CN102061044A

CN102061044A - 高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物及制备方法

Info

Publication number: CN102061044A
Application number: CN 201010582243
Authority: CN
Inventors: 阎新萍; 戴亚辉; 戴嘉懿
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-05-18

Abstract

高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物及制备方法，其特征在于组合物由下述重量份的组分组成：聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯5～10份、聚氧化乙烯10～18份、稳定剂3.5～5份、润滑剂0.2～0.5份、有机或者无机刚性增韧剂0～25份。所有组分经高速混合、低速搅拌冷却、熔融混炼、热切风冷即得共混组合物粒料。本发明的有益效果是，高抗冲击型阻燃、抗静电硬质聚氯乙烯共混组合物采用传统的物理共混方法，制备工艺简单，控制容易。经测试，其表面电阻值小于3×10⁸Ω，冲击强度大于35KJ/m²。提供了一种具有阻燃性、永久性抗静电性能和高冲击强度的硬质聚氯乙烯组合物，且能在任意湿度环境下保持其抗静电性质。

Description

高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物及制备方法

(一)技术领域

本发明涉及一种高抗冲击型阻燃、抗静电的硬质聚氯乙烯共混组合物及制备方法，特别涉及一种通过物理混合的方法制备具备高抗冲击性能的永久性阻燃、抗静电硬质聚氯乙烯共混组合物的制备方法。属高分子材料加工技术领域。

(二)背景技术

人类社会的进步与材料的使用密切相关，高分子材料因质轻、耐磨、耐腐蚀以及对电、热具有良好的绝缘性能，且易于加工成型，已经成为支撑现代社会的三大基础材料之一。长期以来，高分子材料都是以其优良的介电性能而作为电绝缘材料使用。但是，高绝缘性也给高分子材料带来静电危害问题。高分子材料在制品加工或最终使用过程中易发生摩擦而积聚静电，不仅会影响制品的透明性及表面洁净和美观，而且还可影响制品的使用性能和安全性能，造成吸尘损害外观、电击、IC短路等不良现象，甚至由于静电放电产生火花而引起***或火灾，因此阻碍了高分子材料在煤矿、危险品仓库等场合的应用。研究开发抗静电及导电性高分子复合材料已成为高分子材料领域中的一个重要内容。而聚氯乙烯(PVC)树脂是一种产量大、价廉的通用高分子材料，本身具有高阻燃性。其中硬质聚氯乙烯制品可以广泛应用在化工、煤炭、电子、计算机和无线电通讯等领域。然而硬质聚氯乙烯材料表面电阻率高达10¹⁶～10¹⁷Ω，容易产生静电，可导致化工库、油库、煤矿等起火***和电子元器件失效等事故。

目前消除硬质聚氯乙烯材料表面静电的方法不外乎两种，其一是添加离子型抗静电剂(工程塑料应用，1998，26(10)，31～34；塑料助剂，2010，81，9～13)；其二是添加非离子型抗静电剂或无机导电填料，如金属微粒子、金属纤维、导电炭黑、碳纤维等非金属导电微粒子和纤维。然而，这些措施虽然能在一定程度或期间内消除聚氯乙烯材料表面所积聚的静电荷(专利号ZL 91107954；ZL 96102654.5；工程塑料应用，2004，32(2)，41～42；合成树脂与塑料，2010，27(1)，10～12)，但始终存在一些问题：(1)由于离子型抗静电剂在硬质聚氯乙烯内部有一定迁移能力，与聚氯乙烯相容性和向表面迁移的速度是影响共混组合物性能的重要的因素。因而其共混组合物普遍存在抗静电效果差、对环境湿度依赖性强的缺点，在湿度较低的情况下，难以达到抗静电要求；同时，在硬质聚氯乙烯材料的整个使用期内，这些离子型抗静电剂会逐渐向表面迁移并消失，使得硬质聚氯乙烯共混物在其使用寿命内失去其抗静电性能。(2)对于金属或非金属型无机导电填料，为获得所需要的抗静电性能需要添加大量的无机导电填料，由于这些导电填料与聚氯乙烯的相容性问题导致界面结合强度差，致使硬质聚氯乙烯共混组合物的力学性能尤其是冲击强度下降，同时也影响其流变性能导致成形性劣化。

(三)发明内容

本发明之目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种兼具优秀力学性能和阻燃性以及永久抗静电性的高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物及制备方法。

为了实现上述的目的，本发明依据了下述的技术方案。

本发明高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物，由下述重量份的组分组成：聚氯乙烯100份，氯化聚乙烯5～10份、聚氧化乙烯10～18份、稳定剂3.5～5份、润滑剂0.2～0.5份、有机或者无机刚性增韧剂0～25份。

所述的刚性增韧剂可以是有机刚性增韧剂或无机刚性增韧剂。有机刚性增韧剂是指AS，PMMA，PS脆性聚合物；无机刚性增韧剂是指经表面活性处理过的纳米碳酸钙，纳米蒙脱土，纳米高岭土。

所述的稳定剂是铅盐类、金属皂类、复合金属皂类或它们之间的一种或者两种以上的任意混合物；其中的铅盐类是指三盐基硫酸铅、三盐基顺丁烯二酸铅、二盐基亚磷酸铅、二盐基硬脂酸铅、二盐基领苯二甲酸铅、硬脂酸铅中的一种或者它们之间的两种以上任意混合物；金属皂类稳定剂是硬脂酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镉、硬脂酸钡、月桂酸钙、月桂酸锌、月桂酸钡、月桂酸镉、蓖麻油酸钡、蓖麻油酸镉中的一种或者它们之间的任意混合物；复合金属皂类是钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钡镉复合稳定剂、钡镉锌复合稳定剂、无尘复合稳定剂。

所述的润滑剂是内润滑剂，是指硬脂酸、硬脂酸盐或者它们之间的任意混合物。

在所述的硬质聚氯乙烯共混组合物中，还可以加入0～0.15份数的着色剂。

高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物及制备方法如下，所有组分经高速混合、低速搅拌冷却、熔融混炼、热切风冷即得所述高抗冲击型阻燃、抗静电聚氯乙烯共混组合物粒料。具体步骤为：

步骤一：将所需重量份数的聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚氧化乙烯、份稳定剂、润滑剂、刚性增韧剂同时投入高速混合机，通过干粉混合的方法和设备进行初混。

步骤二：在高速混合机内通过剪切作用和物料的摩擦自生热作用，捏合至110℃后，将干粉共混料排至低速混合机。

步骤三：在低速混合机内搅拌冷却至温度低于60℃后，将干粉共混料送至螺杆型挤出机。

步骤四：在螺杆挤出机内通过剪切、摩擦、挤压等作用进行熔融共混，后经160℃的机头挤出并热切造粒，风冷至室温后获得高抗冲击型阻燃、抗静硬质电聚氯乙烯共混组合物。

上述制备方法中，螺杆型挤出机可以是单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或多螺杆挤出机。

本发明的有益效果是，高抗冲击型阻燃、抗静电硬质聚氯乙烯组合物采用传统的物理共混方法，制备工艺简单，控制容易。经测试，其表面电阻值小于3×10⁸Ω，冲击强度大于35KJ/m²。提供了一种具有阻燃性、永久性抗静电性能和高冲击强度的硬质聚氯乙烯组合物，且能在任意湿度环境下保持其抗静电性质。

本发明要解决的技术问题之一，是赋予硬质聚氯乙烯共混组合物具有永久的抗静电性能并消除静电产生危害的功能，并且在任意湿度环境下均能保持这些性质。作为抗静电剂，本发明采用具有不迁移特性、亲水性和热塑性的聚合物——聚氧化乙烯(PEO)并赋予聚氯乙烯共混组合物永久性抗静电性能。

本发明要解决的技术问题之二，是采用非弹性体增韧技术，向聚氯乙烯中引入热塑性弹性体——氯化聚乙烯(CPE)、刚性增韧剂以及亲水性和热塑性兼具的聚氧化乙烯(PEO)树脂。经初混(高速混合)后，加入螺杆型挤出机的加料装置，通过熔融共挤的物理混合方法，使弹性体CPE、刚性增韧剂和PEO成为分散相分散至PVC树脂基体，通过其协调作用在提高聚氯乙烯的冲击强度、刚性等力学性能的同时，赋予组合物阻燃性和永久性抗静电性能。迄今为止，现有技术没有描述这样的多元共混体系。还能够通过添加适宜的着色剂(有机或无机颜料)加工成任何颜色的产品。

本发明采用高亲水性树脂——聚氧化乙烯作为抗静电剂，其分子链呈线型规整性螺旋结构，结构单元为-CH₂-CH₂-O-，分子链中的亲水的醚键(-O-)的氧原子与水中的氢原子形成氢键，容易与水结合。PEO与PVC材料共混后，其PEO微区在共混组合物中起到了储水、蓄水的作用。当环境湿度较高时，共混组合物基体中的PEO微区吸收空气中的水分，而当环境湿度下降时，亦能够保持其所吸收的水分并缓慢析出，保证了共混组合物表面始终能吸附充分的水分子，并通过溶解空气中的CO₂和其他电离杂质形成水分子导电膜，从而达到降低材料表面电阻率，提高表面导电性的作用。

(四)具体实施方式

实施例1

聚氯乙烯SG-5型 100份

氯化聚乙烯(含氯量35％的135A) 10份

聚氧化乙烯(分子量250万) 13份

钙锌复合稳定剂517A 3.5份

硬脂酸 0.2份

色料 0.10份

按上述重量分数分别称取各组分后，将所有组分一并投入高速混合机捏合至110℃，然后冷混至温度低于60℃后，加入螺杆型挤出机，通过熔融共混后经160℃的机头挤出并热切造粒，风冷至室温后获得高抗冲击型阻燃、抗静硬质电聚氯乙烯共混组合物。

实施例2

聚氯乙烯SG-5型 100份

氯化聚乙烯(含氯量35％的135A) 8份

聚氧化乙烯(分子量250万) 15份

无尘复合稳定剂401B 4份

硬脂酸 0.4份

纳米碳酸钙 15份

实施例3

聚氯乙烯SG-5型 100份

氯化聚乙烯(含氯量35％的135A) 9份

聚氧化乙烯(分子量250万) 15份

无尘复合稳定剂401B 4份

硬脂酸 0.5份

纳米蒙脱土 20份

实施例4

聚氯乙烯SG-5型 100份

氯化聚乙烯(含氯量35％的135A) 9份

聚氧化乙烯(分子量250万) 15份

三盐基硫酸铅 2份

二盐基亚磷酸铅 0.2份

硬脂酸钙 0.3份

硬脂酸铅 1.8份

硬脂酸 0.4份

活性纳米高岭土 16份

实施例5

聚氯乙烯S-1000型 100份

氯化聚乙烯(含氯量35％的135A) 8份

聚氧化乙烯(分子量250万) 16份

三盐基硫酸铅 2份

二盐基硬脂酸铅 0.2份

硬脂酸钙 0.3份

月桂酸锌 1.8份

硬脂酸 0.15份

AS(AS-80HF) 10份

实施例6

聚氯乙烯S-1000型 100份

氯化聚乙烯(含氯量35％的135A) 8份

聚氧化乙烯(分子量250万) 18份

钙锌复合稳定剂517A 3.5份

硬脂酸 0.15份

PS(158K) 8份

Claims

1.高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物，其特征在于由下述重量份的组分组成：聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯5～10份、聚氧化乙烯10～18份、稳定剂3.5～5份、润滑剂0.2～0.5份、有机或者无机刚性增韧剂0～25份。

2.根据权利要求1所述的高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物，其特征在于所述的有机刚性增韧剂为AS，PMMA，PS脆性聚合物。

3.根据权利要求1或2所述的高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物，其特征在于所述的无机刚性增韧剂是经表面活性处理过的纳米碳酸钙，纳米蒙脱土，纳米高岭土。

4.根据权利要求1所述的高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物，其特征在于所述的稳定剂是指铅盐类、金属皂类、复合金属皂类或者它们之间的任意混合物；其中的铅盐类是指三盐基硫酸铅、三盐基顺丁烯二酸铅、二盐基亚磷酸铅、二盐基硬脂酸铅、二盐基领苯二甲酸铅、硬脂酸铅或它们之间的任意混合物；金属皂类是指硬脂酸铅、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镉、硬脂酸钡、月桂酸钙、月桂酸锌、月桂酸钡、月桂酸镉、蓖麻油酸钡、蓖麻油酸镉或者它们之间的任意混合物；复合金属皂类是指钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钡镉复合稳定剂、钡镉锌复合稳定剂、无尘复合稳定剂。

5.根据权利要求1所述的高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物，其特征在于所述的润滑剂为内润滑剂，是指硬脂酸、硬脂酸盐或者它们之间的任意混合物。

6.根据权利要求1所述的高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物，其特征在于还可以加入0～0.15份数的着色剂。

7.根据权利要求1所述的高抗冲击型阻燃抗静电聚氯乙烯组合物的制备方法，其特征在于所有组分经高速混合、低速搅拌冷却、熔融混炼、热切风冷即得共混组合物粒料。