CN101982495A

CN101982495A - 一种新型塑料的制备工艺、制品及其应用

Info

Publication number: CN101982495A
Application number: CN 201010529909
Authority: CN
Inventors: 魏代利
Original assignee: Dongguan Haotong Wire & Cable Co Ltd
Current assignee: Guangdong OMG Conduction Science & Technology Co., Ltd.
Priority date: 2010-11-03
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: CN101982495B

Abstract

本发明提供了一种新型塑料的制备工艺，包括以下步骤：(1)预备原料；(2)称重配比；(3)将PVC粉、稳定剂、填料、增塑剂、其他助剂混合，并进行高速捏合，然后预塑化得预塑化混合物；(4)预塑化混合物和TPU粒子混合，梯度温控密炼成胶；(5)双螺杆造粒；(6)分选、脱水、包装；其工艺简单，条件易于控制，易于规模化生产。本发明还提供了一种新型塑料，其具备高耐磨耐刮、高弹性、易复原、高阻燃、抗紫外线、抗北方低温冻害、环保、手感柔和、防粘等特性，可应用于电线电缆外被料。

Description

一种新型塑料的制备工艺、制品及其应用

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，特别地涉及到一种新型的PVC改性材料的制备方法、PVC改性材料及其应用于电线电缆。

背景技术

随着工程塑料各种性能的不断提升，其应用也越加广泛。PVC是常见的工程塑料之一，PVC具有热塑性，不溶于水、汽油和乙醇，在醚、酮、氯化脂肪烃和芳烃中溶胀或溶解，耐腐性强、介电性能良好，不仅具有质量轻的特点，而且还具有强度高、耐油、耐化学药品、电器性能优良等特点，而且还具有强度高、耐油、耐化学药品、电器性能优良等特点，因此被可以应用于充电线的外料。但其存在的缺点：1、韧性差，受冲击时极易脆裂。因此不能用作结构材料。另外，聚氯乙烯的脆性受温度影响很大，一般的PVC制品使用下限为-15℃，软质PVC的使用下限为-30℃。2、热稳定性差，其在100℃时就开始分解出HCI，高于150℃时分解更加迅速，而PVC的熔融温度约为210℃。所以PVC的粘度极高，流动性极差。此外，现有的橡胶线对环境不友好，低烟无卤类线LSHF的阻燃性及硬度及软度差。PVC通常采用改性技术提高其各种性能以满足需要。目前PVC的改性技术主要有：1.共聚反应改性、2.共混溶改性、3.接枝反应聚合、4.低温聚合、5.交联反应改性。

PVC的共混改性指在聚氯乙烯相内混炼导入异种高分子相一高聚物共混熔是一种简便而有效的改性方法。聚氯乙烯的改性可以分为化学改性和物理改性，化学改性是对PVC进行接枝，使PVC链段上增加柔性基团。化学改性的优点是增韧改性效果显著，不足之处是要经过复杂的化学反应，技术含量高，对工艺、设备有更多要求。物理改性是在基体树脂中引入其他种类的树脂或无机物质，各组分之间通过其自身相容性或加入增容剂后形成具有一定强度的界面，当其共混体系受到冲击弯曲时，界面处会产生相与相的分离而吸收大量的能量，从而提高基体材料的性能。物理共混法制备高分子合金的方法有：溶液混合法、乳液混合法、熔体混合法以及干粉混合法。

较常采用的方法一般为熔体混合法。熔体混合法是在高温剪切作用下将两种或两种以上的高分子树脂体系或高聚物树脂与无机物质均匀地混合在一起，这一过程不仅有简单的物理意义上组分之间的重新分布与分散，还伴有组分高分子链中化学链的断裂与重新组合，最终形成的共混体系往往由于两种树脂的协同效应和化学反应而具有十分优异的性能，从而制备高强度的复合材料。PVC树脂共混合金的制备通常此种方法简单实用，效果良好，是被广泛采用且最有发展前途的改性方法。PVC的增韧改性剂很多，大体可分为弹性体增韧改性剂和非弹性体增韧改性剂，效果较好的有EVA、NBR、TPU、SBR、ABS、MBS、ACR、CPE、AS、PS、超细CaCO3、纳米粒子等。

聚合物共混物的性能与聚合物之间的相容性有极大的关系，在聚合物共混中，相容是个很重要的因素，决定了两种不同的聚合物是否能通过共混得到更好的聚合物合金。相容性和相容范围是其主要标准。相容性太差，两相的粘合力不足，在使用过程易出现分层开裂等现象，导致共混物的性能下降或不稳定；相容性过好时，分散相相畴尺寸很小，甚至难于形成均相体系，也不会产生好的增韧效果。

综上所述，本发明要克服的技术问题为：提供一种共混改性PVC的方法，克服PVC和增韧剂共混相容性差的技术难题，并提供一种新型塑料，使其具备高耐磨耐刮、高弹性、易复原、高阻燃、抗紫外线、宽的耐温区限、环保、手感柔和等特性。

发明内容

本发明采用共混改性技术——聚氨酯(TPU)改性聚氯乙烯(PVC)及多组分共混改性技术改性PVC。PVC与TPU共混相熔使得共混物兼备了TPU耐温性能，而解决目前PVC材料韧性差、耐温性能差的性能缺陷，通过添加阻燃剂和抗氧化剂等助剂提高其阻燃性能和抗老化性能，尤其是应用电线外被料的技术难点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种新型塑料的制备工艺，其包括以下步骤：

(1)预备原料；

(2)称重配比；

(3)将PVC粉、稳定剂、填料、增塑剂、其他助剂混合，并进行高速捏合，然后预塑化得预塑化混合物；

(4)高温熔化塑料TPU，得高温融熔塑料TPU；

(5)预塑化混合物和TPU粒子混合，梯度温控密炼成胶；

(6)双螺杆造粒；

(7)分选、脱水、包装；

所述的步骤(3)和步骤(4)无先后顺序。

所述步骤(1)所述的预备原料包括：(1)预备透明聚酯型TPU，所述的TPU硬度为82～88、抗拉应力为70Kg/cm²、撕裂强度95Kg/cm、磨耗性32，伸长率为500；预备PVC为K＝75，P＝1700的树脂粉；

所述步骤(2)包括称量PVC和TPU重量比为200∶5～100；

所述步骤(5)包括：预塑化温度为175℃；密炼的温度为130℃～180℃；

所述步骤(5)所述的梯度温控密炼成胶具体包括：

1、设备预热，密炼机由室温升温至175℃，维持5分钟，使设备与物料接触的各部分充分预热；

2、加物料：加入高温融熔塑料TPU和预塑化混合物两种塑料，具体包括：首先测量高温融熔塑料TPU和预塑化混合物的温度，在密炼机中加入高温较高的一种塑料，低速搅拌，加压，在5分钟～10分钟内升温，使得加入的塑料充分融熔后，加入第二种塑料；

3、共混：在15分钟内由175℃降低至温到150～160℃，降温速度为1℃/分～2℃/分，并在温度为130～160℃时保持10分钟～20分钟。

一种根据上述的新型塑料的制备工艺制得的新型塑料制品，其原料组份重量百分比为：

PVC

200

TPU	5～100
		填料	2～20
增塑剂	0～25
		稳定剂	0～1
阻燃剂	0～14
		抗老化剂	0～0.5
其他助剂	0～1

所述的填料为CaCO₃，SiO₂、改性高岭土的任一种，其中优选含量为4％CaCO₃；

所述的阻燃剂包括：Sb₂O₃、Mg(OH)₂；

所述的增塑剂包括：己二酸二辛酯、偏苯三酸三异辛酯；

所述的稳定剂包括：环氧大豆油；

所述的抗老化剂包括：抗氧化剂和抗紫外线剂

所述的其他助剂包括润滑剂，所述的润滑剂包括聚乙烯蜡、聚四氟乙烯的一种或两种。

一种根据上述的新型塑料制品，其应用于电线电缆外被料。

发明的有益效果

(1)本发明的新型塑料热稳定性好，韧性好，共混物相容性好。PVC的加入破坏了TPU的氢键，并且TPU中羰基与PVC中的C-C1形成了新的氢键，而且，聚氯乙烯分子链中大量的极性氯原子也可以和TPU分子结构中氨基中氢原子形成氢键，使TPU和PVC之间具有很强的结合力，因此使得共混物具有较好的相容性。本项目采用聚酯型热塑性TPU与PVC共混，并取得较佳的相容性能的共混物。共混物的相容性主要来自聚氨酯的软段和聚氯乙烯链段。硬段含量增加对共混物的相容性产生不利的影响，热塑性聚氨酯的硬段/软段的比率越低，热塑性聚氨酯与聚氯乙烯共混相容性越好。TPU硬段含量增加，TPU的硬段有序排列随之提高，并形成结晶结构，软段相对分子质量的增加有利于共混物的相容。TPU中羰基与PVC中C-C1偶极-极相互作用，提高了二者的相容性，从而提高了共混物的相容性。其中聚酯型TPU的酯键的亲和力比醚键大所以，聚酯型热塑性TPU比聚醚型TPU与PVC的相容性更好。

(2)本发明的新型塑料阻燃性能好，低烟，无限制重金属，环保性能佳。多组分阻燃剂共用协同效应增强阻燃防火技术，采用电缆料配方设计过程中，同步配合使用了提升阻燃效果抑制黑烟产生在氢氧化物Mg(OH)₃，利用协同效应共同来组成低烟阻燃体系，很好的抑制黑烟的产生，更好地保证阻燃效果。

(3)本发明制品作为外被料手感好。PTFE超细微粉共混增强耐磨阻燃防火技术，将PTFE超细微粉应用于电缆外被料中，能够提高电缆的耐磨性、与阻燃剂协同作用提高阻燃性，同时因为PTFE的磨擦系数小，能够为外被料带来良好的触觉手感，提高人手的舒适感。

(4)本发明产品具有较宽的耐温区间。多组分增塑剂共用扩展耐温等级技术，本项目采用有较优低温增塑剂，同时配合其它填充剂，保证增塑剂具有足够的链条自由度，使得充电线具备常规适用的性能外还可以在极端环境中适用如能够适应-40℃严寒工作环境。

(5)本发明的产品抗老化性能高。本发明利用多组分光稳定剂、抗氧剂共用协同增强抗紫外线技术，采用中优选主辅抗氧剂和吸收型护紫外线剂，共同实现材料的防户外老化功能，使得充电线可以抗强烈的紫外线会对高分子材料氧化和射线辐照的性能。

(6)本发明产品的制备工艺简单，易于实现工业化生产。本发明将橡胶制造过程中的密炼技术引入并设计了粉粒混合的新工艺，克服工业化生产过程中将TPU粒子直接加在PVC胶料制程中的混料阶段，多出现不融化现象，提高共混物的相容性，使TPU能够充分与PVC在微观相溶。引入密炼技术后，TPU粒子与PVC胶料在适当的阶梯温度控制、高剪切力、复杂翻转、揉捏多重作用下充分混合，协助TPU与PVC胶料间的微纳米级相容。

下面结合实施例，对本发明进一步说明。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种新型塑料的制备工艺，其包括以下步骤：

1.预备原料，包括以下几种规格原料：

(1)TPU原料规格为：

(2)PVC原料：选用K＝75，P＝1700的树脂粉做为PVC基材；

2.称重配比；

3.将PVC粉、稳定剂、填料、增塑剂、阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外线剂、其他助剂加入捏合机中，进行高速捏合，然后预塑化，温度控制为175℃，得预塑化混合物；

4.高温熔化塑料TPU，得高温融熔塑料TPU；

5.预塑化混合物和TPU粒子混合，梯度温控密炼成胶，温度控制为170℃～180℃；具体包括：

(1)设备预热，密炼机由室温升温至175℃，维持5分钟，使设备与物料接触的各部分充分预热；

(2)加物料：加入高温融熔塑料TPU和预塑化混合物两种塑料，具体包括：首先测量高温融熔塑料TPU和预塑化混合物的温度，在密炼机中加入高温较高的一种塑料，低速搅拌，加压，在5分钟～10分钟内升温，使得加入的塑料充分融熔后，加入第二种塑料；

(3)共混：在15分钟内由175℃降低至温到150～160℃，降温速度为1℃/分～2℃/分，并在温度为130～160℃时保持10分钟～20分钟。

6.双螺杆造粒；

7.分选、脱水、包装，出成品。

实施例2、实施3提供了新型塑料，其制备工艺步骤与实施例1基本相同，其区别在于原料组分配比，见表1：

表1各实施例的原料配比

本发明上述实施例制得的新型塑料，具有高耐磨耐刮、高弹性、易复原、高阻燃、抗紫外线、抗北方低温冻害、良好的热稳定性、环保、手感柔和、防粘等特性，经过检测，其性能如下表2：

表2性能测试表

本发明实施例制备的新型塑料应用于制备电线线缆的外被料。

实施例4

本实施例提供了新型塑料，其制备工艺步骤与实施例1基本相同，其区别在于：分别选择不同的填料(CaCO₃，SiO₂、改性高岭土、未改性高岭土)和组分配比，进行性能分析，结果见图1：

由图1表可以看出，选择CaCO₃并控制其含量为4％是共混物的拉伸强度最高。

实施例5

本实施例提供了新型塑料，其制备工艺步骤与实施例1基本相同，其区别在于：改变增塑剂的含量，检测共混物的力学性能，见图2所示：

由图2表可以看出但填料含量为16％时共混物的拉伸强度最高。

本发明并不限于上述实施方式，凡是能实现本发明目的的所有等同的实施方式，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种新型塑料的制备工艺，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)预备原料；

(2)称重配比；

(4)高温熔化塑料TPU，得高温融熔塑料TPU；

(5)预塑化混合物和TPU粒子混合，梯度温控密炼成胶；

(6)双螺杆造粒；

(7)分选、脱水、包装；

所述的步骤(3)和步骤(4)无先后顺序。

2.根据权利要求1所述新型塑料的制备工艺，其特征在于，步骤(1)所述的预备原料包括：

a预备透明聚酯型TPU，所述的TPU硬度为82～88、抗拉应力为70Kg/cm²、撕裂强度95Kg/cm、磨耗性32，伸长率为500；

b预备PVC，所述的PVC为K＝75，P＝1700的树脂粉。

3.根据权利要求1所述新型塑料的制备工艺，其特征在于，所述步骤(2)包括称量PVC和TPU，其重量比为200∶5～100。

4.根据权利要求1所述新型塑料的制备工艺，其特征在于，所述步骤(3)包括：预塑化温度为175℃。

5.根据权利要求1所述新型塑料的制备工艺，其特征在于，所述步骤(5)包括：密炼的温度为130℃～180℃。

6.根据权利要求1所述新型塑料的制备工艺，其特征在于，所述步骤(5)所述的梯度温控密炼成胶具体包括：

(51)设备预热，密炼机由室温升温至175℃，维持5分钟，使设备与物料接触的各部分充分预热；

(52)加物料：加入高温融熔塑料TPU和预塑化混合物两种塑料，具体包括：首先测量高温融熔塑料TPU和预塑化混合物的温度，在密炼机中加入高温较高的一种塑料，低速搅拌，加压，在5分钟～10分钟内升温，使得加入的塑料充分融熔后，加入第二种塑料；

(53)共混：在15分钟内由175℃降低至温到150～160℃，降温速度为1℃/分～2℃/分，并在温度为130～160℃时保持10分钟～20分钟。

7.一种根据权利要求1所述的新型塑料的制备工艺制得的制品，其特征在于，其原料组份重量百分比为：

PVC 200

TPU 5～100

填料 2～20

增塑剂 0～25

稳定剂 0～1

阻燃剂 0～14

抗老化剂 0～0.5

其他助剂 0～1。

8.根据权利要求7所述的制品，其特征在于，

所述的填料为CaCO₃，SiO₂、改性高岭土的一种，其中优选含量为4％CaCO₃；

所述的阻燃剂包括：Sb₂O₃、Mg(OH)₂；

所述的增塑剂包括：己二酸二辛酯、偏苯三酸三异辛酯；

所述的稳定剂包括：环氧大豆油；

所述的抗老化剂包括：抗氧化剂和抗紫外线剂；

所述的其他助剂包括润滑剂；

所述的润滑剂包括聚乙烯蜡、聚四氟乙烯的一种或两种。

9.一种根据权利要求7所述的新型塑料制品，其应用于电线电缆外被料。