烧时的发烟量，其它含铁化合物如FeCl₃、FeCl₂和Fe₂O₃都有良好的阻燃抑烟作用。但由于以上抑烟剂体系价格昂贵，导致PVC成本增大。因此寻求出一种无毒无污染、制备简单、来源丰富、环保、价格低廉的PVC抑烟剂是该领域的热重点，以满足国内PVC市场需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性半焦阻燃抑烟剂的制备方法。

本发明的另一个目的是提供该改性半焦阻燃抑烟剂在制备PVC复合材料中的应用。

一、改性半焦阻燃抑烟剂的制备

本发明一种改性半焦阻燃抑烟剂的制备方法，是将半焦粉体分散在水中，超声搅拌使半焦的片层结构打开，然后加入有机改性剂（3-三乙氧基硅基）丙基琥珀酸酐与3-（二乙氧基硅基）丙胺复配物，于60~100℃下搅拌反应0.5~3h，离心，洗涤，干燥，粉碎，得到改性半焦阻燃抑烟剂。

所述半焦粉体半焦粉体的粒度为3000~5000目。