聚氯乙烯阻燃性能試驗(yàn)

孫艷玲，趙博丹

（沈陽橡膠研究設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽 110021）

聚氯乙烯阻燃性能試驗(yàn)

孫艷玲，趙博丹

（沈陽橡膠研究設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 沈陽 110021）

單獨(dú)使用氫氧化鋁或氫氧化鎂作為阻燃劑，不但加入量大，而且阻燃效果不理想，且對(duì)軟質(zhì)PVC的力學(xué)性能有較大的影響，加入ZB， Sb2O3，TBP，氯化石蠟（M-50）及鉬酸銨后所組成的各個(gè)復(fù)合阻燃體系有著良好的阻燃效果。由于加入Sb2O3或TBP后分別形成鹵-銻協(xié)效，鹵-磷協(xié)效，此兩體系均有較好的阻燃效果。此外金屬氫氧化物-ZB-Sb2O3復(fù)合阻燃體系由于存在協(xié)同效應(yīng)所以也有較好的阻燃效果及力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)得出PVC 100份，DOP 60份，Mg（OH）224份，Sb2O33份，，氯化石蠟（M～50）2份，鉬酸銨1份時(shí)，阻燃效果最好。PVC為100份，DOP為40份，AL（OH）3為30份，ZB為10份時(shí)，阻燃效果最好。

軟質(zhì)PVC；阻燃；金屬氫氧化物；氧指數(shù)

聚氯乙烯（PVC），主要成分為聚氯乙烯，耐腐蝕、牢固耐用，PVC可分為軟質(zhì)PVC和硬質(zhì)PVC，其中硬質(zhì)PVC大約占市場(chǎng)的三分之二，軟質(zhì)PVC一般是用于地板、天花板及皮革的表層，由于軟PVC容易變脆，不易保存，所以其使用范圍收到了局限。近幾年，軟質(zhì)PVC廣泛的被用于化工、建筑、通訊、紡織和交通等行業(yè)中。但軟質(zhì)PVC材料由于在其生產(chǎn)、加工過程中添加助劑等存在易燃的缺點(diǎn)，且燃燒產(chǎn)生的毒煙很大，對(duì)人身、財(cái)產(chǎn)等形成巨大的危害，因此對(duì)軟質(zhì)PVC阻燃性能進(jìn)行研究、試驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器

1.2 實(shí)驗(yàn)工藝

表1 實(shí)驗(yàn)藥品

表2 實(shí)驗(yàn)儀器

按配方配料→稱量→高速混合機(jī)捏合→排料→單螺桿擠出→平板硫化機(jī)模壓進(jìn)行制樣

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 阻燃物料的混合

按配比配好基料，高速混合機(jī)預(yù)熱至40～50 ℃后將配好的基料投入高速混合機(jī)中，先低速混合2 min在高速混合至90 ℃后出料，再按配方加入阻燃劑由低速到高速混合2 min。

1.3.2 擠出機(jī)工藝條件加料段溫度：130～140 ℃塑化段溫度：140～150 ℃擠出段溫度：150～160 ℃

1.3.3 試樣的制備

將混合好的阻燃配料放入擠出機(jī)中擠出，后用平板硫化機(jī)模壓制樣。將厚3 mm試樣做成規(guī)格為70×6.5×3（mm）試樣，用于測(cè)試氧指數(shù)。將厚2 mm試樣用標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣裁刀裁好，用以測(cè)試?yán)煨阅堋?/p>

1.3.4 氧指數(shù)的測(cè)試

按國標(biāo)（GB）測(cè)試出各個(gè)試樣的氧指數(shù)。

1.3.5 力學(xué)性能的測(cè)試

按國標(biāo)（GB），以100 mm/min的拉伸速率。將測(cè)得拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率。

1.3.6 配方設(shè)計(jì)

表3 阻燃配方

基料：PVC，100份；DOP，40份；三鹽，2份；PbSt，1份；鈦白，1份。

表4 阻燃配方

基料：PVC，100份；DOP，60份；三鹽，2份；PbSt，1份；鈦白，1份。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 Al(OH)3、Mg(OH)2、Sb2O3和 ZB對(duì)PVC氧指數(shù)和力學(xué)性能的影響

表5 阻燃劑對(duì)PVC氧指數(shù)和力學(xué)性能的影響

基本配方：PVC，100份；DOP，40份；三鹽，2份；PbSt，1份；鈦白，1份。

由表5可以看出：在未加入阻燃劑時(shí)氧指數(shù)僅為27.7%，而單獨(dú)使用40份氫氧Mg（OH）2或Al（OH）3作為阻燃劑時(shí)，氧指數(shù)只提高了一個(gè)百分點(diǎn)達(dá)到28.7%。當(dāng)單獨(dú)使用Mg（OH）2時(shí)拉伸強(qiáng)度下降到16.4 MPa，斷裂伸長率下降到117%。當(dāng)單獨(dú)使用Al（OH）3時(shí)拉伸強(qiáng)度下降到16.3 MPa，斷裂伸長率下降到106%?？梢妰烧邔?duì)軟質(zhì)PVC都有阻燃性，但對(duì)力學(xué)性能影響大［1］。

由表5中配方4、5可以看出，當(dāng)加入5份Sb2O3取代Mg（OH）2或Al（OH）3后，PVC的氧指數(shù)提高到36.2%、33.5%，這是由于當(dāng)PVC中的氯與Sb2O3中的銻形成鹵-銻協(xié)同效應(yīng)，所以有很好的阻燃效果。由于加入了Sb2O3取代了金屬氫氧化物，力學(xué)性能有所變化。

由表5中配方3、5、7可以看出，當(dāng)加入5份ZB時(shí)氧指數(shù)達(dá)到33.5%，當(dāng)加入10份時(shí)ZB時(shí)氧指數(shù)達(dá)到35.7%，這是因?yàn)榕鹚徜\形成——使體系有著很好的阻燃效果。

由表5中配方8、9可以看出，當(dāng)Al（OH）3為30份，ZB及Sb2O3均為5份時(shí)PVC氧指數(shù)達(dá)到38.7%。當(dāng)Mg（OH）2為30份，ZB及Sb2O3均為5份時(shí)氧指數(shù)達(dá)到38.2%?？梢夾l（OH）3/Mg（OH）2-ZB-Sb2O3復(fù)合體系阻燃效果很好，同時(shí)可以看出，在此復(fù)合體系中Al（OH）3-ZB-Sb2O3復(fù)合阻燃效果比Mg（OH）2-ZB-

表6 阻燃劑的阻燃效果及其力學(xué)性能的影響

2.2 氯化石蠟、TBP和鉬酸銨ZB對(duì)Mg（OH）2-ZB-Sb2O3復(fù)合體系PVC氧指數(shù)和力學(xué)性能的影響

基本配方：PVC，100份；DOP，60份；三鹽，2份；PbSt，1份；鈦白，1份。

由表6配方1可以看出，PVC100份，DOP加入量為60份時(shí)氧指數(shù)下降到25.5%，比PVC100份，DOP量為40份時(shí)的氧指數(shù)明顯下降，但拉伸強(qiáng)度達(dá)到17.3 MPa，斷裂伸長率達(dá)到243%。

由表6配方3、4進(jìn)行對(duì)比可以看出，阻燃劑為20份的Mg（OH）2，10份Sb2O3，氧指數(shù)達(dá)到29.2%，硬度為84A，拉伸強(qiáng)度為14.5MPa，斷裂伸長率為204%。而20份的Mg（OH）2，10份的ZB氧指數(shù)為28.2%，硬度為85A，拉伸強(qiáng)度為16.1MPa，斷裂伸長率為240%。由此可以看出，Mg（OH）2-ZB的復(fù)合阻燃效果與Mg（OH）2-Sb2O3復(fù)合體系的阻燃效果相差不多，但力學(xué)性能比Mg（OH）2-Sb2O3復(fù)合體系要好。

由表6配方2、5兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)以2份氯化石蠟（M-50）取代ZB后阻燃效果提高，在2，10兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以同樣看出這個(gè)結(jié)果。但加入了氯化石蠟（M-50），力學(xué)性能有所回升。

由表6配方8、9、10、11可以明顯看出，加入1份鉬酸銨后氧指數(shù)達(dá)到31.2%，阻燃效果很好。在配方12中可以看到加入3份TBP后氧指數(shù)達(dá)到31.2%，且硬度最小為82A，拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長率均有所上升。這是由于加入TBP后形成鹵-磷協(xié)效，所以有著良好的阻燃效果，且TBP本身有增塑的作用所以硬度最?。?］。

基料：PVC100份、DOP60份、三鹽2份、PbSt1份、鈦白1份。

表7 阻燃劑的阻燃效果及其對(duì)力學(xué)性能的影響

由表7可以看出PVC為100份，DOP為60份，阻燃劑總份數(shù)為40份時(shí)，總體阻燃效果比表7的配方中PVC為100份，DOP為60份，阻燃劑總份數(shù)為30份時(shí)的阻燃效果好。

由配方16實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，加入少量的鉬酸銨后阻燃效果好。

3 結(jié)論

（1）隨著DOP的加入量增多，軟質(zhì)PVC的阻燃性隨之而下降。

（2）Mg（OH）2或Al（OH）3作為阻燃劑使用時(shí)，其阻燃效果不高，且對(duì)軟質(zhì)PVC的力學(xué)性能影響較大，所以不適宜單獨(dú)使用。鹵-銻協(xié)效有著好的阻燃效果。Sb2O3-ZB的協(xié)同阻燃效果較好，當(dāng)Sb2O3/ ZB為1：1時(shí)，阻燃效果較好。其中硼酸鋅對(duì)軟質(zhì)PVC力學(xué)性能影響比Sb2O3稍大。氯化石蠟（M-50）對(duì)軟質(zhì)PVC的阻燃效果較Sb2O3及ZB差一些，但其對(duì)軟質(zhì)PVC的力學(xué)性能影響?。?］。鹵-磷阻燃體系有較好的協(xié)同阻燃效應(yīng)，加入少量的TBP便可得到較好的阻燃效果，且力學(xué)性能較好。少量的鉬酸銨具有較好的阻燃效果，說明協(xié)同阻燃效果好。

（3）PVC，100份，DOP，60份，Mg（OH）2，24份，Sb2O3，3份，，氯化石蠟（M～50），2份，鉬酸銨1份時(shí)，阻燃效果最好且力學(xué)性能好。PVC為100份，DOP為40份，Al（OH）3為30份，ZB為10份時(shí)，阻燃效果最好且力學(xué)性能好。

［1] Proceeding of American Fire Retardant Chemical Association. Lancaster（ PA）：FRCA，1995， 1997， 1999，2001.

［2] Green J. Flame-retarding Ploymers. New York：CRC Press，Lnc.，19696

［3] Proceedings of the Flame Retardants. London： Elsevier Applied Science， 1993， 1994， 1998.

（R-02）

我國輪胎企業(yè)在國外建廠概況

目前，我國已經(jīng)有5家企業(yè)在國外建設(shè)輪胎生產(chǎn)廠，分別為賽輪金宇集團(tuán)在越南建480萬條半鋼子午胎。

5.6萬條工程子午胎；玲瓏公司在泰國建1200萬條半鋼子午胎，120萬條全鋼子午胎；中策集團(tuán)在泰國建500萬條半鋼子午胎；森麒麟公司在泰國建1200萬條半鋼子午胎；奧戈瑞公司在印度尼西亞建800萬條半鋼子午胎，200萬條全鋼子午胎。

（燕豐供稿）

沙特Sadara投產(chǎn)朱拜勒LLDPE裝置

新近，沙特阿美和陶氏化學(xué)的合資企業(yè)Sadara化學(xué)公司在沙特朱拜勒的37.5萬噸/年低密度聚乙烯（LLDPE）裝置建成投產(chǎn)。該裝置采用美國陶氏化學(xué)的專利技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)E。它是朱拜勒工業(yè)城二期Sadara一體化生產(chǎn)地在建的26套世界級(jí)規(guī)模的裝置中第一個(gè)投產(chǎn)的，也是首次在中東地區(qū)使用煉油廠的液體石腦油作為原料進(jìn)行生產(chǎn)。

（燕豐供稿）

PVC flame retardant performance test

PVC flame retardant performance test

Sun Yanling, Zhao Bodan
(Shenyang Rubber Research & Design Institute Co., Ltd., Shenyang 110021, Liaoning, China)

Taking aluminum hydroxide or magnesium hydroxide alone as a flame retardant is not ideal, not only the amount is larger, but also has a greater influence on the mechanical properties of soft PVC. After adding ZB, Sb2O3, TBP, chlorinated paraffi n (M-50) and ammonium molybdate, each composite flame retardant system has a good effect. Since halogen - antimony synergist and halogen - phosphorus synergist are formed after adding Sb2O3 or TBP, these two systems have better flame-retardant effect. Furthermore, since there is a synergistic effect, metal hydroxide-ZB-Sb2O3 composite flame retardant system has a good effect and mechanical properties. Experimental results show that: When the formula is 100 parts of PVC, 60 parts of DOP, 24 parts of Mg(OH)2, 3 parts of Sb2O3, 2 parts of chlorinated paraffi n (M-50) and 1 part of ammonium molybdate, the system has the best flame-retardant effect. When the formula is 100 parts of PVC, 40 parts of DOP, 30 parts of Al(OH)3, 10 parts of ZB, the system has the best flame-retardant effect.

soft PVC; fi re-retardant; metal hydroxide; oxygen index

TQ330.43

1009-797X（2016）01-0043-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.01.017

孫艷玲（1983-），女，工程師，碩士研究生，主要從事橡塑研究工作。

2015-10-19