CN108659421A - 氯化聚氯乙烯组合物及管材制备方法 - Google Patents

Abstract

氯化聚氯乙烯组合物及管材制备方法，属于高分子领域。其特征在于，重量份组成为：CPVC树脂100份；稳定剂1.5~2.0份；抗冲改性剂5~6份；加工助剂2~3份；润滑剂1.5~2.0份；抗氧化剂1.5~2.0份；着色剂1.9~2.3份；填料1~5份；CPVC树脂为本体法PVC树脂氯化改性得，抗冲改性剂为特定组成的MBS树脂，抗氧剂为高熔点受阻酚抗氧剂与亚磷酸酯抗氧剂的复合抗氧剂体系。制备方法在100℃~120℃时将物料低速混合；并将粒料挤出管材。本发明组合物改善了材料的稳定性及耐热性能，从而制得的氯化聚氯乙烯管材具有良好的耐热性和热稳定性能，并易于加工成型。

Description

氯化聚氯乙烯组合物及管材制备方法

技术领域

氯化聚氯乙烯组合物及管材制备方法，属于高分子领域。

背景技术

氯化聚氯乙烯（CPVC）是聚氯乙烯（PVC）氯化后的产物，含氯元素质量分数在65%—71%左右，其物理性能、力学性能，特别是耐热性、耐溶剂性、阻燃性等均比PVC有较大幅度的提高，其中维卡软化温度比PVC高30℃—40℃。CPVC广泛应用于制造各种管材、板材、型材、注塑件、泡沫材料、防腐涂料等，具有较大的市场前景。

由于氯含量增加，CPVC分子缺陷结构增加，热稳定性变差，同时分子间相互作用力增大，加工时熔体黏度高，流动性差。对CPVC管材而言，提高管材耐热性的途径一是提高CPVC树脂中的氯元素含量，通常CPVC树脂的氯元素含量增加1个百分点，管材的维卡软化温度大约提高2℃，而当树脂氯元素含量高于68%时，其热稳定性将急剧下降，同时加工管材时挤出机背压急剧上升；途径二是减少配方体系中液体助剂的用量。此两种方法在改善CPVC管材耐热性的同时，也增加了加工难度。

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，提供一种具有良好的耐热性和热稳定性能，易于加工成型的氯化聚氯乙烯组合物及管材制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该氯化聚氯乙烯组合物，其特征在于，重量份组成包括：CPVC树脂100份；有机锡稳定剂1.5~2.0份；抗冲改性剂5~6份；加工助剂2~3份；润滑剂1.5~2.0份；抗氧化剂1.5~2.0份；着色剂1.9~2.3份；填料1~5份；所述的CPVC树脂为本体法PVC树脂经过氯化改性制得，PVC树脂的平均聚合度为1000，制得的CPVC树脂氯元素质量分数占66%~68%；所述的抗氧剂为占质量百分比50%~70%的高熔点受阻酚抗氧剂与占质量百分比30%~50%的高熔点亚磷酸酯抗氧剂的复合抗氧剂体系，所述的抗冲改性剂为乳液聚合的具有核-壳结构的甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物，核层丁二烯-苯乙烯聚合物中丁二烯所占的质量分数为10%~15%，壳层甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的质量比为1.7~2.3：2.7~3.3。

本发明提供一种最适合管材使用的氯化聚氯乙烯组合物，通过本发明以平均聚合度为1000的本体法PVC树脂进行特定氯化量的氯化改性，发明人发现这种CPVC树脂能够与本发明所用的有机锡稳定剂、特定组成的复合抗氧剂、特定组成和结构比例的抗冲改性剂形成良好的协同作用，从而大大提高管材的耐热性能以及材料的稳定性，从而制得的氯化聚氯乙烯管材具有良好的耐热性和热稳定性能，并且易于加工成型。本发明的配方中优选有机锡稳定剂，与本发明的适应性最好，所得管材的稳定性最佳。

所述的抗氧剂为占质量百分比56%~63%的高熔点受阻酚抗氧剂与占质量百分比37%~44%的高熔点亚磷酸酯抗氧剂的复合抗氧剂体系。本发明提供优选的复合抗氧剂配置比例，所得抗氧剂与本发明抗冲改性剂和稳定剂的协同作用更强，所的产品的耐热性更好。

优选的，所述的高熔点受阻酚抗氧剂为1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3’,5’-二叔丁基-4’-羟卞）苯。

优选的，所述的高熔点亚磷酸酯抗氧剂为双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯。

优选的高熔点受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂对本发明最为适应，按照本发明比例进行搭配使用时能够更大幅度的提高管材的耐热性能和稳定性。

优选的，所述的有机锡稳定剂为二丁基固体有机锡稳定剂（T-234）。本发明更优选的稳定剂为二丁基固体有机锡稳定剂，与本发明特定的抗氧剂能夠形成较好的协同效果，能够更好的提高耐热性能和稳定性。进一步优选的，所述的二丁基固体有机锡稳定剂为二月桂酸二丁基锡。

优选的，所述的丁二烯-苯乙烯聚合物中丁二烯所占的质量分数为12%~13.5%。

优选的，所述甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的质量比为2：3。

本发明提供一种与本发明配发适应性最好的抗冲改性剂，分散均匀，与本发明的抗氧剂协同效果最佳，使管材易于加工成型，所得管材的抗形变能力，形变恢复能力大大增强。

所述的加工助剂为丙烯酸酯类共聚物（ACR），如PA-20。

所述的润滑剂为低分子量聚乙烯蜡、微晶蜡、氧化聚乙烯蜡、酰胺类化合物的两种或多种。

所述着色剂为钛白粉与炭黑。

所述的钛白粉为金红石型钛白粉，如R-902，在氯化聚氯乙烯管材配方中用量为2质量份。

所述的炭黑为碳素炭黑，在氯化聚氯乙烯管材配方中用量为0.2质量份。

所述填料为碳酸钙，优选活性纳米碳酸钙。

所述活性纳米碳酸钙表面经过硅烷偶联剂活化处理。

一种利用上述的氯化聚氯乙烯组合物的管材制备方法，其特征在于，制备步骤为：

1）物料配混工艺：将按重量份配比称取后在高低速混合机组混合，至混合温度100℃~120℃时将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至37℃~43℃时出粒料；

2）管材挤出成型工艺：将粒料在双螺杆挤出机上挤出管材，挤出机温度为170℃~200℃，管材经冷却、切割、扩径、包装即为管材成品。

优选的，步骤1）所述的混合温度为110℃。

与现有技术相比，本发明的氯化聚氯乙烯组合物及管材制备方法所具有的有益效果是：本发明中包括三个关键的技术特征：1）本发明中提供了一种复合高熔点的抗氧剂配合使用配比，可有效提高管材的耐热性能（维卡软化温度）。2）本发明给出了特定组成的MBS抗冲改性剂，可更有效提高管材的耐热性。3）所使用的稳定剂选用固体有机锡，避免液体助剂对耐热性的不利影响。特定氯化量氯化改性的CPVC树脂能够与所用的有机锡稳定剂、特定组成的复合抗氧剂、特定组成和结构比例的抗冲改性剂形成良好的协同作用，相互促进得到本发明的高耐热、易加工的管材用氯化聚氯乙烯组合物。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明，但并不因此限制本发明。

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在实施例1-5中，CPVC的氯含量为67%。

实施例1中抗冲改性剂MBS的核层丁二烯-苯乙烯聚合物，其中丁二烯含量为12.5%，壳层甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的质量比为2：3；实施例2、3中抗冲改性剂MBS的核层丁二烯-苯乙烯聚合物，其中丁二烯含量为12%，壳层甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的质量比为1.7：3.3；实施例4、5中抗冲改性剂MBS的核层丁二烯-苯乙烯聚合物，其中丁二烯含量为13.5%，壳层甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的质量比为2.3：2.7。

56%~63%的高熔点受阻酚抗氧剂

实施例1中复合抗氧剂体系受阻酚抗氧剂330占60%，亚磷酸酯抗氧剂PEP-36A占40%，实施例2、3中复合抗氧剂体系受阻酚抗氧剂330占56%，亚磷酸酯抗氧剂PEP-36A占44%，实施例4、5中复合抗氧剂体系受阻酚抗氧剂330占63%，亚磷酸酯抗氧剂PEP-36A占37%。

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在实施例6-10中，CPVC的氯含量为66%；抗冲改性剂MBS的核层丁二烯-苯乙烯聚合物，其中丁二烯含量为15%，壳层甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的质量比为2：3；复合抗氧剂体系受阻酚抗氧剂330占50%，亚磷酸酯抗氧剂PEP-36A占50%。

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在实施例11-15中，CPVC的氯含量为68%。抗冲改性剂MBS的核层丁二烯-苯乙烯聚合物，其中丁二烯含量为10%，壳层甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的质量比为2：3。复合抗氧剂体系受阻酚抗氧剂330占70%，亚磷酸酯抗氧剂PEP-36A占30%。

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在对比例1~5中

其中对比例1所用的CPVC树脂氯元素质量含量为70%，其余组分同实施例1。

对比例2所使用的稳定剂为液体有机锡稳定剂TM-181FS，其余组分同实施例1。

对比例3所使用的抗冲改性剂为普通MBS树脂，其余组分同实施例1。

对比例4所使用的抗氧剂为受阻酚抗氧剂300，其余组分同实施例1。

对比例5所使用的抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂PEP-36A，其余组分同实施例1。

实施例与对比例的管材生产试验：

（1）原料配混：按原料配比称好物料，然后加入到高速混合机混合，至混合温度110℃，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃左右时出料。

（2）管材挤出成型工艺：将专用料在双螺杆挤出机上挤出管材，工艺参数设置如下：

挤出机温度（℃）： 1区 2区 3区 4区 合流芯 机头1区 2区

190 185 180 175 170 190 200

根据城镇建设行业标准18993.2-2003《冷热水用氯化聚氯乙烯（PVC-C）管道*** 第2部分：管材》检测性能，实施例及对比例结果如下：

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对比例1通过提高CPVC树脂的氯元素含量提高维卡软化温度，但造成了挤出时熔体压力增加较多（约40%），加工困难。对比例2采用普通的液体有机锡稳定剂，直接降低了管材的维卡软化温度。对比例3采用普通的MBS树脂抗冲改性剂，不能有效改善管材的维卡软化温度。对比例4与对比例5单独使用，没有复合使用时对提高管材维卡软化温度的效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，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.氯化聚氯乙烯组合物，其特征在于，重量份组成包括：CPVC树脂100份；有机锡稳定剂1.5~2.0份；抗冲改性剂5~6份；加工助剂2~3份；润滑剂1.5~2.0份；抗氧化剂1.5~2.0份；着色剂1.9~2.3份；填料1~5份；所述的CPVC树脂为本体法PVC树脂经过氯化改性制得，PVC树脂的平均聚合度为1000，制得的CPVC树脂氯元素质量分数占66%~68%；所述的抗氧剂为占质量百分比50%~70%的高熔点受阻酚抗氧剂与占质量百分比30%~50%的高熔点亚磷酸酯抗氧剂的复合抗氧剂体系，所述的抗冲改性剂为乳液聚合的具有核-壳结构的甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物，核层丁二烯-苯乙烯聚合物中丁二烯所占的质量分数为10%~15%，壳层甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的质量比为1.7~2.3：2.7~3.3。

2.根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述的抗氧剂为占质量百分比56%~63%的高熔点受阻酚抗氧剂与占质量百分比37%~44%的高熔点亚磷酸酯抗氧剂的复合抗氧剂体系。

3.根据权利要求1或2所述的氯化聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述的高熔点受阻酚抗氧剂为1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3’,5’-二叔丁基-4’-羟卞）苯。

4.根据权利要求1或2所述的氯化聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述的高熔点亚磷酸酯抗氧剂为双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯。

5.根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述的有机锡稳定剂为二丁基固体有机锡稳定剂。

6.根据权利要求5所述的氯化聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述的二丁基固体有机锡稳定剂为二月桂酸二丁基锡。

7.根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述的丁二烯-苯乙烯聚合物中丁二烯所占的质量分数为12%~13.5%。

8.根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯组合物，其特征在于：所述甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸丁酯的质量比为2：3。

9.一种利用权利要求1~8任一项所述的氯化聚氯乙烯组合物的管材制备方法，其特征在于，制备步骤为：

1）物料配混工艺：将按重量份配比称取后在高低速混合机组混合，至混合温度100℃~120℃时将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至37℃~43℃时出粒料；

2）管材挤出成型工艺：将粒料在双螺杆挤出机上挤出管材，挤出机温度为170℃~200℃，管材经冷却、切割、扩径、包装即为管材成品。

10.根据权利要求9所述的氯化聚氯乙烯组合物的管材制备方法，其特征在于：步骤1）所述的混合温度为110℃。