CN101759942B - 一种pmma/pvc聚合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PMMA/PVC聚合材料及其制备方法。该PMMA/PVC聚合材料由以下重量份数的原料制成：聚氯乙烯20～80份；聚甲基丙烯酸甲酯8～70份；热稳定剂3～5份；润滑剂1～4份；抗氧剂0.2～0.6份；助剂2～5份。本发明材料表面光洁度较高，同时具有阻燃性。该PMMA/PVC聚合材料的制造方法包括以下工艺步骤：首先将原料按上述比例在高速混合机中混合，然后进入双螺杆挤出机中造粒，得到PMMA/PVC聚合材料，温度控制在140～170℃。

Description

一种PMMA/PVC聚合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种PMMA/PVC聚合材料及其制备方法。
背景技术
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂具有优异的透明性，表面光泽好，成型加工良好，耐化学药品性好，热变形温度较高，耐候性优良，在室外长期暴露使用，其物理、力学性能几乎不下降。但其易燃、且价格也较高。
聚氯乙烯(PVC)塑料具有刚性好、强度高、阻燃、耐腐蚀、电气绝缘性好以及软硬可调等优点，但其加工性能差，热变形温度低，因此PVC塑料很难代替工程塑料，这使它的应用受到很大的限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的PMMA和PVC各自存在的缺陷，提供一种具有优良的阻燃性和表面光泽度的PMMA/PVC聚合材料及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种PMMA/PVC聚合材料，其由以下重量份数的原料制成：
聚氯乙烯            50～80；
聚甲基丙烯酸甲酯    8～37；
热稳定剂            3.5～5；
润滑剂              2～4；
抗氧剂              0.4～0.6；
助剂                2～5；
其中所述助剂为紫外光吸收剂。
在本发明所述的PMMA/PVC聚合材料中，所述PVC的聚合度为700～800的PVC-S60；所述PMMA为GH-1000S。
在本发明所述的PMMA/PVC聚合材料中，所述稳定剂为有机锡和环氧大豆油的复合体系。
在本发明所述的PMMA/PVC聚合材料中，所述润滑剂为内润滑剂和外润滑剂的复合体系，其中所述内润滑剂和外润滑剂的重量比为1∶1～3∶1。
在本发明所述的PMMA/PVC聚合材料中，所述内润滑剂为硬脂酸钙，外润滑剂为聚乙烯蜡蜡或褐煤酯蜡。
在本发明所述的PMMA/PVC聚合材料中，所述抗氧剂为主抗氧剂和辅助抗氧剂的复合体系，主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
在本发明所述的PMMA/PVC聚合材料中，所述的助剂包括加工助剂和/或紫外光吸收剂。
本发明解决其技术问题采用的又一技术方案是，构造一种制备上述PMMA/PVC聚合材料的方法，包括下列步骤：
a：将PVC、热稳定剂、抗氧化剂、润滑剂和助剂置于高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温后加入干燥的PMMA中；
b：将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度140-150℃，二区温度150-160℃，三区温度160-170℃，四区温度170-175℃，机头160-170℃，停留时间1～2min，压力为10-20MPa。
在本发明所述的制备方法中，还包括在90℃鼓风干燥PMMA树脂2～3小时的步骤。
本发明制得的PMMA/PVC聚合材料在具有阻燃性的同时，保持材料表面高的光洁度。并且本发明的PMMA/PVC聚合材料的制备工艺简单、成本低。
具体实施方式
PMMA/PVC是聚甲基丙烯酸甲酯和聚氯乙烯的混合物，互相取长补短，既改善了PVC的加工流动性，降低了PMMA的成本，又提高了PMMA的阻燃性，因而具有优良的综合性能。PMMA/PVC适合用于办公用品、通讯器具、医疗/保健器械等各个领域中。
本发明提供的一种PMMA/PVC聚合材料，其组成按重量配比为(％)：聚氯乙烯20～80％；聚甲基丙烯酸甲酯8～70％；热稳定剂3～5％；润滑剂1～4％；抗氧剂0.2～0.6％；其它助剂2～5％。
其中，所述PVC为聚合度为700-800的PVC-S60；所述PMMA为GH-1000S；所述热稳定剂为有机锡和环氧大豆油的复合体系；所述润滑剂为内润滑剂和外润滑剂的复合体系，内润滑剂为硬脂酸钙，外润滑剂为聚乙烯蜡(PE)蜡或褐煤酯(OP)蜡，所述抗氧剂为主抗氧剂和辅助抗氧剂的复合体系，主抗氧剂为主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。所述助剂包括加工助剂、紫外光吸收剂。
在本发明中，先将PMMA树脂在90℃鼓风干燥2～3小时；再将PVC 20～80％、热稳定剂3～5％，润滑剂1～4％；抗氧剂0.2～0.6％；其它助剂2～5％置于高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入8～70％的PMMA。将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度140-150℃，二区温度150-160℃，三区温度160-170℃，四区温度170-175℃，机头160-170℃，停留时间1～2min，压力为10-20MPa。
为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述：
在下列实施例的聚合材料配方中，热稳定剂为有机锡和环氧大豆油的复合体系。主抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，主抗氧剂为亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)，选用Ciba公司生产，商品牌号分别为Irganox1010(抗氧剂1010)和Irganox168(抗氧剂168)。本领域技术人员也可根据需要选择其他的抗氧剂，本发明的保护范围并不受到抗氧剂种类的限制。
实施例1：
将PVC重量比为20％(以下均为重量比)，有机锡2％，环氧大豆油1％，润滑剂(硬脂酸钙和OP蜡分别为0.5％)1％，抗氧剂1010和抗氧剂168分别为0.1％，助剂为5％；在高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入70％的PMMA中。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成聚合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：150℃；二区：155℃；三区：160℃；四区：170℃；机头：165℃；停留时间1～2min。压力为10MPa。
实施例2：
将PVC重量比为30％(以下均为重量比)，有机锡2％，环氧大豆油1％，润滑剂(硬脂酸钙和OP蜡分别为0.5％)1％，抗氧剂1010和抗氧剂168分别为0.1％，助剂为5％；在高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入60％的PMMA中。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成聚合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：150℃；二区：155℃；三区：160℃；四区：170℃；机头：165℃；停留时间1～2min。压力为10MPa。
实施例3：
将PVC重量比为40％(以下均为重量比)，有机锡2.5％，环氧大豆油1％，润滑剂(硬脂酸钙和OP蜡分别为0.8％)1.6％，抗氧剂1010和抗氧剂168分别为0.2％，助剂为4％；在高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入50％的PMMA中。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成聚合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：150℃；二区：155℃；三区：160℃；四区：170℃；机头：165℃；停留时间1～2min。压力为10MPa。
实施例4：
将PVC重量比为50％(以下均为重量比)，有机锡2.5％，环氧大豆油1％，润滑剂(硬脂酸钙和OP蜡分别为1/1％)2％，抗氧剂1010和抗氧剂168分别为0.2％，助剂为2％；在高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入40％的PMMA中。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成聚合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：150℃；二区：155℃；三区：160℃；四区：170℃；机头：165℃；停留时间1～2min。压力为12MPa
实施例5：
将PVC重量比为60％(以下均为重量比)，有机锡3％，环氧大豆油2％，润滑剂(硬脂酸钙和OP蜡分别2％和1％)3％，抗氧剂1010和抗氧剂168分别为0.3％，助剂为3.5％；在高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入28％的PMMA中。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成聚合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：150℃；二区：155℃；三区：160℃；四区：170℃；机头：165℃；停留时间1～2min。压力为12MPa。
实施例6：
将PVC重量比为80％(以下均为重量比)，有机锡3％，环氧大豆油2％，润滑剂(硬脂酸钙和OP蜡为分别为3％和1％)4％，抗氧剂1010和抗氧剂168分别为0.3％，助剂为2.5％；在高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入8％的PMMA中。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成聚合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：150℃；二区：155℃；三区：160℃；四区：170℃；机头：165℃；停留时间1～2min。压力为12MPa。
性能测试：
拉伸强度按ASTM D-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：(176±2)(长)×(12.6±0.2)(端部宽度)×(3.05±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；
弯曲强度和弯曲模量按ASTM D-790标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm)：(128±2)×(12.67±0.2)×(3.11±0.2)，弯曲速度为20mm/min；
悬臂梁缺口冲击强度按ASTM D-256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(63±2)×(12.45±0.2)×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为1.9mm；
熔融指数按ASTM D-1238进行测试，测试温度为200℃，负荷为10公斤，预热时间为5min；
阻燃性能按UL94进行测试，试验尺寸(mm)：(128±2)×(12.67±0.2)×(3.11±0.2)，火焰高度20mm。
实施例1～6配方及材料性能见表1：
表1
  组成   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  PVC(％)   20   30   40   50   60   80
  PMMA(％)   70   60   50   37   25   8
  热稳定剂(％)   3   3   3.5   3.5   4   5
  硬脂酸钙   0.5   0.5   0.8   1   2   3
  OP蜡   0.5   0.5   0.8   1   1   1
  1010(％)   0.1   0.1   0.2   0.2   0.3   0.3
  168(％)   0.1   0.1   0.2   0.2   0.3   0.3
  其它助剂(％)   3   3   2   5   4.5   2
  缺口冲击强度(J/m)   78   82   86   98   95   102
  拉伸强度(MPa)   42.1   45.3   49.7   50.6   64.6   63
  断裂伸长率(％)   16.8   17.1   16.2   20.9   27.9   26.8
  弯曲强度(MPa)   64.1   70.2   73.5   80.6   99   102
  弯曲模量(MPa)   2320   2456   2673   2851   3008   3146
  熔融指数(g/cm3)   15.8   16.7   17.2   16.1   13.4   14.5
  阻燃性能(20mm火焰)   HB   HB   V1   V0   V0   V0
由上表可以看出，聚合材料的冲击强度都在82J/m以上且随PVC含量的增加而增加，但聚合材料表面的光泽度有所下降；PVC含量大于50％时，PMMA/PVC聚合材料的阻燃达到UL94V0级别。综合成本和性能的考虑，PVC的较佳添加量为50-80％，最佳添加量为50～60％。本发明通过选择高效的PVC热稳定剂体系，有效的抑制了PVC加工过程中的降解，可得到表面光泽度好、阻燃的PMMA/PVC聚合材料，可以满足办公用品、通讯器具、医疗/保健器械等各个领域中。
以上对本发明所提供的一种PMMA/PVC聚合材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种PMMA/PVC聚合材料，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：
聚氯乙烯                  50～80；
聚甲基丙烯酸甲酯          8～37；
热稳定剂                  3.5～5；
润滑剂                    2～4；
抗氧剂                    0.4～0.6；
助剂                      2～5；
其中所述助剂为紫外光吸收剂。
2.如权利要求1所述的PMMA/PVC聚合材料，其特征在于，所述PVC的聚合度为700～800的PVC-S60；所述PMMA为GH-1000S。
3.如权利要求1所述的PMMA/PVC聚合材料，其特征在于，所述稳定剂为有机锡和环氧大豆油的复合体系。
4.如权利要求1所述的PMMA/PVC聚合材料，其特征在于：所述润滑剂为内润滑剂和外润滑剂的复合体系，其中所述内润滑剂和外润滑剂的重量比为1∶1～3∶1。
5.如权利要求4所述的PMMA/PVC聚合材料，其特征在于：所述内润滑剂为硬脂酸钙，外润滑剂为聚乙烯蜡或褐煤酯蜡。
6.如权利要求1所述的PMMA/PVC聚合材料，其特征在于，所述抗氧剂为主抗氧剂和辅助抗氧剂的复合体系，主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
7.一种制备如权利要求1-6中任一权利要求所述的PMMA/PVC聚合材料的方法，其特征在于，包括下列步骤：
a：将PVC、热稳定剂、抗氧化剂、润滑剂和助剂置于高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温后加入干燥的PMMA中；
b：将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度140-150℃，二区温度150-160℃，三区温度160-170℃，四区温度170-175℃，机头160-170℃，停留时间1～2min，压力为10-20MPa。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还包括在90℃鼓风干燥PMMA 2～3小时的步骤。
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CN1134436A (zh) * 1995-03-22 1996-10-30 埃勒夫阿托化学有限公司 改进聚氯乙烯耐热性的方法
CN1847303A (zh) * 2005-04-27 2006-10-18 东莞银禧塑胶有限公司 一种pvc合金料
CN101153103A (zh) * 2006-09-27 2008-04-02 上海杰事杰新材料股份有限公司 一种高性能聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法

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