聚氯乙烯阻燃性能試驗

孫艷玲，趙博丹

（沈陽橡膠研究設計院有限公司，遼寧 沈陽 110021）

聚氯乙烯阻燃性能試驗

孫艷玲，趙博丹

（沈陽橡膠研究設計院有限公司，遼寧 沈陽 110021）

單獨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，且對軟質PVC的力學性能有較大的影響，加入ZB， Sb2O3，TBP，氯化石蠟（M-50）及鉬酸銨后所組成的各個復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-銻協效，鹵-磷協效，此兩體系均有較好的阻燃效果。此外金屬氫氧化物-ZB-Sb2O3復合阻燃體系由于存在協同效應所以也有較好的阻燃效果及力學性能。實驗得出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，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，阻燃效果最好。

軟質PVC；阻燃；金屬氫氧化物；氧指數

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PVC和硬質PVC，其中硬質PVC大約占市場的三分之二，軟質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PVC廣泛的被用于化工、建筑、通訊、紡織和交通等行業中。但軟質PVC材料由于在其生產、加工過程中添加助劑等存在易燃的缺點，且燃燒產生的毒煙很大，對人身、財產等形成巨大的危害，因此對軟質PVC阻燃性能進行研究、試驗。

1 實驗部分

1.1 實驗藥品與儀器

1.2 實驗工藝

表1 實驗藥品

表2 實驗儀器

按配方配料→稱量→高速混合機捏合→排料→單螺桿擠出→平板硫化機模壓進行制樣

1.3 實驗步驟

1.3.1 阻燃物料的混合

按配比配好基料，高速混合機預熱至40～50 ℃后將配好的基料投入高速混合機中，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中擠出，后用平板硫化機模壓制樣。將厚3 mm試樣做成規格為70×6.5×3（mm）試樣，用于測試氧指數。將厚2 mm試樣用標準拉伸試樣裁刀裁好，用以測試拉伸性能。

1.3.4 氧指數的測試

按國標（GB）測試出各個試樣的氧指數。

1.3.5 力學性能的測試

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

1.3.6 配方設計

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 實驗結果及討論

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

表5 阻燃劑對PVC氧指數和力學性能的影響

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：在未加入阻燃劑時氧指數僅為27.7%，而單獨使用40份氫氧Mg（OH）2或Al（OH）3作為阻燃劑時，氧指數只提高了一個百分點達到28.7%。當單獨使用Mg（OH）2時拉伸強度下降到16.4 MPa，斷裂伸長率下降到117%。當單獨使用Al（OH）3時拉伸強度下降到16.3 MPa，斷裂伸長率下降到106%。可見兩者對軟質PVC都有阻燃性，但對力學性能影響大［1］。

由表5中配方4、5可以看出，當加入5份Sb2O3取代Mg（OH）2或Al（OH）3后，PVC的氧指數提高到36.2%、33.5%，這是由于當PVC中的氯與Sb2O3中的銻形成鹵-銻協同效應，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，力學性能有所變化。

由表5中配方3、5、7可以看出，當加入5份ZB時氧指數達到33.5%，當加入10份時ZB時氧指數達到35.7%，這是因為硼酸鋅形成——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Al（OH）3為30份，ZB及Sb2O3均為5份時PVC氧指數達到38.7%。當Mg（OH）2為30份，ZB及Sb2O3均為5份時氧指數達到38.2%。可見Al（OH）3/Mg（OH）2-ZB-Sb2O3復合體系阻燃效果很好，同時可以看出，在此復合體系中Al（OH）3-ZB-Sb2O3復合阻燃效果比Mg（OH）2-ZB-

表6 阻燃劑的阻燃效果及其力學性能的影響

2.2 氯化石蠟、TBP和鉬酸銨ZB對Mg（OH）2-ZB-Sb2O3復合體系PVC氧指數和力學性能的影響

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份時氧指數下降到25.5%，比PVC100份，DOP量為40份時的氧指數明顯下降，但拉伸強度達到17.3 MPa，斷裂伸長率達到243%。

由表6配方3、4進行對比可以看出，阻燃劑為20份的Mg（OH）2，10份Sb2O3，氧指數達到29.2%，硬度為84A，拉伸強度為14.5MPa，斷裂伸長率為204%。而20份的Mg（OH）2，10份的ZB氧指數為28.2%，硬度為85A，拉伸強度為16.1MPa，斷裂伸長率為240%。由此可以看出，Mg（OH）2-ZB的復合阻燃效果與Mg（OH）2-Sb2O3復合體系的阻燃效果相差不多，但力學性能比Mg（OH）2-Sb2O3復合體系要好。

由表6配方2、5兩組實驗結果可以看出，當以2份氯化石蠟（M-50）取代ZB后阻燃效果提高，在2，10兩組實驗結果可以同樣看出這個結果。但加入了氯化石蠟（M-50），力學性能有所回升。

由表6配方8、9、10、11可以明顯看出，加入1份鉬酸銨后氧指數達到31.2%，阻燃效果很好。在配方12中可以看到加入3份TBP后氧指數達到31.2%，且硬度最小為82A，拉伸強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小［2］。

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力學性能的影響

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

由配方16實驗結果可以看出，加入少量的鉬酸銨后阻燃效果好。

3 結論

（1）隨著DOP的加入量增多，軟質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，其阻燃效果不高，且對軟質PVC的力學性能影響較大，所以不適宜單獨使用。鹵-銻協效有著好的阻燃效果。Sb2O3-ZB的協同阻燃效果較好，當Sb2O3/ ZB為1：1時，阻燃效果較好。其中硼酸鋅對軟質PVC力學性能影響比Sb2O3稍大。氯化石蠟（M-50）對軟質PVC的阻燃效果較Sb2O3及ZB差一些，但其對軟質PVC的力學性能影響小［3］。鹵-磷阻燃體系有較好的協同阻燃效應，加入少量的TBP便可得到較好的阻燃效果，且力學性能較好。少量的鉬酸銨具有較好的阻燃效果，說明協同阻燃效果好。

（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，阻燃效果最好且力學性能好。PVC為100份，DOP為40份，Al（OH）3為30份，ZB為10份時，阻燃效果最好且力學性能好。

［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）

我國輪胎企業在國外建廠概況

目前，我國已經有5家企業在國外建設輪胎生產廠，分別為賽輪金宇集團在越南建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投產朱拜勒LLDPE裝置

新近，沙特阿美和陶氏化學的合資企業Sadara化學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。該裝置采用美國陶氏化學的專利技術進行生產E。它是朱拜勒工業城二期Sadara一體化生產地在建的26套世界級規模的裝置中第一個投產的，也是首次在中東地區使用煉油廠的液體石腦油作為原料進行生產。

（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