一种阻燃耐弯折型PVC线槽及其应用的制作方法

本发明属于高分子材料，具体涉及一种阻燃耐弯折型pvc线槽及其应用。

背景技术：

1、pvc线槽广泛应用于建筑电气布线、通信电缆敷设等领域，其阻燃性能直接关系到建筑防火安全。纯硬质聚氯乙烯树脂含氯量高达约56%，本征氧指数可达45%左右，具有优良的自熄性，离火即熄。然而，在添加增塑剂、改性剂、润滑剂等有机助剂后，体系可燃性显著增加，且pvc在火灾中仍会释放大量烟雾和有毒气体，因此必须进行阻燃改性。目前工业上多采用添加型阻燃剂，如磷酸酯类增塑剂或无机氢氧化物，其中，磷酸酯类增塑剂虽与pvc基体相容性较好，但因其分子量低、挥发性高，在加工和使用过程中易迁移析出，导致阻燃性能随时间衰减；无机氢氧化物则与pvc相容性较差，需大量添加才能奏效。。

2、随着建筑安全标准的提高，市场迫切需要一种兼具持久阻燃、高韧性和优异耐弯折性能的pvc线槽材料，而现有技术中缺乏将磷、硼、硅阻燃元素与聚氨酯增韧结构通过化学键一体化集成、并适用于pvc线槽制备的反应型改性体系。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种阻燃耐弯折型pvc线槽及其应用。该线槽以聚氯乙烯树脂为基体，通过添加自制的反应型阻燃耐弯折改性剂实现阻燃与力学性能的协同提升。实现本发明目的的技术方案如下：

2、一种阻燃耐弯折型pvc线槽，按重量份计，包括聚氯乙烯树脂100份、反应型阻燃耐弯折改性剂15~25份、钙锌复合稳定剂4~6份、硬脂酸钙0.5~1.0份、硬脂酸锌0.3~0.5份、聚乙烯蜡0.2~0.5份、丙烯酸酯类加工助剂1~4份、轻质碳酸钙10~20份、二氧化钛2~4份、环氧大豆油1~2份及硅烷水解缩合催化剂0.1~0.5份；所述反应型阻燃耐弯折改性剂是由含磷硼硅阻燃剂、聚醚二醇及脂肪族二异氰酸酯反应得到的侧基含烷氧基硅烷的有机硅改性聚氨酯。

3、具体地，所述脂肪族二异氰酸酯选自4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。

4、具体地，所述聚醚二醇选自聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇、聚乙二醇中的一种或几种，数均分子量为1000~3000。

5、具体地，所述硅烷水解缩合催化剂选自二月桂酸二丁基锡、钛酸四丁酯、二醋酸二丁基锡、二辛基锡二月桂酸酯中的一种或几种

6、所述反应型阻燃耐弯折改性剂的制备方法包括：将聚醚二醇与脂肪族二异氰酸酯在有机溶剂中反应，得到端异氰酸酯基聚氨酯预聚物；再加入含磷硼硅阻燃剂进行扩链反应，除去溶剂，得到反应型阻燃耐弯折改性剂。

7、所述含磷硼硅阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：

8、将二羟基芳基膦酰化合物与氨基二醇在脱水条件下反应，得到含硼酸酯环的氨基中间体；将所述氨基中间体与环氧硅烷化合物进行胺-环氧加成反应，得到羟基硅烷中间体；将所述羟基硅烷中间体与异氰酸酯硅烷化合物进行脲化反应，使仲胺基与异氰酸酯基反应生成脲键，得到含磷硼硅阻燃剂。

9、具体地，所述二羟基芳基膦酰化合物由芳基膦酰二卤与羟基芳基硼酸在缚酸剂存在下反应得到；所述芳基膦酰二卤为苯基膦酰二氯；所述羟基芳基硼酸选自4-羟基苯基硼酸、3-羟基苯基硼酸中的一种；所述缚酸剂为三乙胺。

10、具体地，所述氨基二醇选自3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、4-氨基-1,2-丁二醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇中的一种或几种；所述环氧硅烷化合物选自3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、5,6-环氧己基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种；所述异氰酸酯硅烷化合物选自异氰酸丙基三乙氧基硅烷、异氰酸丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种。

11、一种阻燃耐弯折型pvc线槽的制备方法，包括以下步骤：

12、s1.预混：将聚氯乙烯树脂、反应型阻燃耐弯折改性剂、钙锌复合稳定剂、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、丙烯酸酯类加工助剂、轻质碳酸钙、二氧化钛、环氧大豆油投入高速混合机中，先低速搅拌再高速搅拌至物料温度升至100~110℃，冷却至不高于40℃，得到预混料；

13、s2.挤出成型：将预混料加入锥形双螺杆挤出机中挤出成型，机筒温度设定为加料段140~150℃、塑化段160~170℃、均化段170~180℃、机头及模具温度170~180℃，经真空定型、冷却、牵引切割，得到型材；通过喷涂或浸渍方式将催化剂溶液施加于型材表面；

14、s3.湿气交联养护：将型材置于恒温恒湿条件下，使侧基烷氧基硅烷水解缩合形成硅氧烷交联网络，得到阻燃耐弯折型pvc线槽。

15、具体地，步骤s2中，所述锥形双螺杆挤出机的螺杆转速为10~30 rpm，牵引速度为0.5~2.0 m/min，真空排气口保持开启，物料在机头段的停留时间不超过1 min；步骤s3中，所述恒温恒湿条件为温度38~42℃、相对湿度65~75%，静置72~96 h。

16、本发明的另一目的在于保护所述的阻燃耐弯折型pvc线槽或所述的阻燃耐弯折型pvc线槽的制备方法所制备的阻燃耐弯折型pvc线槽在建筑电气布线、通信电缆敷设中的应用。

17、本发明通过将含磷硼硅阻燃剂化学锚定于聚氨酯预聚物分子链中，再将其作为反应型改性剂分散于聚氯乙烯基体，实现多元素协同阻燃与聚氨酯增韧的耦合。在气相中，磷元素受热分解产生磷氧自由基，捕获燃烧链式反应中的氢自由基和羟基自由基，抑制火焰传播；在凝聚相中，硼元素受热熔融形成玻璃态覆盖层，隔绝热量与氧气传递，并与磷协同促进致密炭层的形成；硅元素在湿气养护阶段水解缩合形成三维硅氧烷交联网络，赋予材料弹性回复能力，提高耐弯折性，同时在高温燃烧时发生陶瓷化转变，稳定炭层结构防止其开裂脱落。聚氨酯软段中的聚醚链段提供低温柔性和高伸长率，脂肪族异氰酸酯衍生的硬段通过氢键形成物理交联点，提高强度而不牺牲柔性。阻燃剂通过脲键和氨基甲酸酯键牢固嵌入聚氨酯主链，再经硅氧烷交联网络在改性剂相内形成弹性交联域，与聚氯乙烯基体通过偶极-偶极相互作用和物理缠结形成良好的界面结合，使应力在弯折过程中均匀分散。

18、有益效果

19、本发明提供一种阻燃耐弯折型pvc线槽，具体有益效果如下：

20、1、具备气相-凝聚相协同阻燃作用。线槽所用反应型阻燃耐弯折改性剂含苯基膦酸酯结构，高温下含磷结构中的p-o键断裂，生成po·、hpo·等含磷自由基，于气相捕获氢自由基、羟基自由基，中断燃烧链式反应；芳环结构提升热分解温度，促进聚氯乙烯基体脱水成炭，于线槽表面形成致密磷炭层，阻隔热量与可燃气体向基体内部传导。

21、2、具备良好的凝聚相隔氧隔热能力。改性剂所含1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷结构受热熔融生成三氧化二硼玻璃态层，覆盖于磷炭层外侧，进一步隔绝氧气与热量；环状硼酸酯相比线性硼酸酯具有相对较好的耐水解稳定性，在干燥加工条件下可保持结构完整，保障阻燃效率持久发挥。

22、3、承载强度与膨胀炭层稳定性良好。改性剂中的脲键可在硬段之间形成强氢键，提升线槽承载强度与刚性；高温燃烧时脲键分解产生氨气、二氧化碳等不可燃气体，稀释气相氧浓度，同时推动炭层膨胀生成多孔隔热结构，强化阻燃屏障效果。

23、4、耐弯折性能及高温残炭结构稳定性较好。改性剂侧基三乙氧基硅烷经湿气养护水解缩合，构建硅氧烷三维交联网络，作为弹性交联点分散弯折应力，提升线槽耐弯折能力与弹性回复性能；高温燃烧过程中硅氧烷转化为二氧化硅陶瓷层，与磷炭层协同形成致密阻隔层，抑制炭层开裂脱落，维持火灾条件下线槽结构完整。

24、5、阻燃性能持久，基体界面相容性良好。改性剂的侧基仲羟基作为扩链位点，与端异氰酸酯基聚氨酯预聚物反应生成氨酯键，将磷-硼-硅阻燃结构化学锚定在聚氨酯主链；脲键n-h提供分子间氢键，增强硬段内聚力，抑制阻燃剂在聚氯乙烯基体中迁移析出，保障阻燃长期稳定；仲羟基及氨酯、脲键等极性基团可与聚氯乙烯分子链产生偶极-偶极相互作用，改善两相界面相容性，规避相分离引发的力学性能下降。

25、6、柔韧性与低温柔性较佳。改性剂中4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷衍生硬段通过氢键形成物理交联点，提供承载强度；聚四氢呋喃软段赋予材料低温柔性与高伸长率，硬段与软段微相分离结构在弯折过程中通过剪切带及微区形变机制耗散能量，提升线槽耐弯折能力。

26、7、宽温域柔韧性稳定，长期服役耐久性优良。改性剂聚四氢呋喃软段含醚键与亚甲基链，玻璃化转变温度低，使线槽在较宽温度区间维持高弹性与柔韧性；该软段适度结晶可补强材料且不损失柔性，耐水解性能优于聚酯二醇，适配潮湿环境下长期使用。

27、8、本发明通过化学键合实现磷、硼、硅三元阻燃元素协同，结合聚氨酯微相分离结构与聚氯乙烯基体通过偶极-偶极相互作用和物理缠结形成良好的界面结合，兼顾阻燃持久性、高韧性、耐弯折及低温柔性，克服传统添加型阻燃pvc线槽阻燃剂易迁移、阻燃与力学性能难以平衡的技术缺陷。