CN101671464A - 一种聚氯乙烯透明组合物及其管材 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种聚氯乙烯透明组合物及其管材，该聚氯乙烯透明组合物按重量份数计，由100份的PVC树脂、1.0～3.0份的稳定剂、0.2～1份的润滑助剂、1～3份的加工改性助剂、2～5份的抗冲改性剂、0.001～0.008份的消色剂、0.2～0.6份的抗老化剂和0～10份的增塑剂组成。将聚氯乙烯透明组合物经高速热混和低速冷混后挤出成型制备得到聚氯乙烯管材，该管材呈均匀透明色泽，内壁光滑，不易结垢，可清楚了解管内部流体输送方向及状况，方便系统监控，可加套于输送重要或危险化学品管路外，具有监视及保护作用，而且具有优良的抗老化性能，能用于户外场合。

Description

一种聚氯乙烯透明组合物及其管材

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及透明材料技术领域，尤其涉及一种聚氯乙烯透明组合物及其管材。

背景技术

透明高分子材料是指在日常光线中透光率在80％以上的高分子材料，该类材料具有特有的光学性能，在光学部件、包装、建筑、医疗用品、光导纤维和光盘材料等领域得到广泛应用。现有普遍使用的透明材料主要是PC、PET、PS、PMMA等工程塑料，造价高，主要用于光学镜头、玻璃制品、包装容器等场合，用于管材方面的比较少，用于硬质耐老化透明管材的就更少。

聚氯乙烯(PVC)来源广泛，设备投资少，价格便宜，可针对不同的用途及性能要求调整配方达到用户的要求和最佳的性价比，因此采用聚氯乙烯树脂制作的透明制品被广泛使用。

我国PVC透明粒料的生产始于80年代末，目前已有较大规模的发展，主要用于生产食用油瓶、水瓶、化妆品瓶、异型材、软管等方面。

然而PVC透明料属于硬质PVC，直接加工十分困难，因此要生产出满足卫生性、透明性、抗冲性和加工性能要求的混配料，就必须加入多种助剂，从而导致PVC透明料的生产配方比较复杂。

目前对PVC透明料中的主要成分，有如下要求：

(1)卫生性：残留氯乙烯单体含量小于5ug/g；

(2)高热稳定性：一般选用支链少，分子量分布均匀的PVC树脂；

(3)高白度：一般要求白度大于85％；

(4)少鱼眼、黑黄点：由于PVC树脂的黑黄点、鱼眼直接带入制品会严重影响最终制品的外观，因此生产透明料一般要求PVC树脂粉中的鱼眼及黑黄点尽量少；

(5)PVC透明料中的常规配料有：抗冲性剂、增塑剂、内/外润滑剂和着色剂等。

PVC透明料的生产是一项复杂且技术性很强的塑料加工过程，配方中涉及到的助剂种类很多(最多时可达十几种)，同时各种助剂又相互影响、相互制约，因而配方较为复杂，尤其是面对不同设备类型、不同加工条件和需求的时候，要采取不同的配方，对配方中的各物质选择及其用量进行调整，工作量很大，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能满足多种用户需求、适应不同设备类型和加工条件的，可制备得到高质量、高透明、低成本、耐老化的硬质聚氯乙烯管材的聚氯乙烯透明组合物。

本发明的另一个目的在于提供由上述聚氯乙烯透明组合物制备所得管材。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种聚氯乙烯透明组合物，该组合物由如下重量份数的各组分组成：

PVC树脂               100份；

稳定剂                1.0～3.0份；

润滑助剂              0.2～1份；

加工改性助剂          1～3份；

抗冲改性剂             2～5份；

消色剂                 0.001～0.008份；

抗老化剂               0.2～0.6份；

增塑剂                 0～10份。

上述组合物中，各种原材料的不同商品牌号的选择对制品的透明性能都有着很大的影响。其中PVC树脂粉的品质对产品透明性的影响较大，需选用高白度、少鱼眼、卫生级别的树脂粉，例如台塑的S-65树脂粉就比较适合透明产品的挤出。

稳定剂选用无毒稳定剂，如有机锡稳定剂或钙锌类稳定剂；所述有机锡稳定剂具有高效、高透明性、耐热性优良，并耐硫化污染的特点，本发明可选择常用的有机锡稳定剂，如月桂酸酯类，马来酸酯类和硫醇类；所述钙锌类稳定剂具有良好的热稳定性、光稳定性、透明性和着色力，本发明可选择任何一种常用的钙锌类稳定剂。

上述组合物中，润滑助剂的作用在于降低PVC加工过程中分子之间及其与加工设备之间的摩擦，从而改善树脂的流动性，提高制品的透明度及光洁度；本发明的润滑剂选择聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、石蜡、酯蜡或费托蜡中的一种或者一种以上的混合物。润滑剂的用量需控制在1份以内，以免造成产品雾度较大，影响透明性。

上述组合物中，加工改性助剂可促进树脂熔融、改善熔体流变性能及赋予润滑功能的作用；本发明的加工改性剂为丙烯酸酯类化合物，如可选择商品牌号为PA-21、PA-40或K400P的产品。

上述组合物中，抗冲改性剂的加入是改善纯PVC制品冲击性能较差，不能满足生产透明制品的要求的问题；抗冲改性剂的选择要合适，要与PVC树脂的折光率相近，有利于材料透明性的提高；本发明的抗冲改性剂选择任何一种核-壳聚合物，如ACR类(丙烯酸酯类)、MBS类(甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物)或CPE(氯化聚乙烯)。其中选用MBS类和ACR类有利于透明性能的提高，如商品名为B610、B51的使用效果较好，加入份数在4份以下已经能满足要求，再多的添加量会影响透明性能。

上述组合物中，消色剂的加入是由于PVC在加工过程中往往伴有少量共轭双键的产生，因此制品往往会呈现黄色，不能达到透明要求，因此通过在配方中加入消色剂来减少制品中的黄色；本发明消色剂选择常用的群青、透明蓝、酞青、紫罗兰或荧光增白剂等各种系列消色剂。

上述组合物中，抗老化剂的作用是增强管材的耐老化性能；本发明的抗老化剂选择紫外光吸收剂或抗氧剂；所述抗氧剂选自抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂DSTP、抗氧剂ODP或双酚A；所述紫外光吸收剂选自UV531。

上述组合物中，增塑剂具有良好的光稳定性及改善熔体流动性的功能；本发明的增塑剂选择环氧大豆油或DOP类(邻苯二甲酸酯类)。增塑剂的用量会影响到产品的耐压性能，一般使用在5份以下。

本发明的适应性比较广，可以用上述组分直接混配成粉料经锥形双螺杆、平行双螺杆挤出成型，也可以先通过造粒成粒料经单螺杆挤出成型，适应不同的设备类型。

本发明按照上述聚氯乙烯透明组合物的配方，将组合物中的各组分采用常规的高速热混和低速冷混后挤出成型，则可得到本发明所需的高透明、耐老化硬质聚氯乙烯管材。

上述聚氯乙烯管材制备过程中，高速热混的加料量优选为热混缸容量的70％为宜。

上述聚氯乙烯管材制备过程中，高速热混至105～125℃，然后排入冷混机中将混合好的物料进行冷却，冷混到40～60℃出料，加入挤出机中，挤出成型。

上述聚氯乙烯管材制备过程中，优选高速热混至120℃，然后排入冷混机中将混合好的物料进行冷却，冷混到45℃出料，加入挤出机中，挤出成型。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明通过对PVC透明组合物中所需的组分以及用量进行优化选择，从而得到本发明的聚氯乙烯透明组合物，该组合物能满足多种用户需求、适应不同设备类型和加工条件，可制备得到高质量、高透明、低成本、耐老化的硬质聚氯乙烯管材；

2.本发明的聚氯乙烯管材呈均匀清澈可视，有特殊情况能迅速处理；

3.内壁光滑，不易结垢，不影响流速；

4.可清楚了解管内部流体输送方向及状况，方便系统监控；

5.可加套于输送重要或危险化学品管路外，具有监视及保护作用；

6.具有优良的抗老化性能，能用于户外场合；

7.施工方便、快捷，不需要特殊工具，质量轻，安装方便。

附图说明

图1为工业上制备本发明聚氯乙烯管材的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

工业上制备本发明的聚氯乙烯管材，其制备工艺如图1所示：先按配方准确称量PVC树脂粉和各种助剂，并进行总量自检(检查配方料的实际称料总重量与理论需称量总量是否相符，保证称量正确)，然后加入热混机中高温捏合，然后通过冷混机将混合好的物料进行冷混降温，排料到挤出机中，挤出冷却定型，经牵引、打印标示以及切割处理后得到聚氯乙烯管材成品，对成品进行质量检查，合格产品就包装入库，不合格的成品经报废破碎后，作为聚氯乙烯管材制备中的助剂回收利用。

实施例1

本实施例的聚氯乙烯透明组合物，其各组分及其重量份数如下所示：

PVC树脂                100；

有机锡T-178A           1.2；

B610(抗冲改性剂)       3；

PA-40(加工助剂)        1.0；

G60(内润滑剂)          0.5；

聚乙烯蜡(AC-6A)        0.6；

群青                   0.003；

UV531(紫外线吸收剂)    0.5；

DOP                    5。

将上述各组分称量后加入到热混机中，混合到约110℃时转入冷混，降温至约45℃出料，得到基本均匀的混配料，然后将所得的混配料经挤出机挤出透明PVC管，对得到的管材进行各种主要性能测试，测试结果如表1所示。

挤出工艺参数设置如表2所示。

表2  挤出工艺参数设置

实施例2

本实施例的聚氯乙烯透明组合物，其各组分及其重量份数如下所示：

PVC树脂             100；

有机锡T-178A        1.0；

B610(抗冲改性剂)    4；

K400P(加工助剂)     1.5；

G60(内润滑剂)       0.5；

聚乙烯蜡(AC-6A)     0.8；

透明蓝              0.002；

UV531               0.5；

环氧大豆油          5。

将上述各组分称量后加入到热混机中，混合到约110℃时转入冷混，降温至约45℃出料，得到基本均匀的混配料，然后将所得的混配料经挤出机挤出透明PVC管，对得到的管材进行各种主要性能测试，测试结果如表1所示。挤出工艺参数设置如表3所示。

表3  挤出工艺参数设置

实施例3

本实施例的聚氯乙烯透明组合物，其各组分及其重量份数如下所示：

PVC树脂                 100；

有机锡T-178A            1.6；

B51(抗冲改性剂)         3；

K400P(加工助剂)         1.2；

氧化聚乙烯蜡(AC-629)    0.3；

聚乙烯蜡(AC-6A)         0.7；

透明蓝                  0.002；

UV531                   0.5；

环氧大豆油              2；

DOP                     1。

将上述各组分称量后加入到热混机中，混合到约120℃时转入冷混，降温至约45℃出料，得到基本均匀的混配料，然后将所得的混配料经挤出机挤出透明PVC管，对得到的管材进行各种主要性能测试，测试结果如表1所示。挤出工艺参数设置如表4所示。

表4  挤出工艺参数设置

实施例4

本实施例的聚氯乙烯透明组合物，其各组分及其重量份数如下所示：

PVC树脂             100；

有机锡T-178A        1.5；

B610(抗冲改性剂)    3；

PA-40(加工助剂)     1.0；

单甘酯(内润滑剂)    0.4；

聚乙烯蜡(AC-6A)     0.5；

酞青蓝              0.003；

荧光增白剂(OB-1)    0.005；

UV531               0.5；

环氧大豆油          3；

DOP                 2。

将上述各组分称量后加入到热混机中，混合到约105℃时转入冷混，降温至约45℃出料，得到基本均匀的混配料，然后将所得的混配料经挤出机挤出透明PVC管，对得到的管材进行各种主要性能测试，测试结果如表1所示。挤出工艺参数设置如表5所示。

表5  挤出工艺参数设置

表1  聚氯乙烯管材性能

测试	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					外观(目视)	淡绿色透明	淡蓝色透明	淡蓝色透明	淡紫色透明
扁平(压至管径1/2)	无破裂、无破坏	无破裂、无破坏	无破裂、无破坏	无破裂、无破坏
					拉伸屈服强度MPa	46.5	45.6	44.6	44.2
纵向回缩率(％)	1.5	1.2	1.8	2.0
					落锤冲击	50/50无破	50/50无破	50/50无破	50/50无破
二氯甲烷浸泡	良好	良好	良好	良好
					静液压(20℃、1h)	无泄漏、无破坏	无泄漏、无破坏	无泄漏、无破坏	无泄漏、无破坏

从表1可以看出，采用本发明的聚氯乙烯透明组合物，以及相应的生产工艺，制备所得聚氯乙烯管材其各项性能指标均较好。

Claims (10)

1、一种聚氯乙烯透明组合物，该组合物由如下重量份数的各组分组成：

PVC树脂           100份；

稳定剂            1.0～3.0份；

润滑助剂          0.2～1份；

加工改性助剂      1～3份；

抗冲改性剂        2～5份；

消色剂            0.001～0.008份；

抗老化剂          0.2～0.6份；

增塑剂            0～10份；

上述稳定剂为有机锡稳定剂或钙锌类稳定剂；

上述抗冲击剂为核-壳聚合物。

2、根据权利要求1所述聚氯乙烯透明组合物，其特征在于所述润滑助剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、石蜡、酯蜡或费托蜡中的一种或者一种以上的混合物。

3、根据权利要求1所述聚氯乙烯透明组合物，其特征在于所述加工改性剂为丙烯酸酯类化合物。

4、根据权利要求1所述聚氯乙烯透明组合物，其特征在于所述抗冲改性剂为丙烯酸酯类化合物、丁二烯-丙烯晴-苯乙烯三元共聚物或氯化聚乙烯。

5、根据权利要求1所述聚氯乙烯透明组合物，其特征在于所述消色剂为群青、透明兰、酞青、紫罗兰或荧光增白剂。

6、根据权利要求1所述聚氯乙烯透明组合物，其特征在于所述抗老化剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂DLTP、抗氧剂DSTP、抗氧剂ODP、双酚A或UV531。

7、根据权利要求1所述聚氯乙烯透明组合物，其特征在于所述增塑剂为环氧大豆油或邻苯二甲酸酯类化合物。

8、一种聚氯乙烯管材，其特征在于该聚氯乙烯管材是将权利要求1所述聚氯乙烯透明组合物经高速热混和低速冷混后挤出成型制备而得。

9、根据权利要求8所述聚氯乙烯管材，其特征在于该聚氯乙烯管材的具体制备过程为：将聚氯乙烯透明组合物中的各组分先通过热混机进行高速热混处理，热混至105～125℃，然后排入冷混机中将混合好的物料进行冷却，冷混到40～60℃出料，加入挤出机中，挤出成型。

10、根据权利要求9所述聚氯乙烯管材，其特征在于将聚氯乙烯透明组合物中的各组分先通过热混机进行高速热混处理，热混至120℃，然后排入冷混机中将混合好的物料进行冷却，冷混到45℃出料，加入挤出机中，挤出成型。

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