一种阻燃抗静电的软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氯乙烯合材料技术领域，具体涉及一种阻燃抗静电的软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
传统PVC广泛应用于给、排水领域，具有一定的耐酸、耐碱、耐腐蚀、承受内压等优点。但传统PVC的机械性能和力学性能差，不抗静电，低温容易发脆，阻燃性不够，燃烧会有烟雾产生，不耐老化，易产生静电火花，这些缺陷不利于PVC材料在煤矿瓦斯抽采、通风等煤矿领域的应用。首先，PVC根据所加增塑剂量的不同，可分为软质、硬质和半硬质三类。随着软质PVC的使用率逐年上升，其应用领域越来越广。但是软质PVC因为在加工过程中添加了大量的增塑剂，虽然一定程度提高了PVC的加工性能和可塑性，但是降低了PVC硬度，并严重影响软质PVC的阻燃性能，甚至使之成为易燃材料。软质PVC在燃烧过程中会伴随大量浓烟产生，极易产生二次伤害，严重危害着人们的生命和财产安全，破坏人们赖以生存的绿色环境，这些都大大降低了软质PVC在应用中的安全性；%20其次，软质PVC为达到抗静电性能要求，需要在PVC材料中大量加入导电炭黑，导致PVC材料变硬变脆，材料的机械性能、力学性能都受到较大影响，无法满足工业相关领域的使用要求。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种阻燃抗静电的软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法，该材料具有优异的抗静电性能，且阻燃性能好、耐候性能优异、力学性能好。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种阻燃抗静电的软质聚氯乙烯复合材料，包含以下重量配比的原料组分：
氯化聚乙烯60～70份；聚氯乙烯30～40份；稳定剂5-10份；增塑剂27-42份；阻燃剂10～15份；润滑剂5.5-6.5份；导电填料15～33份。
进一步的，所述导电填料包括特导电炭黑和导电石墨粉，所述导电填料中特导电炭黑和导电石墨粉的质量比为5～6：1～3。
进一步的，所述导电石墨粉的目数为5000-10000目。
进一步的，所述稳定剂为铅盐稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸铅或稀土复合稳定剂中的一种或两种以上的混合物。
进一步的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、己二酸二辛酯或季戊四醇油酸酯中的一种或两种以上的混合物。
进一步的，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸或聚乙烯蜡中的一种或两种以上的混合物。
进一步的，所述聚氯乙烯为SG-3型。
进一步的，所述阻燃剂型号为HT-105。
一种阻燃抗静电的软质聚氯乙烯复合材料，材料表面电阻＜1×106Ω，氧指数为30%。
一种阻燃抗静电的软质聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将氯化聚乙烯、聚氯乙烯、稳定剂、润滑剂、导电填料按重量份数称重后，高速搅拌，使其完全混匀；当料温达到86～90℃时，加入增塑剂，继续高速搅拌；当料温达到100℃时，低速搅拌；当料温达到110～120℃时，混料时间控制在17～20min，将料放至冷混机内，在冷混机内继续混合物料，使其冷却至50～60℃，得到混合物料；
步骤二、将步骤一所得到的混合物料用双螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出造粒的加工温度控制在130～170℃范围内，粒料进行充分冷却后，得到复合材料。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
本发明的复合材料，配方配伍合理，选择氯化聚乙烯作为基体，通过添加导电炭黑和导电石墨粉，使复合材料的表面电阻＜1X106Ω，使材料不仅具有优异的抗静电性能，且阻燃性能好、耐候性能优异、力学性能好。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不被此限制。
一种阻燃抗静电的软质聚氯乙烯复合材料，包含以下重量配比的原料组分：氯化聚乙烯60～70份；聚氯乙烯30～40份；稳定剂5-10份；增塑剂27-42份；阻燃剂10～15份；润滑剂5.5-6.5份；导电填料15～25份。
本发明采用的主要原料氯化聚乙烯是一种饱和弹性体材料，无毒无味，具有优良的耐热氧老化、臭氧老化、耐酸碱和耐化学药品性能。氯化聚乙烯中含有氯元素，本身具有阻燃性能，且有燃烧防滴下特性。而且氯化聚乙烯无毒，不含重金属及PAHS(PAHS是一种有致癌作用的多环芳烃)，完全符合环保要求。
所述聚氯乙烯为SG-3型，此材料的强度、刚度、韧性、耐热及耐低温性等性能优良。
所述稳定剂为铅盐稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸铅或稀土复合稳定剂中的一种或两种以上任意比例的混合物。热稳定剂加入量过少，在混料和加工过程中以及产品使用中的耐热稳定性会很差，容易分解，而过量则会产生析出现象。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂(DOP)、己二酸二辛酯(DOA)或季戊四醇油酸酯中的一种或两种以上任意比例的混合物。以上各种增塑剂结合使用，可以使塑料树脂增加柔软性，改善加工性，减低熔融粘度，降低玻璃化温度。
所述阻燃剂型号为三氧化二锑HT-105。
所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡(OPE)、石蜡、硬脂酸或聚乙烯蜡中的一种或两种以上任意比例的混合物。优先选择氧化聚乙烯蜡、石蜡或硬脂酸，润滑剂也要结合使用，润滑剂用量过低会影响加工流动性，而用量过高，则会对机械性能和阻燃性能产生负面影响。
所述导电填料包括特导电炭黑和导电石墨粉，所述导电填料中特导电炭黑和导电石墨粉的质量比为5～6：1～3。所述导电石墨粉的目数为5000-10000目。
特导电炭黑和导电石墨粉混合制成的导电填料，导电石墨粉的导电性大于传统的导电炭黑，能提高材料导电性能，本发明阻燃抗静电的软质聚氯乙烯复合材料，材料表面电阻＜1×106Ω。如果采用传统的导电炭黑作为导电填料，想要达到本发明的导电性能，需要配入大量的导电炭黑，这就会导致整个聚氯乙烯复合材料的拉伸性能极大降低，无法做出合格的软质聚氯乙烯复合材料。
实施例1
将重量份数为70份氯化聚乙烯材料、重量份数为30份聚氯乙烯树脂、重量份数为12份已二酸二辛酯(DOA)、重量份数为2份硬脂酸钙、重量份数为4份硬脂酸铅、重量份数为4份石蜡、重量份数为1.5份氧化聚乙烯蜡（OPE）、重量份数为20份特导电炭黑(HG-IP)、重量份数为4份导电石墨粉，阻燃剂10份，按所述重量份数称量好后，倒入高速混料机，启动混料机，高速搅拌。
料温达到90℃时，加入重量份数为15份邻苯二甲酸二辛脂（DOP），继续高速搅拌，料温达到100℃%20时，换成低速搅拌，料温达到115℃时，混料时间在16min，放料至冷混机内，在冷混机内物料冷却至55℃，放出物料，得到混合物料。将得到的混合物料用双螺杆挤出机加工，加热温度为170℃，加工成φ50软管，待软管充分冷却后，软管上截取宽度30mm的圆环状，再进行如附表1所列的各项参数测试。
实施例2
将重量份数为68份氯化聚乙烯材料、重量份数为32份聚氯乙烯树脂、重量份数为15份已二酸二辛酯(DOA)、重量份数为3份硬脂酸钙、重量份数为3份硬脂酸铅、重量份数为4份石蜡、重量份数为2.5份氧化聚乙烯蜡（OPE）、重量份数为25份特导电炭黑(HG-IP)、重量份数为6份导电石墨粉，阻燃剂11份，按所述重量份数称量好，倒入高速混料机，启动混料机，高速搅拌。
料温达到86℃时，加入重量份数为18份邻苯二甲酸二辛脂（DOP），继续高速搅拌，料温达到100℃时，换成低速搅拌，料温达到120℃时，混料时间在15min，放料至冷混机内，在冷混机内物料冷却至55℃，放出物料，得到混合物料。将得到的混合物料用双螺杆挤出机加工，加热温度为170℃，加工成φ50软管，待软管充分冷却后，软管上截取宽度30mm的圆环状，再进行如附表1所列的各项参数测试。
实施例3
将重量份数为65份氯化聚乙烯材料、重量份数为35份聚氯乙烯树脂、重量份数为17份季戊四醇油酸脂、重量份数为2份铅盐稳定剂、重量份数为4份稀土复合稳定剂、重量份数为3份硬脂酸、重量份数为3.5份氧化聚乙烯蜡（OPE）、重量份数为23份特导电炭黑(HG-IP)、重量份数为5份导电石墨粉，阻燃剂15份，按所述重量份数称量好，倒入高速混料机，启动混料机，高速搅拌。
料温达到95℃时，加入重量份数为20份邻苯二甲酸二辛脂（DOP），继续高速搅拌，料温达到105℃%20时，换成低速搅拌，料温达到115℃时，混料时间在15min，放料至冷混机内，在冷混机内物料冷却至55℃，放出物料，得到混合物料。将得到的混合物料用双螺杆挤出机加工，加热温度为170℃，加工成φ50软管，待软管充分冷却后，软管上截取宽度30mm的圆环状，再进行如附表1所列的各项参数测试。
实施例4
将重量份数为62份氯化聚乙烯材料、重量份数为40份聚氯乙烯树脂、重量份数为20份季戊四醇油酸脂、重量份数为4份铅盐稳定剂、重量份数为2份稀土复合稳定剂、重量份数为4.5份硬脂酸、重量份数为1.5份氧化聚乙烯蜡（OPE）、重量份数为27份特导电炭黑(HG-IP)、重量份数为6份导电石墨粉，阻燃剂13份，按所述重量份数称量好，倒入高速混料机，启动混料机，高速搅拌。
料温达到90℃时，加入重量份数为22份邻苯二甲酸二辛脂（DOP），继续高速搅拌，料温达到110℃%20时，换成低速搅拌，料温达到125℃时，混料时间在15min，放料至冷混机内，在冷混机内物料冷却至55℃，放出物料，得到混合物料。将得到的混合物料用双螺杆挤出机加工，加热温度为170℃，加工成φ50软管，待软管充分冷却后，软管上截取宽度30mm的圆环状，再进行如附表1所列的各项参数测试。
实施例5
将重量份数为70份氯化聚乙烯材料、重量份数为30份聚氯乙烯树脂、重量份数为12份季戊四醇油酸酯、重量份数为6份硬脂酸钙、重量份数为4份硬脂酸铅、重量份数为3份石蜡、重量份数为3.5份氧化聚乙烯蜡（OPE）、重量份数为18份特导电炭黑(HG-IP)、重量份数为9份导电石墨粉，阻燃剂13份，按所述重量份数称量好后，倒入高速混料机，启动混料机，高速搅拌。
料温达到88℃时，加入重量份数为19份邻苯二甲酸二辛脂（DOP），继续高速搅拌，料温达到100℃%20时，换成低速搅拌，料温达到110℃时，混料时间在20min，放料至冷混机内，在冷混机内物料冷却至50℃，放出物料，得到混合物料：具有阻燃、抗静电性能的软质聚氯乙烯（PVC）。
将得到的混合物料用双螺杆挤出机加工，加热温度为180℃，加工成软管。
实施例6
将重量份数为63份氯化聚乙烯材料、重量份数为35份聚氯乙烯树脂、重量份数为18份季戊四醇油酸酯、重量份数为6份硬脂酸钙、重量份数为4份硬脂酸铅、重量份数为3份石蜡、重量份数为3.5份氧化聚乙烯蜡（OPE）、重量份数为12份特导电炭黑(HG-IP)、重量份数为4份导电石墨粉，阻燃剂12份，按所述重量份数称量好后，倒入高速混料机，启动混料机，高速搅拌。
料温达到90℃时，加入重量份数为20份邻苯二甲酸二辛脂（DOP），继续高速搅拌，料温达到100℃%20时，换成低速搅拌，料温达到120℃时，混料时间在17min，放料至冷混机内，在冷混机内物料冷却至60℃，放出物料，得到混合物料：具有阻燃、抗静电性能的软质聚氯乙烯（PVC）。
阻燃性能：有焰燃烧时间≤3秒，无焰燃烧时间≤10秒。本复合材料氧指数为30%。抗静电性能：表面电阻＜1×106Ω；完全能够满足煤炭部标准MT181-1988、MT%20558%20.1-2005以及AQ1071-2009的要求。
表1检测实验数据
从上表可以看出，本发明的阻燃及抗静电性能的软质聚氯乙烯（PVC）复合材料，综合性能优良。本发明的阻燃及抗静电性能的软质聚氯乙烯（PVC）复合材料呈粒状，基本颜色为黑色。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
