CN101914252A - 低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物及制备方法 - Google Patents

低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物及制备方法。它的原料组成为：中低聚合度聚氯乙烯100重量份、高聚合度聚氯乙烯10-100重量份、抗冲改性剂4-100重量份、纳米刚性粒子5-50重量份、镧锡复合稳定剂1-5重量份、丙烯酸脂类加工助剂1-3重量份、内润滑剂1-10重量份、外润滑剂0.3-2重量份。本发明中的聚氯乙烯与助剂在高速混合机中通过新工艺进行力化学处理，再经锥形双螺杆挤出机造粒，得到低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物。本发明通过新工艺改善了聚氯乙烯与助剂的相容性，克服了以往纳米粒子易团聚、耐热改性剂与基体相容性差而导致力学性能下降的问题，产品具有高耐热性、高韧性及良好的综合力学性能。

Description

低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物及制备方法
技术领域
本发明涉及一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物及制备方法。
背景技术
聚氯乙烯是常用的通用塑料之一，具有价格低、阻燃、耐化学药品性高、机械强度及电绝缘性良好、原材料来源广泛等优点。同时也具有一些缺点，如然而，聚氯乙烯耐热性差、韧性差、热稳定性差、加工困难等。普通聚氯乙烯注塑制品的热变形温度不足55℃，维卡软化温度点仅约只有75℃左右，常温缺口冲击强度低于4KkJ/m2，这在很大程度上限制了其应用。
塑料复合材料是利用物理共混或化学接枝的改性方法而获得的一类高性能化、功能化、专用化的一类新材料。塑料复合材料产品可，广泛用于汽车、电子、精密仪器、办公设备、包装材料、建筑材料等领域。它能改善或提高现有塑料的性能并降低成本，已成为塑料工业中最为活跃的品种之一，增长十分迅速。2009年9月16日公开的中国专利CN101531793A公开了“耐热聚氯乙烯合金材料及其制备方法”，该合金由聚氯乙烯基体、耐热改性剂、热稳定剂、润滑剂、填料、抗冲改性剂和加工助剂组成，该合金改善了聚氯乙烯与耐热树脂的相容性，解决了聚氯乙烯耐热性能的提高与强度和韧性的矛盾，制备了高耐热、高强度和高韧性的聚氯乙烯工程塑料。1996年10月30日公开的中国专利CN1134436公开了“改进聚氯乙烯耐热性的方法”，制得了以聚氯乙烯为基础的热塑性组合物，其耐热性高，同时具有较好的机械性能，特别是抗冲击性能高、与耐老化性能好。2005年8月10日公开的中国专利CN1651505A公开了一种耐热抑烟聚氯乙烯组合物及其制备方法，该组合物采用多元复合技术改善聚氯乙烯耐热和韧性不足的缺陷，具有耐热、阻燃、抑烟、耐候等多重优异性能。现有的研究可见，采用共混制得法聚氯乙烯复合物是提高聚氯乙烯耐热性、韧性的一条简洁有效的途径。然而，现有的耐热改性技术多采用共混大量耐热改性剂的方法，耐热改性剂的加入会提高成本；同时，由于耐热改性剂往往与体系相容性较差，会导致体系的加工性能和力学性能下降。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物及制备方法。该复合物可注塑成型，获得低成本、高耐热、高韧性、综合力学性能优良、环境友好的聚氯乙烯纳米复合材料制品。
低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物的原料组成为：中低聚合度聚氯乙烯100重量份、高聚合度聚氯乙烯10-100重量份、抗冲改性剂4-100重量份、纳米刚性粒子5-50重量份、镧锡复合稳定剂1-5重量份、丙烯酸脂类加工助剂1-3重量份、内润滑剂1-10重量份、外润滑剂0.3-2重量份。
所述的抗冲改性剂选自于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物或氯化聚乙烯。所述的纳米刚性粒子为纳米碳酸钙或纳米二氧化硅，粒径为30-200纳米。所述的中低聚合度聚氯乙烯的聚合度为700-1300。所述的高聚合度聚氯乙烯的聚合度为1300-3000。所述的镧锡复合稳定剂为硬脂酸镧和甲基硫醇有机锡的混合物，硬脂酸镧和甲基硫醇有机锡的重量比为8∶2-4∶6。所述内润滑剂为硬脂酸单甘油酯、硬脂酸或硬脂酸钙。所述外润滑剂为氧化聚乙烯蜡或石蜡。
低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物的制备方法包括以下步骤：
1)将4-100重量份抗冲改性剂与5-50重量份纳米刚性粒子加入高速混合机混合，出料冷却，得到抗冲改性剂/纳米刚性粒子复合物；
2)将100重量份中低聚合度聚氯乙烯、10-100重量份高聚合度聚氯乙烯、1-5重量份镧锡复合稳定剂加入高速混合机中，混合至50-60℃，依次加入1-3重量份丙烯酸脂类加工助剂、1-10重量份内润滑剂，混合至70-80℃，加入0.3-2重量份外润滑剂，混合至90-100℃，加入9-150重量份抗冲改性剂/纳米刚性粒子复合物，混合至110-120℃，出料冷却，得到聚氯乙烯复合物；
3)将聚氯乙烯复合物加入锥形双螺杆挤出机，在一区温度150-170℃、二区温度150-180℃、三区温度150-185℃、四区温度140-180℃、螺杆转速4-30转/分钟、加料转速5-30转/分钟的条件下熔融挤出，切粒，得到低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物。
所述的高速混合机的转速为：900-1100转/分钟。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果：
1)通过新的加工工艺对聚氯乙烯与助剂进行力化学处理，增强了纳米刚性粒子在聚氯乙烯复合物中的分散，改善了聚氯乙烯与助剂的相容性；
2)采用高聚合度聚氯乙烯与低聚合度聚氯乙烯共混，可改善普通低聚合度注塑级聚氯乙烯的耐热性，力学性能尤其是低温韧性，克服了以往添加耐热改性剂所导致的成本提高、与聚氯乙烯基体相容性差、力学性能和加工性能下降的问题：
3)采用镧锡复合稳定剂提高聚氯乙烯热稳定性。该稳定剂热稳定性优异，环保无毒，且可提高聚氯乙烯加工流动性，显著降低成本；
4)采用抗冲改性剂和纳米刚性粒子协同增韧及改善耐热性，抗冲性能高于市场现有产品，且耐热性好，综合性能优异；
5)该复合物不含增塑剂，通过内润滑剂用量来控制复合物的加工流动性，克服了以往添加增塑剂所带来的易迁移的缺点。
具体实施方式
以下结合实施例来具体说明本发明：
实施例1
将30重量份偶联剂处理的纳米碳酸钙与100重量份牌号为奇美766的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物加入高速混合机混合，出料冷却，得到纳米碳酸钙/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物复合物；将100重量份聚合度为1000的聚氯乙烯、10重量份聚合度为2500的聚氯乙烯、2重量份硬脂酸镧和甲基硫醇有机锡重量比为6∶4的镧锡复合稳定剂加入高速混合机中，混合至60℃，依次加入3重量份丙烯酸脂类加工助剂、1重量份硬脂酸单甘油酯，混合至80℃，加入0.5重量份氧化聚乙烯蜡，混合至90℃，加入纳米碳酸钙/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物复合物，混合至120℃出料冷却，得到聚氯乙烯纳米复合物；将聚氯乙烯纳米复合物加入锥形双螺杆挤出机，在一区温度165℃、二区温度175℃、三区温度178℃、四区温度170℃、螺杆转速4转/分钟、加料转速10转/分钟的条件下熔融挤出，切粒，得到低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物。
实施例2
将5重量份偶联剂处理的纳米二氧化硅与100重量份牌号为奇美757的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物加入高速混合机混合，出料冷却，得到纳米二氧化硅/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物复合物；将100重量份聚合度为1300的聚氯乙烯、将10重量份聚合度为3000的聚氯乙烯、2重量份硬脂酸镧和甲基硫醇有机锡重量比为6∶4的镧锡复合稳定剂加入高速混合机中，混合至60℃，依次加入3重量份丙烯酸脂类加工助剂、1重量份硬脂酸钙，混合至80℃，加入0.5重量份石蜡，混合至100℃，加入纳米二氧化硅/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物复合物，混合至120℃出料冷却，得到聚氯乙烯纳米复合物；将聚氯乙烯纳米复合物加入锥形双螺杆挤出机，在一区温度170℃、二区温度178℃、三区温度180℃、四区温度175℃、螺杆转速8转/分钟、加料转速20转/分钟的条件下熔融挤出，切粒，得到低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物。
实施例3
将50重量份偶联剂处理的纳米碳酸钙与80重量份牌号为TP-802的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物加入高速混合机混合，出料冷却，得到纳米碳酸钙/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物复合物；将100重量份聚合度为700的聚氯乙烯、10重量份聚合度为3000的聚氯乙烯、2重量份硬脂酸镧和甲基硫醇有机锡重量比为6∶4的镧锡复合稳定剂加入高速混合机中，混合至60℃，依次加入3重量份丙烯酸脂类加工助剂、3重量份硬脂酸，混合至80℃，加入0.5重量份石蜡，混合至100℃，加入纳米碳酸钙/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物复合物，混合至120℃出料冷却，得到聚氯乙烯纳米复合物；将聚氯乙烯纳米复合物加入锥形双螺杆挤出机，在一区温度170℃、二区温度178℃、三区温度180℃、四区温度175℃、螺杆转速8转/分钟、加料转速20转/分钟的条件下熔融挤出，切粒，得到低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物。
实施例4
将20重量份偶联剂处理纳米二氧化硅与100重量份牌号为TH-11的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物加入高速混合机混合，出料冷却，得到纳米二氧化硅/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物复合物；将100重量份聚合度为1800的聚氯乙烯、2重量份硬脂酸镧和甲基硫醇有机锡重量比为7∶3的镧锡复合稳定剂加入高速混合机中，混合至60℃，依次加入3重量份丙烯酸脂类加工助剂、10重量份硬脂酸单甘油酯，混合至80℃，加入0.5重量份氧化聚乙烯蜡，混合至100℃，加入纳米二氧化硅/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物复合物，混合至120℃出料冷却，得到聚氯乙烯纳米复合物；将聚氯乙烯纳米复合物加入锥形双螺杆挤出机，在一区温度160℃、二区温度168℃、三区温度172℃、四区温度167℃、螺杆转速4转/分钟、加料转速10转/分钟的条件下熔融挤出，切粒，得到低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物。
实施例5
将10重量份偶联剂处理纳米碳酸钙与80重量份牌号为TH-11的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物加入高速混合机混合，出料冷却，得到纳米碳酸钙/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物复合物；将100重量份聚合度为1000的聚氯乙烯、100重量份聚合度为1800的聚氯乙烯、2重量份硬脂酸镧和甲基硫醇有机锡重量比为8∶2的镧锡复合稳定剂加入高速混合机中，混合至60℃，依次加入1重量份丙烯酸脂类加工助剂、1重量份硬脂酸单甘油酯，混合至80℃，加入0.5重量份氧化聚乙烯蜡，混合至100℃，加入纳米碳酸钙/氯化聚氯乙烯复合物，混合至120℃出料冷却，得到聚氯乙烯纳米复合物；将聚氯乙烯纳米复合物加入锥形双螺杆挤出机，在一区温度156℃、二区温度168℃、三区温度170℃、四区温度167℃、螺杆转速4转/分钟、加料转速10转/分钟的条件下熔融挤出，切粒，得到低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物。
以下为本发明提供的实施例的性能对照表：
Figure BSA00000243080200051

Claims (10)

1.一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物，其特征在于其原料组成为：中低聚合度聚氯乙烯100重量份、高聚合度聚氯乙烯10-100重量份、抗冲改性剂4-100重量份、纳米刚性粒子5-50重量份、镧锡复合稳定剂1-5重量份、丙烯酸脂类加工助剂1-3重量份、内润滑剂1-10重量份、外润滑剂0.3-2重量份。
2.根据权利要求1所述的一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物，其特征在于所述的抗冲改性剂选自于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物或氯化聚乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物，其特征在于所述的纳米刚性粒子为纳米碳酸钙或纳米二氧化硅，粒径为30-200纳米。
4.根据权利要求1所述的一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物，其特征在于所述的中低聚合度聚氯乙烯的聚合度为700-1300。
5.根据权利要求1所述的一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物，其特征在于所述的高聚合度聚氯乙烯的聚合度为1300-3000。
6.根据权利要求1所述的一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物，其特征在于所述的镧锡复合稳定剂为硬脂酸镧和甲基硫醇有机锡的混合物，硬脂酸镧和甲基硫醇有机锡的重量比为8∶2-4∶6。
7.根据权利要求1所述的一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物，其特征在于所述内润滑剂为硬脂酸单甘油酯、硬脂酸或硬脂酸钙。
8.根据权利要求1所述的一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物，其特征在于所述外润滑剂为氧化聚乙烯蜡或石蜡。
9.一种如权利要求1所述的低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将4-100重量份抗冲改性剂与5-50重量份纳米刚性粒子加入高速混合机混合，出料冷却，得到抗冲改性剂/纳米刚性粒子复合物；
2)将100重量份中低聚合度聚氯乙烯、10-100重量份高聚合度聚氯乙烯、1-5重量份镧锡复合稳定剂加入高速混合机中，混合至50-60℃，依次加入1-3重量份丙烯酸脂类加工助剂、1-10重量份内润滑剂，混合至70-80℃，加入0.3-2重量份外润滑剂，混合至90-100℃，加入9-150重量份抗冲改性剂/纳米刚性粒子复合物，混合至110-120℃，出料冷却，得到聚氯乙烯复合物；
3)将聚氯乙烯复合物加入锥形双螺杆挤出机，在一区温度150-170℃、二区温度150-180℃、三区温度150-185℃、四区温度140-180℃、螺杆转速4-30转/分钟、加料转速5-30转/分钟的条件下熔融挤出，切粒，得到低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物。
10.据权利要求9所述的一种低成本环保型可注塑成型的高耐热高抗冲硬质聚氯乙烯复合物的制备方法，其特征在于所述的高速混合机的转速为：900-1100转/分钟。
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