CN106751113A - 一种聚氯乙烯膜用组合物 - Google Patents

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Abstract

一种聚氯乙烯膜用组合物，属于高分子材料产品与加工领域。其特征在于：本发明以100总质量份的氯化聚氯乙烯和平均聚合度为1300~1800的聚氯乙烯树脂为主原料，并以此量为基础添加增塑剂TOTM 40~60份、热稳定剂1~6份、辅助稳定剂环氧大豆油1~3份、润滑剂0.5~1.5份、填充剂3~8份、氯化聚乙烯树脂5~10份、抗氧剂1010和DSTDP的复合抗氧剂0.5~0.8份。本发明采用较高分子量聚氯乙烯为基础树脂，并掺加适量的高阻隔性树脂聚偏氯乙烯（CPVC），消除了添加液体助剂对渗透性的不利影响，提高了材料的防渗透性并提高了制品的强度。

Description

一种聚氯乙烯膜用组合物
技术领域
一种聚氯乙烯膜用组合物，属于高分子材料产品与加工领域。
背景技术
土工膜是工程界长期以来一直寻求的一种优质轻便、便于施工、造价低廉、性能可靠的防渗材料。土工膜在土木工程中具有增强、分隔、防渗、控制侵蚀和容装成型等多种功能。从材料上分类，土工膜主要有聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等品种。
我国农业、水利灌溉、基础设施建设以及环保领域迫切需要大量不同功能的土工膜，这为土工膜的发展与应用提供了动力和机遇。从我国现有的实际情况看，国内土工膜的应用与研究还处于脱节状态，表现在土工膜档次不高，材料的质量和规格有待提高。作为土工膜的主要原材料，PVC自身具有耐酸碱、耐焰、自熄、耐磨、强度高的特性，来源广泛，非常适合生产土工膜。PVC分子量越大，力学性能、耐寒性、热稳定性越高，但成型加工较困难；分子量低则相反。
从表面上看，土工膜是一片密不透水的材料，但实际上在压力作用下膜的孔隙大小可以变化，仍能够透水。当土工膜与粗粒土接触时，由于土粒之间的孔隙较大，土工膜在上覆水压力作用下被迫向土空隙中陷进，因而产生拉伸应变，当拉应力过大时会产生渗水点。
中国国家标准《GB/T 17688-1999，土工合成材料，聚氯乙烯土工膜》规定了聚氯乙烯类土工膜产品的分类、命名和技术要求。目前聚氯乙烯土工膜使用中普遍存在以下几方面问题，一是聚氯乙烯土工膜强度不高、接触石块等坚硬物体适应变形的能力较低，从而造成施工和使用中容易破损；二是聚氯乙烯薄膜由于加工过程中添加了较多的液体助剂，或多或少破坏了分子的内部结构，因而对材料的防渗水性产生一定不利影响。
中国专利CN101864129B公开了一种丁腈橡胶改性的聚氯乙烯土工膜的配方，该配方以普通聚氯乙烯为主体，邻苯二甲酸二辛酯（DOP）和癸二酸二辛酯（DOS）作为增塑剂，丁腈橡胶作为增韧改性剂，但防渗透性能仍然一般，而且丁腈橡胶耐老化性差，使薄膜的使用寿命受到影响。中国期刊《塑料》2003年第4期中防渗土工膜生产技术公开了一种PVC防渗土工膜的配方，该配方设计采用PVC SG-4型树脂；邻苯二甲酸二异辛酯（DOP）30~45份为主增塑剂；己二酸二辛酯（DOA）3~4份为低温耐寒增塑剂使用，也没有更好的增强薄膜的防渗透效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可以消除PVC加工中液体助剂对薄膜防渗透性能的影响，同时具有较高强度的一种聚氯乙烯膜用组合物。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于，由以下重量份原料配比共混组成：聚氯乙烯树脂40~80份、氯化聚氯乙烯20~60份、增塑剂TOTM 40~60份、热稳定剂1~6份、辅助稳定剂环氧大豆油1~3份、润滑剂0.5~1.5份、填充剂3~8份、氯化聚乙烯树脂5~10份、抗氧剂1010和DSTDP的复合抗氧剂0.5~0.8份，聚氯乙烯树脂和氯化聚氯乙烯之和为100重量份；聚氯乙烯树脂的平均聚合度为1300~1800。
优选的，所述的聚氯乙烯树脂的平均聚合度为1700，采用悬浮工艺生产，用量为50~60重量份。聚氯乙烯树脂的平均聚合度对本土工膜组合物的性能影响极大，平均聚合度为1700的聚氯乙烯树脂在按照上述重量份加入到本土工膜组合物中后使得得到的土工膜能充分适应其工作环境，其力学性能与土工膜铺设环境的土粒孔隙相适应，不会造成过分拉伸应变，会在覆水压力作用下使下部土粒整体更加密实，为在综合成型加工的难易度后的最佳平均聚合度的选择。
优选的，所述的氯化聚氯乙烯（CPVC）用量为40~50重量份。氯化聚氯乙烯的加入能与聚氯乙烯树脂有效结合，相互影响。聚氯乙烯树脂主要为本土工膜组合物提供力学性能，而氯化聚氯乙烯主要为本土工膜组合物提供抗渗性能。氯乙烯共聚单体的种类和用量对于共聚物的性质影响很大，共聚物中10%含量的氯乙烯能使得氯化聚氯乙烯的共聚物与聚氯乙烯树脂在熔融塑化挤出后两者的分子链平行取向更易打破，保证土工膜组合物各向的力学性能和抗渗性能。
优选的，所述的氯化聚乙烯（CPE），氯含量在35~45%，用量为6~8份。氯化聚乙烯作为低温改性高分子材料。
优选的，所述的增塑剂为偏苯三酸三辛酯（TOTM）类增塑剂，用量为45~50重量份。从增塑的长效性、耐水抽出性和材料的耐久性考虑，优选TOTM增塑剂。
优选的，所述的热稳定剂为有机锡稳定剂或钙锌热稳定剂；其中有机锡稳定剂用量为1.5~2.5重量份，钙锌稳定剂用量为4~6重量份。有机锡稳定剂如17MOK，钙锌稳定剂如艾迪科RUP-129。
优选的，所述的辅助稳定剂为环氧大豆油，用量为2重量份。它具有的环氧结构能在加工过程中吸收并中和分解所产生的氯化氢，延缓受热分解。
优选的，所述的润滑剂为硬脂酸（HSt）、聚乙烯蜡（PE蜡）的复合物，其复合重量比为1:1，总用量为0.8~1.0份。
优选的，所述的填充剂为钛白粉和纳米碳酸钙的复合物，其中钛白粉为金红石型，粒径范围为0.1~1.0um，纳米碳酸钙的粒径为0.1~1.0um；总用量为4~6重量份。
优选的，所述的抗氧剂1010和DLDTP的复合抗氧剂中四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯（抗氧剂1010）和硫代二丙酸双(十八)酯（抗氧剂DSTDP）的复合物的复合比例为1:1，复合抗氧剂用量为0.6份。
该组合物中增塑剂TOTM、热稳定剂、辅助稳定剂（ESBO）、润滑剂、填充剂、氯化聚乙烯(CPE)、复合抗氧剂的用量以聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯之和100重量份为基础计量。
上述一种膜用的聚氯乙烯组合物的制备方法如下：
1、物料配混工艺：将聚氯乙烯树脂、氯化聚氯乙烯、热稳定剂、辅助稳定剂、增塑剂、润滑剂、填充剂、复合抗氧剂在高速混合机组中混合，至混合温度100～110℃，将物料放入到低速混合机中混合，待物料温度冷却至38~42℃时出料；
2、造粒工艺：将混合好的物料采用双螺杆挤出机造粒，造粒温度130℃～160℃；造粒后经风冷切粒、计量、包装即为成品；
3、加工成型工艺：采用Ф120以上，螺杆长径比在30:1以上的单螺杆挤出机熔融塑化挤出，采用软质PVC专用四辊压延机组进行薄膜成型，经牵引、定型、风冷到常温后上辊缠绕、计量、包装；四辊压延成型温度在130℃～175℃。
本发明以较高分子量聚氯乙烯为基础树脂，既保证了组合物具有良好的物理机械性能（高拉伸强度，高撕裂强度、高回弹性），又兼顾到了土工膜的加工成型性能；高阻隔性树脂氯化聚氯乙烯（CPVC）的加入大大提高了材料的防渗透性，消除了添加液体助剂对渗透性的不利影响，并提高了薄膜的强度；偏苯三酸三辛酯（TOTM）增塑剂的使用提高了组合物的柔软性能，TOTM由于其分子极性较大，与聚氯乙烯相互作用力较强，因此共混后具有很好的增塑稳定性，使增塑聚氯乙烯共混物表现出较好的长期使用寿命；采用氯化聚乙烯（CPE）作为该土工膜组合物的低温改性剂，实验表明，少量氯化聚乙烯（140B型）的使用能够提高聚氯乙烯土工膜组合物的耐寒性能。
与现有技术相比，本发明的一种聚氯乙烯膜用组合物所具有的有益效果是：本发明采用较高分子量聚氯乙烯为基础树脂，并掺加适量的高阻隔性树脂氯化聚氯乙烯（CPVC），消除了添加液体助剂对渗透性的不利影响，提高了材料的防渗透性。各原料间相互配合、相互影响，使本发明既保证了组合物具有高拉伸强度，高撕裂强度、高回弹性，又兼顾到了土工膜的加工成型性能，材料的透湿率从一般聚氯乙烯土工膜的45 g/m2.24h提高到21 g/m2.24h。并且本发明所用材料易得，选择的生产工艺技术简单成熟，具有实用性和可操作性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明一种聚氯乙烯膜用组合物作进一步的说明，其中实施例1为最佳实施例。
表1，实施例1~10的各原料组份配比，均以重量份计，单位 份。
表2，对比例1~3的各原料组份配比，均以重量份计，单位 份。
实施例的制备方法：
（1）原料配混：按各实施例原料配比称好物料，然后加入到高速混合机中混合，至混合温度100~110℃，将物料放到低速混合机中混合，待物料温度冷却至40℃左右时出料。
（2）造粒工艺：将混合好的物料采用平行双螺杆造粒，工艺参数设置如下：
挤出机温度（℃）：1区 2区 3区 4区 5区 机头
120 130 140 150 160 155
（3）加工成型工艺，采用Ф120以上，螺杆长径比在30:1以上的单螺杆挤出机熔融塑化挤出，采用软质PVC专用四辊压延机组进行薄膜成型，经牵引、定型、风冷到常温后上辊缠绕、计量、包装。四辊压延成型温度在130℃～175℃。
按各对比例的原料配比，采用相同方法制取。然后将压延出的薄膜冲压成标准所需样条，进行性能测试，结果见下表。
表3 聚氯乙烯土工膜组合物实施例、对比例的性能测试结果
（注：测试方法为：拉伸性能按照GB/T13022测试，撕裂强度按照GB/T11999测试，透湿率采用水蒸气透过测试***运用杯式法测试，透湿率的测试条件：温度32℃，湿度90%，薄膜厚度0.3mm）
由表中可以看出，在相同的测试条件下，本发明实施例和对比例相比，本发明组合物实施例的透湿率明显降低，且性能优异，透湿率从一般聚氯乙烯土工膜的45 g/m2.24h提高到21 g/m2.24h，拉伸强度在除聚氯乙烯和氯化聚氯乙烯的其它填料相近的实施例比对比例提高了约3个兆帕。说明本发明产品具有更高的拉伸强度和抗渗性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而言，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于，由以下重量份原料配比共混组成：聚氯乙烯树脂40~80份、氯化聚氯乙烯20~60份、增塑剂TOTM 40~60份、热稳定剂1~6份、辅助稳定剂环氧大豆油1~3份、润滑剂0.5~1.5份、填充剂3~8份、氯化聚乙烯树脂5~10份、抗氧剂1010和DSTDP的复合抗氧剂0.5~0.8份；聚氯乙烯树脂和氯化聚氯乙烯之和为100重量份；聚氯乙烯树脂的平均聚合度为1300~1800。
2.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于：所述的聚氯乙烯树脂为悬浮工艺生产的聚氯乙烯树脂，平均聚合度为1700，用量为50~60重量份。
3.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于：所述的氯化聚氯乙烯（CPVC）用量为40~50重量份。
4.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于：所述的氯化聚乙烯（CPE），氯含量在35~45%，用量为6~8份。
5.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于：所述的增塑剂为偏苯三酸三辛酯（TOTM）类增塑剂，用量为45~50重量份。
6.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于：所述的热稳定剂为有机锡稳定剂或钙锌热稳定剂；其中有机锡稳定剂用量为1.5~2.5重量份，钙锌稳定剂用量为4~6重量份。
7.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于：所述的辅助稳定剂为环氧大豆油，用量为2重量份。
8.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸、聚乙烯蜡的复合物，其复合重量比为1:1，总用量为0.8~1.0份。
9.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于：所述的填充剂为钛白粉和纳米碳酸钙的复合物，其中钛白粉为金红石型，粒径范围为0.1~1.0um，纳米碳酸钙的粒径为0.1~1.0um；总用量为4~6重量份。
10.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯膜用组合物，其特征在于：所述的抗氧剂1010和DLDTP的复合抗氧剂中四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯（抗氧剂1010）和硫代二丙酸双(十八)酯（抗氧剂DSTDP）的复合物的复合比例为1:1，复合抗氧剂用量为0.6份。
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