專利名稱：輕型儲能輝光阻燃抑煙pvc復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料及其制備方法。
背景技術：
聚氯乙烯(PVC)被廣泛應用于建筑、車船、家具、裝飾裝修、廣告制作、展覽標牌、 市容環保、旅游等行業。用其制得的板材不但具有極好的耐腐蝕性(耐鹽酸、硫酸、硝酸、苛性堿和一般的有機溶劑)，還具有優良的電絕緣、保溫、隔熱性能。新型儲能輝光高分子材料產業在歐美等西方發達國家是一個正在興起的產業。應用領域涉及消防、船舶、建筑、交通、鐵路、軍事等領域。目前國外許多大型國際機場、地鐵、 飛機及世界著名建筑等諸多領域，都采用了儲能自輝光高分子材料制作的標志指示產品。 西方多數國家已經通過立法規定，建筑中必須使用新型環保高分子輝光產品，歐盟國家也已頒布相應行業標準。目前在德國法蘭克福機場，法國戴高樂機場，德國電信大樓，歐洲空中客車和美國波音，麥道飛機，英國倫敦地鐵等眾多建筑和產品中新型自發光高分子材料已得到廣泛應用。但是由于其具備輝光特性，為了得到亮度較高透明性較好的材料而導致其物理性能等其他性能變差，因此隨著儲能新型高分子發光材料的開發普及利用，一個圍繞提高發儲能光材料的各項綜合性能而形成的行業將逐步形成并發展壯大。另外，隨著國家對建筑材料領域的阻燃要求逐漸加強，傳統的軟質PVC材料不能滿足阻燃抑煙要求，尤其是PVC材料的生煙量大，在常用塑料中名列榜首。在重大消防事故中造成人員傷亡的主要原因是可燃材料在燃燒時釋放的煙和有毒氣體。據日本和英國統計，死亡于煙和有毒氣體與死亡與火燒的人數大體相同均為40-50%，美國消防基金會的統計資料表明，所有火災中80%的死亡是由于吸入毒性氣體造成的，而濃煙則是有毒氣體的一個良好載體；另外，濃煙會妨礙火災現場人員的疏散和消防人員的搶救，嚴重威脅到事故現場人員的生命安全。 目前有效的提升材料阻燃抑煙性能的方法為添加阻燃抑煙劑，但是在添加阻燃抑煙材料后，由于分散性相容性等原因使材料各方面性能變差從而影響材料的使用領域?；谏鲜鲈?，制備機械性能良好又能兼具輕質、儲能輝光、阻燃抑煙的PVC材料對當今PVC市場有著較為重要的意義，基于在相關領域該材料具有長期的大量的市場需求，因此，開發該類產品具有非常好的經濟效益，同時也具有良好的社會效益。

發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料。本發明提供的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料為雙層復合材料，由儲能輝光層和輕質阻燃抑煙層構成，
其中，上述儲能輝光層含有的成分及其在儲能輝光層中的重量份數如下 PVC100，
PVC穩定劑1 5，ACR加工助劑 1 6， 潤滑劑1 3，
稀土長余輝發光粉5 15， DOP20 40 ；
上述輕質阻燃抑煙層含有的成分及其在輕質阻燃抑煙層中的重量份數如下
PVC100，
PVC穩定劑 1 5，
碳酸鈣5 15，
ACR加工助劑 1 6，
發泡劑0. 2 2，
氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或其任意比混合物 10 30， 潤滑劑1 3，
發泡調節劑2 8。作為優選，上述PVC復合材料由儲能輝光層和輕質阻燃抑煙層共擠成型而構成， 上述儲能輝光層與輕質阻燃抑煙層的厚度比為1:2。作為優選，上述儲能輝光層的PVC為SG3型PVC，上述輕質阻燃抑煙層的PVC為SG7 型 PVC。作為優選，輕質阻燃抑煙層的發泡劑是AC發泡劑或碳酸氫鈉中的一種或其任意比混合物；上述儲能輝光層和上述輕質阻燃抑煙層的PVC穩定劑是指鈣鋅穩定劑。其中，上述的稀土長余輝發光粉為硅酸鹽類發光材料或鋁酸鹽類發光材料的一種或其混合物；
上述硅酸鹽類發光材料的化學組成表示式為 (SivzCa) 2MgSi207 EuxLny
其中，Ln為La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、釙、Bi中的一種或多種元素的組合，0彡ζ彡1， 0. 0001 彡 X 彡 0. 2,0. 0001 ^ y ^ 0. 3 ；
上述鋁酸鹽類發光材料的化學組成表示式為 α M0. β AL2O3. YB203:EuxLny
其中，M為Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一種或多種元素的組合，Ln為Nd、Dy、Ho、Tm、La、 Ce、Er、Pr、Bi中的一種或多種元素的組合，0. 5彡α彡5，0.5彡β彡9，0.0001彡y ^0. 3, 0. 00001 彡 χ 彡 0. 15,0. 00001 彡 y 彡 0. 2。作為優選，上述儲能輝光層還含有的成分及其在儲能輝光層的重量份數如下著色劑0. 5^1 ；CPE重量份數大于0小于等于5。作為優選，上述輕質阻燃抑煙層還含有的成分及其在輕質阻燃抑煙層中的重量份數如下著色劑0. 5^1 ；CPE重量份數大于0且小于等于5 ；DOP重量份數大于0且小于等于20。本發明還提供制備上述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料的方法，包括以下步驟
(1)、儲能輝光層粒料的制備取上述量的PVC攪拌升溫至5(T70°C，投入穩定劑升溫至7(T90°C，投入潤滑劑、ACR加工助劑、CPE、著色劑、稀土長余輝發光粉和DOP繼續攪拌5^20min后冷卻至4(T60°C，然后投入雙螺桿擠出后造粒；
(2)、輕型阻燃抑煙層粒料的制備取上述量的PVC攪拌升溫至5(T70°C，投入穩定劑升溫至7(T90°C，投入潤滑劑、ACR加工助劑、CPE、碳酸鈣、著色劑、氫氧化鋁和氫氧化鎂繼續攪拌3飛min，投入低速混合冷卻機中，加入AC發泡劑、碳酸氫鈉和發泡調節劑，攪拌冷卻至 50°C后出料，然后投入雙螺桿擠出后造粒；
(3)、將儲能輝光層的粒料和輕型阻燃抑煙層的粒料分別投入不同的單螺桿擠出機，兩個擠出機通過復合機頭共擠擠出雙層PVC材料，其中上層為儲能輝光層，下層為輕型阻燃抑煙層，后經過真空定型、冷卻、牽引、切割、堆放。優選地，步驟1)的雙螺桿擠出造粒溫控為一區120 130°C;二區130 140°C; 三區140 150°C ；四區150 160°C ；機頭140 150°C ；轉速為30 60 r /min ；步驟 2)的雙螺桿擠出造粒溫控為一區110 120°C ；二區120 130°C ；三區130 140°C ； 四區140 150°C ；機頭130 140°C，轉速為30 60 r /min。優選地，步驟3)中兩擠出機共擠溫控為一區165 175°C ；二區175 180°C ； 三區180 190°C ；四區180 185°C ；機頭180 185°C，儲能輝光層擠出機轉速為 /min，發泡阻燃抑煙層擠出機轉速為45 r /min。本發明的輕質儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，在具備良好的發光特性的同時， 較單一的PVC發光材料具有優異的力學性能。并且，儲光30min可在暗處持續發光10 h， 并可無限次反復儲存能量自行發光；同時能夠滿足阻燃抑煙的需要，可廣泛應用于建筑、車船、家具、裝飾裝修、廣告制作等領域。本發明的優點(1)節能環保；(2)阻燃抑煙；(3)綠色循環；(4)適用范圍廣。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。本發明提出的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，采用復合共擠出雙層材料的方式制備，包括儲能輝光層和輕質阻燃抑煙層，其中儲能輝光層，是一種軟質熱塑性材料。 主要由PVC (優選為SG3型)、PVC穩定劑、ACR加工助劑、潤滑劑、稀土長余輝發光粉、D0P、 CPE等組成。各組分在儲能輝光層的質量配比如表-1所示
表-1配方組分質量配比_
Wl!分I份數
PVC (聚氯乙烯)_100
PVC穩定劑T" 5
ACR (丙烯酸脂共聚物)加工助劑 1 6
潤滑劑_1 3
稀土長余輝發光粉_5 15
DOP (鄰苯二甲酸二辛酯)丨20 40'
其中，PVC穩定劑，用于保證儲能輝光層的穩定性，可為現有任意PVC穩定劑，優選為鈣
鋅穩定劑。為了進一步調節儲能輝光層的擠出加工性能，儲能輝光層中還可加入重量份數大于O小于等于5的CPE (氯化聚乙烯)。除此之外，儲能輝光層中還可加入重量份數0. 5^1的著色劑，用于著色。
其中，稀土長余輝發光粉為硅酸鹽類發光材料或鋁酸鹽類發光材料的一種或其混合物，其中，硅酸鹽類發光材料的化學組成表示式為
(SivzCa) 2MgSi207 EuxLny
其中，Ln為La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、釙、Bi中的一種或多種元素的組合，0彡ζ彡1， 0. 0001 彡 X 彡 0. 2,0. 0001 彡 y 彡 0. 3。鋁酸鹽類發光材料的化學組成表示式為 α M0. β AL2O3. YB203:EuxLny
其中M為Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一種或多種元素的組合，Ln為Nd、Dy、Ho、Tm、La、Ce、 Er,Pr,Bi 中的一種或多種元素的組合，0. 5 彡 α ^ 5,0. 5 ^ β ^ 9,0. 0001 ^ y ^ 0. 3, 0. 00001 彡 χ 彡 0· 15,0. 00001 彡 y 彡 0· 2。輕質阻燃抑煙層是一種硬質微發泡熱塑性材料，主要由PVC(優選為SG7)、穩定齊U、塑化劑、潤滑劑、D0P、發泡劑(優選為AC發泡劑或碳酸氫鈉中的一種或其混合物)、CPE、 發泡調節劑、阻燃抑煙劑(氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或其混合物)、填料(碳酸鈣)等組成。各組分在輕質阻燃抑煙層的質量配比如表-2所示
表-2配方組分質量配比_
權利要求
1.一種輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述PVC復合材料為雙層復合材料，由儲能輝光層和輕質阻燃抑煙層構成，其中，所述儲能輝光層含有的成分及其在儲能輝光層中的重量份數如下PVC100，PVC穩定劑1 5，ACR加工助劑 1 6，潤滑劑1 3，稀土長余輝發光粉5 15，DOP20 40 ；所述輕質阻燃抑煙層含有的成分及其在輕質阻燃抑煙層中的重量份數如下PVC100，PVC穩定劑 1 5，碳酸鈣5 15，ACR加工助劑 1 6，發泡劑0. 2 2，氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或其任意比混合物 10 30， 潤滑劑1 3，發泡調節劑2 8。
2.根據權利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述PVC 復合材料由儲能輝光層和輕質阻燃抑煙層共擠成型而構成，所述儲能輝光層與輕質阻燃抑煙層的厚度比為1:2。
3.根據權利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述儲能輝光層的PVC為SG3型PVC，所述輕質阻燃抑煙層的PVC為SG7型PVC。
4.根據權利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，輕質阻燃抑煙層的發泡劑是AC發泡劑或碳酸氫鈉中的一種或其任意比混合物；所述儲能輝光層和所述輕質阻燃抑煙層的PVC穩定劑是指鈣鋅穩定劑。
5.根據權利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述的稀土長余輝發光粉為硅酸鹽類發光材料或鋁酸鹽類發光材料的一種或其混合物；所述硅酸鹽類發光材料的化學組成表示式為 (SivzCa) 2MgSi207 EuxLny其中，Ln為La、Ce、Dy、Tm、Ho、Nd、Er、釙、Bi中的一種或多種元素的組合，0彡ζ彡1， 0. 0001 彡 X 彡 0. 2,0. 0001 ^ y ^ 0. 3 ；所述鋁酸鹽類發光材料的化學組成表示式為 α M0. β AL2O3. YB203:EuxLny其中，M為Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd中的一種或多種元素的組合，Ln為Nd、Dy、Ho、Tm、La、 Ce、Er、Pr、Bi中的一種或多種元素的組合，0. 5彡α彡5，0.5彡β彡9，0.0001彡y ^0. 3, 0. 00001 彡 χ 彡 0. 15,0. 00001 彡 y 彡 0. 2。
6.根據權利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述儲能輝光層還含有的成分及其在儲能輝光層的重量份數如下著色劑0.5 1;CPE重量份數大于0小于等于5。
7.根據權利要求1所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，其特征在于，所述輕質阻燃抑煙層還含有的成分及其在輕質阻燃抑煙層中的重量份數如下著色劑0. 5^1 ；CPE 重量份數大于0且小于等于5 ；DOP重量份數大于0小于等于20。
8.制備權利要求廣7任一項所述的輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟(1 )、儲能輝光層粒料的制備取所述量的PVC攪拌升溫至5(T70°C，投入PVC穩定劑升溫至7(T90°C，投入潤滑劑、ACR加工助劑、CPE、著色劑、稀土長余輝發光粉和DOP繼續攪拌 5^20min后冷卻至4(T60°C，然后投入雙螺桿擠出后造粒；(2)、輕型阻燃抑煙層粒料的制備取所述量的PVC攪拌升溫至5(T70°C，投入PVC穩定劑升溫至7(T90°C，投入潤滑劑、ACR加工助劑、CPE、碳酸鈣、著色劑以及氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或其任意比混合物，繼續攪拌3 5min，投入低速混合冷卻機中，加入發泡劑和發泡調節劑，攪拌冷卻至50°C后出料，然后投入雙螺桿擠出后造粒；(3)、將儲能輝光層的粒料和輕型阻燃抑煙層的粒料分別投入不同的單螺桿擠出機，兩個擠出機通過復合機頭共擠擠出雙層PVC材料，其中上層為儲能輝光層，下層為輕型阻燃抑煙層，后經過真空定型、冷卻、牽引、切割、堆放。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟1)的雙螺桿擠出造粒溫控為一區 120 130°C ；二區130 140°C ；三區140 150°C ；四區150 160°C ；機頭140 1500C ；轉速為30 60r /min ；步驟2)的雙螺桿擠出造粒溫控為一區110 120°C ；二區 120 130°C ；三區130 140°C ；四區140 150°C ；機頭130 140°C，轉速為 30 60r /min。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟3)中兩擠出機共擠溫控為一區 165 175°C ；二區175 180°C ；三區180 190°C ；四區180 185°C ；機頭180 185°C，儲能輝光層擠出機轉速為35r /min，發泡阻燃抑煙層擠出機轉速為45 r /min。
全文摘要
本發明公開了一種輕型儲能輝光阻燃抑煙PVC復合材料，為雙層復合材料，由儲能輝光層和輕質阻燃抑煙層構成，儲能輝光層含有的成分及其在儲能輝光層中的重量份數如下PVC100，PVC穩定劑1～5，ACR加工助劑1～6，潤滑劑1～3，稀土長余輝發光粉5～15，DOP20～40；輕質阻燃抑煙層含有的成分及其在輕質阻燃抑煙層中的重量份數如下PVC100，PVC穩定劑1～5，碳酸鈣5～15，ACR加工助劑1～6，發泡劑0.2～2，氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或其任意比混合物10～30，潤滑劑1～3，發泡調節劑2～8。本發明的PVC復合材料儲光30min在暗處持續發光10h；能夠滿足阻燃抑煙的需要。
文檔編號C08J9/10GK102501527SQ20111036115
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者包昀鑫, 周玉生, 孫加亮, 董滿祥 申請人:億利資源集團有限公司