CN1181130C - 氯化聚氯乙烯塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高性能氯化聚氯乙烯塑料及其制备方法，属于高分子材料，特别是氯化聚氯乙烯的改性塑料，它含有下列组份，重量比为：氯化聚氯乙烯100，聚氯乙烯100～2，带润滑体系复合铅稳定剂4～12，甲基丙烯酸酯类抗冲改性剂＞5～14，部分氧化的聚乙烯蜡0.9～0.05，活性轻质CaCo3 0.05～80，它具有良好的物化性能，化学稳定性好，耐高温，耐腐蚀，阻燃性好，抗冲击强度高，耐气候性、抗紫外线好。另外，其成本低，价格是进口氯化聚氯乙烯的1/2，国产氯化聚氯乙烯的2/3，因此，制成的管材、板材、薄膜、异型材、棒材及其它的制品在各类工业中得到广泛的使用。
Description
技术领域
本发明属于高分子塑料材料，特别是氯化聚氯乙烯的改性塑料，涉及它的组成成份、工艺控制参数、材料的物化参数。
背景技术
在工业、农业、矿山、通讯、电力、建筑、环保及人类日常生活中，利用塑料及其制品得到了大量的应用，例如，用塑料管道输送液体和气体应用非常广泛，塑料管材具有重量轻、耐腐蚀及易安装等优点，它的应用获得了飞速的发展。而目前的塑料主要以聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、ABS、等为主。但是，聚氯乙烯的主要缺陷是耐热温度不高，长期工作温度不能超过60℃，并且随着温度的升高，其综合性能会下降，它的氧指数为35～38％，虽有很好的火焰自熄性能，但烟雾指数较高，故对用于高温强腐蚀性介质的输送及对有消防要求场合就不能使用；聚乙烯的最大缺点是不能阻燃，并且燃烧后材料本身会带火焰滴落，另外，它的机械强度偏低，仅为聚氯乙烯的25～40％；ABS的抗冲性及耐热性较好，但它的耐气候性差，在紫外线的作用下，易受氧化而降解，因此，它在室外暴露六个月，其抗冲击强度会下降45％以上，而且遇火不会自熄。因此，它们应用的场合受高温、高腐蚀介质及气候环境等因素的影响，难以进一步发展。近期，氯化聚氯乙烯塑料得到较好应用，因其氧指数高达50～60％，烟雾指数小于25，维卡软化点为110～120℃，机械强度比聚氯乙烯大25％左右，它还有优异的耐气候性、抗紫外线老化性和化学稳定性，因此，它可以在一些高温、强腐蚀介质、恶劣气候环境等场合的化工、石油、医药、电力、建筑等行业中得到广泛的应用。但是，它的缺点是它的熔体粘度至少是聚氯乙烯的二倍以上，使其与加工设备间的摩擦增加，所产生的摩擦热增高因热分解而产生大量的氯化氢气体，造成加工成型困难并严重腐蚀加工设备，加工难度增大，不易加工；它的低温脆性比聚氯乙烯高，抗冲击性差；它的价格为聚氯乙烯的3～4倍，价格高。这些对加工成各种制品，使用这些制品带来了困难。
发明内容
本发明的目的是生产一种成本低，易加工，抗冲击性能高，机械强度高，耐热温度高，化学稳定性好，耐气候性、抗紫外线老化的氯化聚氯乙烯塑料及其制备方法。
实现本发明目的的技术方案是对氯化聚氯乙烯进行改性，其特征在于：它含有下列组份，重量比为：
氯化聚氯乙烯 100
聚氯乙烯 100～2
带润滑体系复合铅稳定剂 4～12
甲基丙烯酸酯类抗冲改性剂 ＞5～14
部分氧化的聚乙烯蜡 0.9～0.05
活性轻质CaCo3 0.05～80
在上述组成成份中，聚氯乙烯及活性轻质CaCo3无机填料的作用，是在不改变氯化聚氯乙烯性能的条件下降低高性能氯化聚氯乙烯的成本；带润滑体系复合铅稳定剂的作用是以克服因高摩擦所产生的热分解现象；部分氧化的聚乙烯蜡的作用是以控制氯化聚氯乙烯分子间的摩擦和与加工设备之间的摩擦，从而克服在加工过程中极易产生的熔体破裂及高摩擦热，使高性能氯化聚氯乙烯塑料易加工；甲基丙烯酸酯类抗冲改性剂的作用是以克服氯化聚氯乙烯的低温脆性，提高抗冲击性能。所以，高性能氯化聚氯乙烯不但具有氯化聚氯乙烯的机械强度高、耐热温度高、化学稳定性好、耐气候性、抗紫外线老化等性能，同时，还具有低成本、易加工、低温抗冲击性能好等优点。
上述组份的氯化聚氯乙烯塑料其工艺流程为：
将上述组份的原料→高速混合→低速冷拌→双螺杆挤出机挤出→机头模具成型→真空冷却定型→喷淋冷却→牵引→定长切割→扩口→检验→包装入库。
其工艺参数是：
一、温度控制范围：
1、高速混合 110°℃～130℃
2、低速冷拌 40℃～50℃
3、双螺杆挤出机料筒：
(I)区 180℃～205℃
(II)区 175℃～200℃
(III)区 170℃～195℃
(IV)区 170℃～195℃
(V)区 160℃～185℃
(VI)区 160℃～175℃
合流芯 150℃～175℃
4、双螺杆挤出机螺杆油温 80℃～130℃
5、机头模具成型：
(I)区 150℃～175℃
(II)区 170℃～195℃
(III)区 175℃～195℃
(IV)区 180℃～210℃
芯棒内加热 140℃～180℃
二、真空度控制范围：
1、双螺杆挤出机 0.02Mpa～0.08Mpa
2、真空定径套 0.02Mpa～0.08Mpa
3、真空冷却水箱 0.0150Mpa～0.06Mpa
在上述工艺生产过程中，当使用性能较差的双螺杆挤出机生产时会出现塑化过程较慢，塑化质量差，影响产品性能，因此，需在上述组份中可同时加入丙烯酸酯加工改性剂和硬酯酸，也可以单独加入其中一种。它们能在氯化聚氯乙烯熔体中分散为小于0.01μm的网状结构单元，并能均匀分布于氯化聚氯乙烯微细粒子之间，以降低塑化温度和凝胶时间，控制熔体破裂现象，加快塑化过程，提高塑化质量，其重量比用量为氯化聚氯乙烯∶丙烯酸酯加工改性剂＝100∶0.01～14，氯化聚氯乙烯∶硬酯酸＝100∶0.01～1.5。
通过上述的技术方案本发明的氯化聚氯乙烯塑料的主要物化性能指标可以达到：
冲击强度 ≥12 KJ/m2
维卡软化点 90～120℃
氧指数 50～60％
由于本发明的氯化聚氯乙烯塑料具有良好的物化性能，化学稳定性好，耐高温，耐腐蚀，阻燃性好，机械强度、抗冲击强度高，耐气候性、抗紫外线好。另外，其成本低，价格是进口氯化聚氯乙烯的1/2，国产氯化聚氯乙烯的2/3，因此，制成的管材、板材、薄膜、异型材、棒材及其充的制品在各类工业中得到广泛的使用。例如，石油工业中的石油集输所用的管道，化学、医药工业中的高温腐蚀性介质输送的管道及设备，电力工业中的高压、超高压电力输送电缆护管，还可以应用于有严格消防要求场合用的材料及包装、建筑装潢、交通设施等领域。
具体实施方式
下面用氯化聚氯乙烯塑料管材生产的实施例加以说明；
实施例1：维卡软化奌达120℃
组份成份的重量比：
氯化聚氯乙烯 100
聚氯乙烯 11.1
带润滑体系复合铅 8.89
甲基丙烯酸酯类抗冲改性剂 8.89
部份氧化的聚乙烯蜡 0.02
活性轻质CaCo3 3.33
上述组份经以下工艺过程制成管材：
组份原料→高速混合→低速冷拌→双螺杆挤出机挤出→机头模具成型→真空冷却定型→喷淋冷却→牵引→定长切割→扩口→检验→包装入库。
将上述组份的原料放入高速搅拌机内进行混合，混合温度控制在110℃～130℃；再进行低速冷拌，冷拌温度控制在40℃～50℃，经双螺杆挤出机挤出，其双螺杆挤出机料筒的温度控制在：
(I)区 180℃～205℃
(II)区 175℃～200℃
(III)区 170℃～195℃
(IV)区 170℃～195℃
(V)区 160℃～185℃
(VI)区 160℃～175℃
合流芯 150℃～175℃
且双螺杆挤出机螺杆油温控制在 80℃～130℃
机头模具成型，其模具内的温度控制在：
(I)区 150℃～175℃
(II)区 170℃～195℃
(III)区 175℃～195℃
(IV)区 180℃～210℃
芯棒内加热 140℃～180℃
二、真空度控制范围(Mpa)：
1、双螺杆挤出机 0.02～0.08
真空定径套 0.02～0.08
真空冷却水箱 0.0150～0.06
上述生产过程中，其双螺杆挤出机采用性能好的设备，如采用性能不好的设备，需加入硬酯酸0.01～1.5，丙烯酸酯加工改性剂0.01～14，如管材需要有颜色，可以加入少量颜料。
实施例2：维卡软化点为110℃
组份成份的重量比：
氯化聚氯乙烯 100
聚氯乙烯 25
带润滑体系复合铅 7.75
甲基丙烯酸酯类抗冲改性剂 10
部份氧化的聚乙烯蜡 0.375
活性轻质CaCo3 12.5
其它工艺流程及工艺参数控制等同实施例1。
实施例3：维卡软化点为105℃
组份成份的重量比：
氯化聚氯乙烯 100
聚氯乙烯 50
带润滑体系复合铅 12.8
甲基丙烯酸酯类抗冲改性剂 12
部份氧化的聚乙烯蜡 0.9
活性轻质CaCo3 46
其它工艺流程及工艺参数控制等同实施例1。
一般情况，当聚氯乙烯的比例增大其维卡软化点的温度降低，但在本发明组成成份的比例范围内其产品的物化指标都能达到冲击强度≥12KJ/m2，维卡软化点在90℃～120℃，氧指数在50％～60％。
Claims (3)
1、一种氯化聚氯乙烯塑料，其特征在于：它含有下列组份，重量比为：
氯化聚氯乙烯 100
聚氯乙烯 100～2
带润滑体系复合铅稳定剂 4～12
甲基丙烯酸酯类抗冲改性剂 ＞5～14
部分氧化的聚乙烯蜡 0.9～0.05
活性轻质CaCo3 0.05～80。
2、根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯塑料，其特征在于：可以单独或同时加入丙烯酸酯加工改性剂和硬酯酸，其重量比用量为氯化聚氯乙烯∶丙烯酸酯加工改性剂＝100∶0.01～14，氯化聚氯乙烯∶硬酯酸＝100∶0.01～1.5。
3、根据权利要求1或2所述的氯化聚氯乙烯塑料的制备方法，其特征在于：按组份重量比的原料→高速混合→低速冷拌→双螺杆挤出机挤出→机头模具成型→真空冷却定型→喷淋冷却→牵引，其工艺控制参数为；
高速混合温度控制在 110℃～130℃
低速冷拌温度控制在 40℃～50℃
双螺杆挤出机料筒温度控制在：
(I)区 180℃～205℃
(II)区 175℃～200℃
(III)区 170℃～195℃
(IV)区 170℃～195℃
(V)区 160℃～185℃
(VI)区 160℃～175℃
合流芯 150℃～175℃
双螺杆挤出机螺杆油温控制在： 80℃～130℃
机头模具成型温度控制在：
(I)区 150℃
(II)区 170℃～195℃
(III)区 175℃～195℃
(IV)区 180℃～210℃
真空度控制范围：
双螺杆挤出机 0.02Mpa～0.08Mpa
真空定径套 0.02Mpa～0.08Mpa
真空冷却水箱 0.0150Mpa～0.06Mpa。
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