CN103265782A - Pmma/mbs表层共挤料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了PMMA/MBS表层共挤料及其制备方法，以聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物作为主体材料，经双阶双螺杆挤出机造粒制得PMMA/MBS表层共挤料。本发明PMMA/MBS组份型表层共挤料与传统的PMMA/ASA表层共挤料相比，其拉伸、冲击性能均有较大的提高，且由于主要原料聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的价格较便宜，使本发明共挤料的成本大幅降低，同时制备工艺简单，利于大规模生产使用。

Description

PMMA/MBS表层共挤料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种PMMA/MBS表层共挤料及其制备方法。
背景技术
共挤技术应用于PVC 建材行业大概有10 多年的历史。早在90 年代末就有人提出彩色共挤门窗的概念，但直到2000 年才有正式面向市场的成熟产品。PVC塑料门窗在国内得到广泛的普及和应用，但是由于PVC分子结构中含有不稳定的氯元素，在受到太阳光照射容易引起发黄发红变形等现象。为了解决这个问题，目前通常采用的方法是在PVC型材表面进行共挤一层高光泽、耐候性好、与PVC相容性好、抗冲击强度大的树脂或改性塑料。复合共挤技术可以综合多种材料的功能，实现塑钢门窗性能的集成化，如PMMA/ PVC 共挤门窗，就把耐候性优异、装饰性强的PMMA共挤材料与力学性能优秀、价格较低的PVC 材料复合共挤，制成各项力学性能优秀、且具有较高耐候性和装饰性的彩色塑钢门窗。随着该技术逐渐成熟以及市场对塑料建材产品个性化和多样化的追求，亦先后出现了诸如合成树脂瓦、外墙复合共挤挂板和共挤护栏等一系列共挤产品。
传统PVC型材表层共挤料均采用PMMA/ASA组分型，这种类型的共挤料选用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和丙烯腈—苯乙烯—丙烯酸酯三元共聚物（ASA）作为主体材料，加入其它加工助剂，经双螺杆挤出造粒制得。由于ASA树脂价格昂贵，导致PMMA/ASA组分型表层共挤料成本较高。因此，亟待研发一种成本较低，性能又能满足标准要求，能替代PMMA/ASA共挤料的材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种PMMA/MBS表层共挤料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种PMMA/MBS表层共挤料，由以下重量份数的原料制成：
聚甲基丙烯酸甲酯                                   40～80份，
聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯               20～50份，
填充剂                                                   0～20份，
润滑剂                                                0.5～3.0份，
抗氧剂                                                0.2～2.0份， 
紫外线吸收剂                                       0.3～2.0份。 
优选的，由以下重量份数的原料制成： 
聚甲基丙烯酸甲酯                                   40～80份，
聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯              20～50份，
填充剂                                                   5～10份，
润滑剂                                                0.5～1.0份，
抗氧剂                                                0.3～0.8份， 
紫外线吸收剂                                       0.3～0.8份。 
优选的，聚甲基丙烯酸甲酯的熔融指数为6～12g/10min，悬臂梁冲击强度为24～30J/m。
优选的，聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的丁二烯含量为18～32wt%。
优选的，填充剂为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉中的至少一种。
优选的，润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的至少一种。
优选的，抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
一种PMMA/MBS表层共挤料的制备方法，其步骤如下：
1)        将聚甲基丙烯酸甲酯研磨至50～300目，然后与其他原料搅拌混匀；
2)        将混匀的物料投入到双阶双螺杆挤出机的加料斗，经第一阶双螺杆剪切熔融后，进入第二阶单螺杆中，受单螺杆剪切，挤出，造粒，烘干，得到PMMA/MBS组分型表层共挤料；
其中，温度设置如下：第一阶双螺杆一区为170～180℃、二区温度185～200℃、三区温度170～180℃，第二阶单螺杆温度为195～210℃；
其中，所用原料如上所述。
优选的，步骤1）中，搅拌速度为100～500rpm。
本发明的有益效果是：
本发明PMMA/MBS组份型表层共挤料与传统的PMMA/ASA表层共挤料相比，其拉伸、冲击性能均有较大的提高，且由于主要原料MBS的价格较便宜，使本发明共挤料的成本大幅降低，同时制备工艺简单，利于大规模生产使用。
具体实施方式
一种PMMA/MBS表层共挤料，由以下重量份数的原料制成：
聚甲基丙烯酸甲酯                                   40～80份，
聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯               20～50份，
填充剂                                                   0～20份，
润滑剂                                                0.5～3.0份，
抗氧剂                                                0.2～2.0份， 
紫外线吸收剂                                       0.3～2.0份。 
优选的，由以下重量份数的原料制成： 
聚甲基丙烯酸甲酯                                   40～80份，
聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯              20～50份，
填充剂                                                   5～10份，
润滑剂                                                0.5～1.0份，
抗氧剂                                                 0.3～0.8份， 
紫外线吸收剂                                       0.3～0.8份。 
优选的，聚甲基丙烯酸甲酯的熔融指数为6～12g/10min，悬臂梁冲击强度为24～30J/m。
优选的，聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的丁二烯含量为18～32wt%。
优选的，填充剂为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉中的至少一种。优选的，所用填充剂轻质碳酸钙的平均粒径为1.25～6.5μm，重质碳酸钙的平均粒径为1.25～6.5μm，滑石粉的平均粒径为1.25～6.5μm。
优选的，润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的至少一种；聚乙烯蜡的熔点优选为103～108℃。
优选的，抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
当然，根据需要，本领域技术人员还可在该共挤料中加入其他助剂，如颜料、稳定剂、耐磨剂、增韧剂等。
一种PMMA/MBS表层共挤料的制备方法，其步骤如下：
1)        将聚甲基丙烯酸甲酯研磨至50～300目，然后与其他原料搅拌混匀；
2)        将混匀的物料投入到双阶双螺杆挤出机的加料斗，经第一阶双螺杆剪切熔融后，进入第二阶单螺杆中，受单螺杆剪切，挤出，造粒，烘干，得到PMMA/MBS组分型表层共挤料；
其中，温度设置如下：第一阶双螺杆一区为170～180℃、二区温度185～200℃、三区温度170～180℃，第二阶单螺杆温度为195～210℃；
其中，所用原料如上所述。
优选的，步骤1）中，搅拌速度为100～500rpm。
下面结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
以下实施例中，所用原料均为市售工业品。若无特别说明，以下所述份数均为重量份。
实施例
共挤料1#由以下重量份数的原料制成：
PMMA                  60份，
MBS                     35份，
轻质碳酸钙           7.0份，
聚乙烯蜡              0.5份，
抗氧剂                 0.5份， 
紫外线吸收剂        0.4份， 
颜料                    0.4份。
共挤料2#由以下重量份数的原料制成：
PMMA                 65份，
MBS                    30份，
重质碳酸钙          5.0份，
硬脂酸                0.6份，
抗氧剂                0.8份， 
紫外线吸收剂       0.8份， 
颜料                   0.4份。
共挤料3#由以下重量份数的原料制成：
PMMA                70份，
MBS                   25份，
滑石粉               3.0份，
硬脂酸锌            0.5份，
抗氧剂              0.2份， 
紫外线吸收剂   0.4份， 
颜料                 0.4份。
共挤料4#由以下重量份数的原料制成：
PMMA              75份，
MBS                 20份，
硬脂酸锌          0.3份，
聚乙烯蜡          0.3份，
抗氧剂              0.2份， 
紫外线吸收剂   0.4份， 
颜料                 0.4份。
共挤料5#由以下重量份数的原料制成：
PMMA              40份，
MBS                 50份，
重质碳酸钙       15份，
硬脂酸钙          1.0份，
抗氧剂              0.6份， 
紫外线吸收剂   1.0份， 
颜料                 0.4份。
共挤料6#由以下重量份数的原料制成：
PMMA              50份，
MBS                 40份，
重质碳酸钙       10份,
聚乙烯蜡            1份，
抗氧剂             0.4份， 
紫外线吸收剂        0.8份， 
颜料                0.4份。
共挤料7#由以下重量份数的原料制成：
PMMA              80份，
MBS                 20份，
硬脂酸              0.6份，
抗氧剂              2.0份， 
紫外线吸收剂   2.0份， 
颜料                 0.4份。
以上所用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的熔融指数为6～12g/10min，悬臂梁冲击强度为24～30J/m；所用聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯（MBS）的丁二烯含量为18～32wt%；所用聚乙烯蜡的熔点为103～108℃；所用抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
制备方法：
1)        将配方中的PMMA研磨至50～300目的细小沙状，然后使用高速搅拌机，以100～500rpm的速度将其与其他原料搅拌混匀；
2)        将混匀的物料投入到双阶双螺杆挤出机的加料斗，经第一阶双螺杆剪切熔融后，进入第二阶单螺杆中，受单螺杆剪切，挤出口模，经拉条、过水冷却、切粒、烘干，分别制得PMMA/MBS组分型表层共挤料1#～7#；
其中，温度设置如下：第一阶双螺杆一区为170～180℃、二区温度185～200℃、三区温度170～180℃，第二阶单螺杆温度为195～210℃。
比较例1
配方同共挤料3。
制备方法：将PMMA直接与其它原料使用高速搅拌机以100～500rpm的速度搅拌混匀，然后使用双阶双螺杆造粒，得到共挤料a。其中，温度设置如下：第一阶双螺杆一区为170～180℃、二区温度185～200℃、三区温度170～180℃，第二阶单螺杆温度为195～210℃。
比较例2
制备方法：将PMMA 70份，ASA 25份，碳酸钙3.0份，外润滑0.5份，内润滑0.5份，抗氧剂0.2份，紫外线吸收剂0.4份，颜料0.4份加入高速搅拌机中以100～500rpm的速度搅拌混匀，然后使用双阶双螺杆造粒，得共挤料b。其中，温度设置如下：第一阶双螺杆一区为170～180℃、二区温度185～200℃、三区温度170～180℃，第二阶单螺杆温度为195～210℃。
对共挤料1～7#、共挤料a、共挤料b进行性能测试，结果见表1。
表1 共挤料性能测试结果
Figure 914312DEST_PATH_IMAGE001
从表1可以看出，用本发明PMMA/MBS组份型表层共挤料与比较例2中的PMMA/ASA表层共挤料相比，性能有较大的提高。且由于MBS价格比ASA便宜，所以本发明的成本大幅降低。
上述制作方法及配方只是说明本发明的技术思路和特点，其目的是让熟悉该技术的人士了解发明的内容并进行实施，所有根据本发明精神所做的等效变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种PMMA/MBS表层共挤料，由以下重量份数的原料制成：
聚甲基丙烯酸甲酯                                    40～80份，
聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯         20～50份，
填充剂                                                      0～20份，
润滑剂                                                  0.5～3.0份，
抗氧剂                                                  0.2～2.0份， 
紫外线吸收剂                                        0.3～2.0份。
2.根据权利要求1所述的PMMA/MBS表层共挤料，其特征在于：由以下重量份数的原料制成： 
聚甲基丙烯酸甲酯                                 40～80份，
聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯         20～50份，
填充剂                                                     5～10份，
润滑剂                                                 0.5～1.0份，
抗氧剂                                                 0.3～0.8份， 
紫外线吸收剂                                       0.3～0.8份。
3.根据权利要求1或2所述的PMMA/MBS表层共挤料，其特征在于：聚甲基丙烯酸甲酯的熔融指数为6～12g/10min，悬臂梁冲击强度为24～30J/m。
4.根据权利要求1或2所述的PMMA/MBS表层共挤料，其特征在于：聚甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的丁二烯含量为18～32wt%。
5.根据权利要求1或2所述的PMMA/MBS表层共挤料，其特征在于：填充剂为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的PMMA/MBS表层共挤料，其特征在于：润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的PMMA/MBS表层共挤料，其特征在于：抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
8.一种PMMA/MBS表层共挤料的制备方法，其步骤如下：
步骤1）将聚甲基丙烯酸甲酯研磨至50～300目，然后与其他原料搅拌混匀；
步骤2）将混匀的物料投入到双阶双螺杆挤出机的加料斗，经第一阶双螺杆剪切熔融后，进入第二阶单螺杆中，受单螺杆剪切，挤出，造粒，烘干，得到PMMA/MBS组分型表层共挤料；
其中，温度设置如下：第一阶双螺杆一区为170～180℃、二区温度185～200℃、三区温度170～180℃，第二阶单螺杆温度为195～210℃；
其中，所用原料如权利要求1～7任意一项所述。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，搅拌速度为100～500rpm。
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