[发明专利]一种电缆PVC材料阻燃剂

说明书

技术领域

本发明属于电缆专用PVC添加剂，尤其涉及一种电缆PVC材料的阻燃剂。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)树脂作为一种历史悠久的热塑性塑料，在电线电缆行业有着广泛的应用。例如现在生活用的450V/750V及以下绝缘的电线电缆和软线都很多使用PVC作为基体树脂。随着阻燃PVC电缆料在电子电器、计算机、汽车和航天等领域的广泛应用，对电缆的阻燃性也有着越来越高的要求。

PVC电缆由于其中掺入了大量的增塑剂和其他助剂，其耐燃性不足，在燃烧时会产生对人体有害的HCl气体，HCl还会对金属有很强的腐蚀作用。除了产生有毒气体，还会因为一些气体燃烧不完全而产生大量的烟雾，严重影响着人民的生命和财产安全。因此，研究开发低烟、低毒的PVC电缆成为电缆阻燃工业迫切的需求，具有重要的社会价值。

在PVC电缆中，我们通常采用加入阻燃剂和阻燃增塑剂的方法来实现其阻燃和抑烟的效果。具体使用的方法有以下几种：(1)用阻燃的增塑剂替代掉常规的增塑剂。例如常使用三芳基磷酸酯和烷基二芳基磷酸酯作为增塑剂，它们在燃烧时热分解生成不易挥发的多磷酸，可以在固体表面形成一层保护膜，隔断与氧气的接触。(2)加入锑化合物、金属氢氧化物等无机阻燃剂。通常加入的氢氧化铝还具有明显的抑烟作用。(3)在增塑剂含量较高的时候采用同时加入阻燃增塑剂、无机阻燃剂和阻燃填料的方法。(4)通常还加入抑烟剂。主要用于PVC电缆料抑烟的有三氧化钼和八钼酸铵等。在PVC电缆料的配方中我们经常需要根据电缆料不同的用途及阻燃需求来选择合适的阻燃增塑剂与常规增塑剂的配比，这样可以达到高的性价比。

PVC电缆料的阻燃性能通常是用氧指数来衡量的，氧指数是指让试样燃烧所需要的最低的氧浓度。氧指数越大时，阻燃性就越高。通常氧指数在30以上的材料就具有一定的阻燃性了。

PVC电缆料中加入了Al(OH)₃，Sb₂O₃，硼酸锌(ZB)等无机阻燃剂，它们的用量对PVC的阻燃性能影响很大。随着Sb₂O₃的增加，PVC电缆料的极限氧指数呈直线上升趋势，在纳米Sb₂O₃的添加量大于1.5份时，纳米Sb₂O₃对PVC的氧指数贡献大于微米级Sb₂O₃。但是由于Sb₂O₃价格比较昂贵，所以一般加入Sb₂O₃的量不是很高，只要能保证一定的阻燃性即可。并且加入的ZB可以用作消烟剂，将ZB与Sb₂O₃复合使用将使得PVC电缆料在具有合适的氧指数的同时还具有低的生烟量。

发明内容

本发明人首次提出以钛酸铝-氧化铈作为高聚物尤其是PVC材料阻燃剂，所述钛酸铝-氧化铈可以与其它常规PVC材料阻燃剂配合使用，具有较高的阻燃能力，氧指数可以达到35以上，具有添加量小，对环境友好的特点。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：

本发明公开了一种新型电缆PVC材料阻燃剂，该阻燃剂包括钛酸铝-氧化铈，其用量为PVC材料总重量的1-10wt％，更优选是3-5wt％。

所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒的粒径为10-100微米的阻燃剂颗粒。

所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒的制备方法，包括如下步骤：将硝酸铝溶于乙醇中形成硝酸铝乙醇溶液；钛酸四丁酯溶于乙醇中形成钛酸四丁酯乙醇溶液，并向所述钛酸四丁酯乙醇溶液中加入钛酸四丁酯质量20-80％的乙酰丙酮，剧烈搅拌10-30min；按铝、钛摩尔比2：1将配制好的硝酸铝乙醇溶液缓慢加入到钛酸四丁酯乙醇溶液中；加入硝酸调节混合液pH值至5-7，最后加入聚乙二醇作分散造孔剂，用量为溶剂体积的0.5-5％，剧烈搅拌得到钛酸铝溶胶；以硝酸铈溶于水中，形成硝酸铈水溶液，以碳酸氢铵水溶液为沉淀剂按照Ce和CO₃^2-摩尔比1：2-3混合，同时加入混合溶液质量1-2％的聚乙二醇作为分散剂，剧烈搅拌10-30min，得到碳酸铈溶胶；将钛酸铝溶胶和碳酸铈溶胶按照Ce和Al摩尔比为0.1-10的比例混合，并剧烈搅拌10-30min后，抽滤干燥，在500-700℃下干燥1-5h，在球磨机中粉碎得到所述钛酸铝-氧化铈阻燃剂颗粒。

所述聚乙二醇的分子量为200-4000。