CN112143065B - 一种增韧剂、pvc管材材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增韧剂、PVC管材材料及其制备方法，其由以下质量配比的组分混合均匀而成：低密度聚乙烯70%‑80%，丁腈橡胶20%‑30%。本发明中通过将低密度聚乙烯和丁腈橡胶进行复配，并优选混合的比例，得到性能优异的增韧剂，非常适用于PVC管材材料中，可明显提升PVC管材材料的低温抗冲击性能。

Description

一种增韧剂、PVC管材材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种增韧剂、PVC管材材料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯塑料是由氯乙烯单体聚合而成的，是常用的热塑性塑料之一。它的商品名称简称为“氯塑”，英文缩写为PVC。纯聚氯乙烯树脂是坚硬的热塑性物质，其分解温度与塑化温度极为接近，而且机械强度较差。因此，无法用聚氯乙烯树脂来塑制产品，必须加入增塑剂、稳定剂、填料等以改善性能，制成聚氯乙烯塑料，然后再加工成各类产品。聚氯乙烯，根据加入增塑剂量的多少可分为硬质聚氯乙烯和软质聚氯乙烯。
PVC管就是由聚氯乙烯树脂与稳定剂、润滑剂等配合后用热压法挤压成型，是最早得到开发应用的塑料管材。PVC管抗腐蚀能力强、易于粘接、价格低、质地坚硬，目前约70％的PVC管材用于排水/给水等建筑领域，但PVC管最大的缺陷在于低温抗冲击性能较差，这极大地限制了PVC管材的应用，比如在我国北方地区使用时，PVC管冬天极易发生脆裂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种增韧剂，通过将质量配比为低密度聚乙烯70％-80％和丁腈橡胶20％-30％混合均匀而成，其应用在PVC管材材料中，能明显提升PVC管材材料低温抗冲击性能，解决了现有的PVC管冬天易脆裂，低温抗冲击性能较差的问题。
为了实现上述目的，本发明中提供了一种增韧剂，由以下质量配比的组分混合均匀而成：低密度聚乙烯70％-80％，丁腈橡胶20％-30％。
本发明还提供了一种PVC管材材料，其由100份聚氯乙烯、10～20份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、5～10份马来酸酐接枝聚乙烯、10～20份增韧剂、1～5份分散剂氯化聚乙烯、0.5～2份抗氧剂1098、0.5～2份抗氧剂168和1～5份硬脂酸锌按照重量份制备而成；其中，所述增韧剂由以下质量配比的组分混合均匀而成：低密度聚乙烯70％-80％，丁腈橡胶20％-30％。
进一步的，所述聚氯乙烯为硬质聚氯乙烯，所述硬质聚氯乙烯的聚合度为1000～1100。
进一步的，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物在220℃、10kg条件下的熔融指数为27g/10min。
进一步的，所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为0.8-1.2％，其在190℃、2.16kg条件下的熔融指数1-3g/10min。
进一步的，所述增韧剂中，所述低密度聚乙烯与所述丁腈橡胶的质量比为3:1。
本发明进一步提供了一种上述PVC管材材料的制备方法，包括以下步骤：
按照配比将聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、增韧剂、分散剂氯化聚乙烯、抗氧剂1098、抗氧剂168和硬脂酸锌混合，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，经过熔融挤出造粒，制得PVC管材材料。
进一步的，所述混合的具体工艺为：于常温中以150～180rpm的转速混合1～2min。
进一步的，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区160-170℃，二区170-180℃，三区180-200℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区210-220℃，转速为300-500rpm。
本发明具有以下有益效果：
本发明中的增韧剂，能明显提供PVC管材材料的冲击强度尤其是低温冲击强度。
本发明的PVC管材材料中选用氯化聚乙烯作为分散剂，其能够使增韧剂、抗氧剂，均匀的分散在聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中，对PVC管材材料的力学性能有明显的贡献。
本发明加入PVC管材材料中还选用了硬脂酸锌，在本发明的体系中能够解决加工过程中出现的断条、熔体破裂等问题。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
以下实施例和对比例中各原料的来源分别是：
聚氯乙烯生产厂家为北京化二股份有限公司，牌号SG25；
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物生产厂家为***桥，牌号D-150，其熔融指数为27g/10min(220℃,10kg)；
马来酸酐接枝聚乙烯接枝率0.8-1.2％，熔融指数1-3g/10min(190℃，2.16kg)，为市售产品，其余原料也均为市售。
实施例1
按照重量份数将聚氯乙烯100份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10份，马来酸酐接枝聚乙烯5份，增韧剂(质量比为3:1的低密度聚乙烯和丁腈橡胶)10份，氯化聚乙烯1份，抗氧剂1098 0.5份，抗氧剂168 0.5份，硬脂酸锌1份放在混合机中常温混合1分钟，混合速度150转/分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒，制得PVC管材材料，其中，所述双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为170℃，三区温度为180℃，四区温度为210℃，五区温度为210℃，六区温度为210℃，转速为300rpm。
实施例2
按照重量份数将聚氯乙烯100份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物20份，马来酸酐接枝聚乙烯6份，增韧剂(质量比为3:1的低密度聚乙烯和丁腈橡胶)12份，氯化聚乙烯5份，抗氧剂1098 2份，抗氧剂168 2份，硬脂酸锌5份放在混合机中常温混合2分钟，混合速度180转/分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒，制得PVC管材材料，其中，所述双螺杆挤出机的一区温度为170℃，二区温度为180℃，三区温度为200℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃，转速为500rpm。
实施例3
按照重量份将聚氯乙烯100份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物12份，马来酸酐接枝聚乙烯8份，增韧剂(质量比为3:1的低密度聚乙烯和丁腈橡胶)14份，氯化聚乙烯3份，抗氧剂1098 1份，抗氧剂168 2份，硬脂酸锌3份放在混合机中常温混合2分钟，混合速度170转/分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒，制得PVC管材材料，其中，所述双螺杆挤出机的一区温度为170℃，二区温度为190℃，三区温度为180℃，四区温度为210℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃，转速为500rpm。
实施例4
按照重量份将聚氯乙烯100份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物18份，马来酸酐接枝聚乙烯10份，增韧剂(质量比为3:1的低密度聚乙烯和丁腈橡胶)20份，氯化聚乙烯4份，抗氧剂1098 2份，抗氧剂168 1份，硬脂酸锌4份放在混合机中常温混合2分钟，混合速度150转/分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒，制得PVC管材材料，其中，所述双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为170℃，三区温度为180℃，四区温度为210℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃，转速为400rpm。
实施例5
按照重量份将聚氯乙烯100份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15份，马来酸酐接枝聚乙烯10份，增韧剂(质量比为7:3的低密度聚乙烯和丁腈橡胶)15份，分散剂氯化聚乙烯5份，抗氧剂1098 2份，抗氧剂168 1份，硬脂酸锌5份放在混合机中常温混合2分钟，混合速度180转/分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒，制得PVC管材材料，其中，所述双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为180℃，三区温度为200℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃，转速为400rpm。
实施例6
按照重量份将聚氯乙烯100份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15份，马来酸酐接枝聚乙烯10份，增韧剂(质量比为4:1的低密度聚乙烯和丁腈橡胶)15份，分散剂氯化聚乙烯5份，抗氧剂1098 2份，抗氧剂168 1份，硬脂酸锌5份放在混合机中常温混合2分钟，混合速度180转/分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒，制得PVC管材材料，其中，所述双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为180℃，三区温度为200℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃，转速为400rpm。
实施例7
按照重量份将聚氯乙烯100份，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物15份，马来酸酐接枝聚乙烯10份，增韧剂(质量比为3:1的低密度聚乙烯和丁腈橡胶)15份，分散剂氯化聚乙烯5份，抗氧剂1098 2份，抗氧剂168 1份，硬脂酸锌5份放在混合机中常温混合2分钟，混合速度180转/分钟。将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒，制得PVC管材材料，其中，所述双螺杆挤出机的一区温度为160℃，二区温度为180℃，三区温度为200℃，四区温度为220℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃，转速为400rpm。
对比例71
本对比例与实施例7相比，未添加增韧剂，其他组分、添加量和制备方法均与实施例7相同，制得PVC管材材料。
对比例72
本对比例与实施例7相比，将实施例7中的“增韧剂15份”更换为“低密度聚乙烯15份”，其他组分、添加量和制备方法均与实施例7相同，制得PVC管材材料。
对比例73
本对比例与实施例7相比，将实施例7中的“增韧剂15份”更换为“丁腈橡胶15份”，其他组分、添加量和制备方法均与实施例7相同，制得PVC管材材料。
对比例74
本对比例与实施例7相比，将实施例7中的“分散剂氯化聚乙烯15份”更换为“乙撑双硬脂酰胺15份”，其他组分、添加量和制备方法均与实施例7相同，制得PVC管材材料。
将实施例1～7和对比例71～74中的PVC管材材料进行相关性能测试，结果如表1中所示：
表1实施例1～7和对比例71～74的PVC管材材料进行相关性能结果
Figure BDA0002112486770000051
注，表1中悬臂梁缺口冲击性能按照ASTM D256-2010进行测试，样条厚度3.2mm
通过表1中的性能测试可以看出，在PVC管材材料中添加了本发明中的增韧剂后，其缺口冲击强度，尤其是低温缺口冲击强度明显大幅提高。而根据实施例5、6和7的结果可知，当增韧剂中，低密度聚乙烯与丁腈橡胶的质量比为3:1，PVC管材材料的抗冲击性能提高的最为明显。此外，本发明中加入氯化聚乙烯作为分散剂，与常规分散剂相比，其对PVC管材材料的贡献明显。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种PVC管材材料，其特征在于，其由100份聚氯乙烯、10~20份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、5~10份马来酸酐接枝聚乙烯、10~20份增韧剂、1~5份分散剂氯化聚乙烯、0.5~2份抗氧剂1098、0.5~2份抗氧剂168和1~5份硬脂酸锌按照重量份制备而成；其中，所述增韧剂由以下质量配比的组分混合均匀而成：低密度聚乙烯70%-80%，丁腈橡胶20%-30%。
2.如权利要求1所述的PVC管材材料，其特征在于，所述聚氯乙烯为硬质聚氯乙烯，所述硬质聚氯乙烯的聚合度为1000~1100。
3.如权利要求1所述的PVC管材材料，其特征在于，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物在220℃、10kg条件下的熔融指数为27g/10min。
4.如权利要求1所述的PVC管材材料，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚乙烯的接枝率为0.8-1.2%，其在190℃、2.16kg条件下的熔融指数1-3 g/10min。
5.如权利要求1所述的PVC管材材料，其特征在于，所述增韧剂中，所述低密度聚乙烯与所述丁腈橡胶的质量比为3:1。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的PVC管材材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照配比将聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、增韧剂、分散剂氯化聚乙烯、抗氧剂1098、抗氧剂168和硬脂酸锌混合，得到均匀的混合物料；
将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，经过熔融挤出造粒，制得PVC管材材料。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合的具体工艺为：于常温中以150~180rpm的转速混合1~2min。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的各区工作温度为：一区160-170℃，二区170-180℃，三区180-200℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区210-220℃，转速为300-500rpm。
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