CN111057333A - 一种仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料，包含以下重量份的成分：聚氯乙烯树脂45‑70份、矿物填料0‑40份、增塑剂30‑60份、阻燃剂0‑15份、聚乙烯载体的红色色母0.1‑8份、聚乙烯载体的黄色色母0.1‑8份、合金载体的黑色色母0.1‑8份，所述合金为聚碳酸酯、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯组成的合金。本发明通过主体增塑聚氯乙烯复合材料实现0.8mm的V0级别阻燃，同时通过与仿木纹色母复合材料的复合，利用不同基材熔点的不同，直接挤出成型产品，在塑化过程中通过不同步的塑化，实现仿木纹效果。

Description

一种仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氯乙烯复合材料及其制备方法，尤其是一种仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，随着以塑代钢以及产品轻量化的趋势下，终端对于塑料的个性化需求日益突出。其中，可以挤出带有木纹形状的仿木复合材料得到了广泛的应用。较多的木纹产品普遍集中在硬质塑料，譬如硬质PVC、PS、PMMA的型材中应用，主要实现方式有两种：一种为添加仿木纹色母，另一种是将印刷有木纹效果的薄膜与底材进行贴敷复合。这一领域目前涉及到的发明专利多为仿木色母粒、仿木终端成品等，在增塑软质聚氯乙烯方面则鲜有专利。

此外，如果采用添加仿木纹色母直接成型的木纹效果工艺中，木纹外观产品的形成要求木纹层产品不能太厚，否则木纹效果较难呈现，木纹层的厚度大多在1mm以下。聚氯乙烯本身阻燃性很好，但软质聚氯乙烯在增塑以后由于增塑剂的加入，导致材料的阻燃性能下降较多，做到1mm以下的阻燃V0级更是较为困难。目前在阻燃增塑仿木纹效果的改性软质聚氯乙烯这一领域的专利也未见报道。

发明内容

针对现有产品存在的空白，本发明的目的在于提供一种仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料及其制备方法。本发明通过材料方面的集成改性，实现产品的仿木纹效果、柔软可折设计、满足0.8mm的V0级别阻燃、耐候等特性。其可挤出成型并且仿木纹效果清晰、加工难度低，有效改善目前软质聚氯乙烯产品外观单调等同质化问题，特别在电子电器、工业照明、日用品领域具有广阔应用前景。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料，包含以下重量份的成分：聚氯乙烯树脂45-70份、矿物填料0-40份、增塑剂30-60份、阻燃剂0-15份、聚乙烯载体的红色色母0.1-8份、聚乙烯载体的黄色色母0.1-8份和合金载体的黑色色母0.1-8份，所述合金为聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的合金；所述聚氯乙烯树脂的K值为60-71。

本申请中聚氯乙烯K值和色母的选择，可以更好地匹配主体增塑聚氯乙烯复合材料与仿木纹色母复合材料间的粘度匹配，获得更好的仿木纹外观，也能进一步协同其他成分，更好的改善阻燃性能。K值为聚氯乙烯聚合度的量度，是与聚合物溶液浓度无关且为聚合物所特有的常数。它是通过将聚合物溶在溶剂中，然后根据溶液和溶剂在毛细管粘度计内的流经时间计算而得；具体参见GB/T 3401-2007标准，用毛细管黏度计测定聚氯乙烯树脂稀溶液的黏度，然后通过公式计算得到K值。

优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类、环己烷二羧酸酯类、柠檬酸酯类、偏苯三酸酯类、磷酸酯类中的至少一种。

更优选地，所述增塑剂为符合ROHS 2.0与CP65标准的环保型增塑剂。

更优选地，所述增塑剂为对苯二甲酸酯类、环己烷二羧酸酯类中的至少一种。

优选地，所述矿物填料为陶土、硅灰石、白炭黑、硅藻土、玻璃微球、钛白粉、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母中的至少一种。

更优选地，所述矿物填料为钛白粉、滑石粉、碳酸钙中的至少一种。上述矿物填料的选择，更有利于进行光遮盖。

优选地，所述阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、氢氧化物类阻燃剂、锑类阻燃剂中的至少一种。

优选地，所述仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料，还包含以下重量份的成分：稳定剂0-10份、助剂0-10份。

更优选地，所述稳定剂选自有机锡稳定剂、钙锌稳定剂、钡锌稳定剂、有机亚磷酸酯、环氧大豆油、水滑石、氧化钙中的一种或多种。

优选地，所述助剂选自润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、着色剂、抗菌剂、加工助剂中的一种或多种。

此外，本发明还提供一种上述仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将除色母之外的其他成分加入高速混合机中，高速混合至70-140℃，得到混合好的半成品混合粉体材料；

(2)将上述半成品混合粉体材料通过挤出机混合，温度设定在90-160℃范围，造粒，得到软质增塑颗粒材料；

(3)将上述软质增塑颗粒材料通过混色设备，一并加入聚乙烯载体的红色色母、聚乙烯载体的黄色色母、合金载体的黑色色母进行一次充分混合、包装，得到所述仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明通过主体增塑聚氯乙烯复合材料实现0.8mm的V0级别阻燃，同时通过与仿木纹色母复合材料的再次复合，利用不同基材熔点的不同，直接挤出成型产品，在塑化过程中通过不同步的塑化，实现仿木纹效果的呈现。

目前，仿木纹材料在照明领域进行了首次尝试应用，制取了仿木LED柔性灯带，实现了清晰的仿木纹效果、0.8mm的V0级阻燃、不透光的优良综合效果，获得了客户的高度认可。

在聚氯乙烯的红海中，有效改善目前软质聚氯乙烯产品外观单调等同质化问题，特别在电子电器、工业照明、日用品领域具有广阔应用前景。

附图说明

图1为本申请实施例1的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图2为本申请实施例2的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图3为本申请实施例3的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图4为本申请实施例4的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图5为本申请实施例5的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图6为本申请实施例6的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图7为本申请实施例7的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图8为本申请实施例8的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图9为本申请实施例9的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图10为本申请实施例10的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图11为对比例1的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图12为对比例2的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图13为对比例3的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图14为对比例4的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图15为对比例5的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图16为对比例6的聚氯乙烯复合材料表面效果图；

图17为本申请聚氯乙烯复合材料在柔性灯带的应用案例效果图。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

现对本发明实施例及对比例所用的原材料做如下说明，包括但不限于如下材料。

具体实施例1-10及对比例1-6中的成分及含量设置如表1所示：

表1实施例1-10及对比例1-6中仿木纹软质聚氯乙烯复合材料成分及含量

将上述实施例1-10和对比例1-6中的样品按照统一工艺注塑成标准样条，按照ASTM D2240、UL94、GB/T5470的方法来测试材料的邵氏硬度、0.8-1.0mm的阻燃特性，并通过HAAKE来表征其表面仿木纹效果；其中，ASTM D2240为美国标准，名称为橡胶特性-邵氏硬度的标准试验方法，此次测试选取的是标准6mm的硬度试样；UL94标准是美国保险商实验所制定的关于材料燃烧性能的试验方法标准，此次选定的阻燃样条厚度为0.8mm；GB/T5470为塑料冲击脆化温度测定方法，木纹效果的表征则通过HAAKE的挤片模头，挤出0.5-1.0mm的片材，挤出工艺条件依据常规的增塑聚氯乙烯加工条件，挤出温度设定在170度，挤出螺杆转速设定为每分钟150转，牵引速度设定为每分钟5-10米；具体测试结果如表2所示：

表2实施例1-10及对比例1-6性能数据

实施例	阻燃性-0.8mm	耐低温性-℃	硬度/邵A	外观
					检测方法	UL94	GB/T5470	ASTM D2240	目测
实施例1	V-0	-38	50	有清晰纹路，黑胡桃纹
					实施例2	V-0	-36	55	有清晰纹路，红酸枝纹
实施例3	V-0	-34	60	有清晰纹路，黑胡桃纹效果
					实施例4	V-0	-32	63	有清晰纹路，黑胡桃纹效果
实施例5	V-0	-30	67	有清晰纹路，黑胡桃纹效果
					实施例6	V-0	-28	72	有清晰纹路，黑胡桃纹效果
实施例7	V-0	-26	76	有清晰纹路，樱桃木纹效果
					实施例8	V-0	-24	81	有清晰纹路，红酸枝纹效果
实施例9	V-0	-22	86	有清晰纹路，杉木纹效果
					实施例10	V-0	-20	89	有层次感，铁木纹效果
对比例1	V-1	-23	84	粘度不匹配，无木纹效果
					对比例2	V-2	-20	82	粘度不匹配，无木纹效果
对比例3	V-1	-22	83	本色产品，无木纹效果
					对比例4	V-2	-40	35	硬度太低，与色母熔合不好
对比例5	V-0	5	>100	硬度太高，木纹效果不均匀
					对比例6	V-2	-20	86	变黑色产品，无木纹效果

从表1及附图1～16的木纹效果可以看出，与对比例相比，实施例1-10在保证柔性软硬度、低温使用范围、0.8mm厚度的阻燃性能的同时，在仿木纹效果方面体现出了非常明显的优势，有效改善目前软质聚氯乙烯产品外观单调等同质化问题，在电子电器、工业照明、日用品领域具有广阔应用前景，附图17为本申请聚氯乙烯复合材料在柔性灯带的应用案例效果图。

将实施例8与对比例1、2对比发现，对比例1、2中聚氯乙烯的K值不在60-71范围内，实施例8中聚氯乙烯的K值在60-71范围内，实施例8具有清晰纹路，红酸枝纹效果且阻燃性能明显优于对比文件1、2，而对比例1、2则因为阻燃增塑软质聚氯乙烯与色母母粒间的粘度不匹配，导致木纹效果不太均匀，阻燃性能也不好；将实施例8与对比例3～6对比可以看出，对比例3中不含有本申请聚乙烯载体的红色色母、聚乙烯载体的黄色色母和合金载体的黑色色母，对比例3没有木纹效果，阻燃性能也较差；对比例6中虽然含有本申请聚乙烯载体的红色色母、聚乙烯载体的黄色色母和合金载体的黑色色母，但其含量不在本申请范围内，导致整体被染成黑色，无法呈现出木纹效果，且阻燃性能也很差；对比例4和5中虽然含有聚乙烯载体的红色色母、聚乙烯载体的黄色色母和合金载体的黑色色母，其含量也在本申请范围内，但是其聚氯乙烯树脂、矿物填料、增塑剂等含量不在本申请含量范围内，对比例4和5均无法呈现最优的木纹效果，同时对比例4的硬度过低，挤出成型加工性能较差，阻燃性能也较差，对比例5则硬度过高，耐低温性能很差，同时手感各方面也缺乏亲和度。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于，包含以下重量份的成分：聚氯乙烯树脂45-70份、矿物填料0-40份、增塑剂30-60份、阻燃剂0-15份、聚乙烯载体的红色色母0.1-8份、聚乙烯载体的黄色色母0.1-8份、合金载体的黑色色母0.1-8份，所述合金为聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯组成的合金，所述聚氯乙烯树脂的K值为60-71。

2.如权利要求1所述的仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类、环己烷二羧酸酯类、柠檬酸酯类、偏苯三酸酯类、磷酸酯类中的至少一种。

3.如权利要求1所述的仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述矿物填料为陶土、硅灰石、白炭黑、硅藻土、玻璃微球、钛白粉、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母中的至少一种。

4.如权利要求1所述的仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、氢氧化物类阻燃剂、锑类阻燃剂中的至少一种。

5.如权利要求1～4任一项所述的仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于，还包含以下重量份的成分：稳定剂0-10份、助剂0-10份。

6.如权利要求5所述的仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述稳定剂选自有机锡稳定剂、钙锌稳定剂、钡锌稳定剂、有机亚磷酸酯、环氧大豆油、水滑石、氧化钙中的一种或多种。

7.如权利要求5所述的仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料，其特征在于，所述助剂选自润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、着色剂、抗菌剂、加工助剂中的一种或多种。

8.如权利要求1～7任一项所述的仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将除色母之外的其他成分加入高速混合机中，高速混合至70-140℃，得到混合好的半成品混合粉体材料；

(2)将上述半成品混合粉体材料通过挤出机混合，温度设定在90-160℃范围，造粒，得到软质增塑颗粒材料；

(3)将上述软质增塑颗粒材料通过混色设备，一并加入聚乙烯载体的红色色母、聚乙烯载体的黄色色母、合金载体的黑色色母进行一次充分混合，包装，得到所述仿木纹阻燃增塑软质聚氯乙烯复合材料。

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