CN102286181A - 高流动性聚氯乙烯合金的配方及制备方法 - Google Patents

高流动性聚氯乙烯合金的配方及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高流动性聚氯乙烯合金的配方及制备方法，按重量份数计算，包括聚氯乙烯基料80～100份、增韧剂5～20份、无机填料1～20份以及TPU5～40份。本发明通过加入TPU来改善聚氯乙烯合金的流动性，以获得适合注塑成型的聚氯乙烯合金，并且该聚氯乙烯合金的力学性能优异，能满足使用要求，使聚氯乙烯合金的应用范围得到扩展。而且本发明简单易行，生产效率高、成本低廉，使用效果理想。

Description

高流动性聚氯乙烯合金的配方及制备方法
技术领域
本发明涉及一种塑料合金的配方及制备方法，尤其是一种聚氯乙烯合金的配方及制备方法。
背景技术
塑料合金是利用物理共混或化学接枝的方法而获得的高性能、功能化、专用化的一类新材料。塑料合金产品可广泛用于汽车、电子、精密仪器、办公设备、包装材料、建筑材料等领域。它能改善或提高现有塑料的性能并降低成本，已成为塑料工业中最为活跃的品种之一，增长十分迅速。聚氯乙烯（PVC）树脂具有优良的化学稳定性、电绝缘性、阻燃性、耐磨损、价格低廉、原材料来源广泛等优点，其产量仅次于聚乙烯( PE) 而居于世界树脂产量的第二位，是世界产量最高的通用塑料之一。但聚氯乙烯属于一种脆性材料,韧性差，限制其应用。而经过增韧改性的高抗冲聚氯乙烯合金广泛应用于建筑材料、汽车零件、计算机零件、电子仪表外壳、家用电器外壳、体育器材等领域。目前对聚氯乙烯进行增韧改性效果最佳的是用模量低即丁二烯含量高的丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS），其共混体的抗冲击性能随ABS含量的增加而逐渐提高从而得到高强、高韧的聚氯乙烯合金材料，但是这种聚氯乙烯共混合金材料不能用于注塑成型，难以满足实际应用，而注塑成型是最常见的塑料加工手段之一，因此目前的聚氯乙烯合金由于流动性问题而在使用上受到限制。
发明内容
本发明的目的是：提供一种高流动性聚氯乙烯合金的配方及制备方法，它可以获得流动性好，适合注塑加工的聚氯乙烯合金，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：高流动性聚氯乙烯合金的配方，按重量份数计算，包括聚氯乙烯基料 80～100份、增韧剂 5～20份、无机填料 1～ 20份以及流动改性剂5～40份。
所述的聚氯乙烯基料，按重量份数计算，它由聚氯乙烯100份、稳定剂0.5～6份、0.5～5份润滑剂以及增塑剂0.5～5份组成，该聚氯乙烯的聚合度为700～1300。聚合度为700～1300的聚氯乙烯可以在共混后获得较高熔融指数的材料。
稳定剂为有机锡、钙锌稳定剂或稀土稳定剂中的一种或几种的混合物；润滑剂由内润滑剂与外润滑剂混合而成，内润滑剂为硬脂酸或氧化聚乙烯蜡，外润滑剂为ＰＥ蜡；增塑剂为柠檬酸酯类、己二酸酯类、DOP或1，2-环己烷-二羧酸二异丙酯。
柠檬酸酯类包括柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯；己二酸酯类包括己二酸二辛脂、己二酸-2-正己酯、己二酸正辛正葵酯或二甘醇单丁醚己二酸酯。
所述的增韧剂为丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS）或丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA）中的一种或几种的混合物。
增韧剂添加量不足则增韧效果不明显，且易出现低温脆性，添加过多会降低合金的强度和刚性，且会提高成本。当增韧剂为ASA时，由于ASA是用不含不饱和双键的丙烯酸橡胶替代了ABS或MBS中含有不饱和双键的丁二烯橡胶，因此，不但可抵抗紫外线照射引起的降解、老化、褪色，同时对大气中的氧化加工过程中的高温引起的分解或变色有了坚强保障，由此极大的提升了合金材料的抗老化与耐侯性能。
所述的流动改性剂为热塑性聚氨酯。
热塑性聚氨酯（TPU）是由二异氰酸酯和大分子多元醇、扩链剂共同反应生成的线性高分子材料。它在分子组成上以重复氨基甲酸酯基团为特征，从分子结构上看，它由刚性链段与柔性链段交替构成，其中刚性链段是由二异氰酸酯和扩链剂反应得到的，柔性链段则是由二异氰酸酯和大分子多元醇反应得到的。TPU可以是聚酯型或聚醚型，其硬度范围为70HA-60HD。TPU添加量不足则流动性改善不明显，添加过多会降低合金的强度和刚性，而且会提高成本。
所述的无机填料为碳酸钙、硅灰石、滑石粉或水滑石中的一种或几种的混合物。
由于水滑石与聚氯乙烯的热稳定剂有协同作用，因此使用水滑石时可显著提高复合材料的热稳定性及抑烟效果。
高流动性聚氯乙烯合金的制备方法，将聚氯乙烯基料、增韧剂、无机填料以及TPU加入锥形双螺杆挤出机中进行熔融挤出，将挤出物料进行切粒，即得到成品。
在进行挤出前，先将聚氯乙烯基料加入高混机中进行转速为1430r/min的高速混合，其出料温度为110℃。
挤出机采用锥双螺杆挤出机，其模口三区、模口二区、模口一区、主机三区、主机二区及主机一区温度分别为185℃、180℃、175℃、170℃、165℃、145℃；主机转速为12rpm，下料速度为7rpm。
由于采用了上述技术方案，本发明通过在PVC/ABS合金中加入TPU来改善其熔融指数，以获得流动性能好、适合注塑成型的聚氯乙烯合金，并且该聚氯乙烯合金的力学性能没有大起大落的变化，能满足使用要求，使聚氯乙烯合金的应用范围得到提高。而且本发明简单易行，生产成本低廉，使用效果理想。
为了验证本发明，将采用本发明的配方及制备方法所制得的产品制作为样条，并对其力学性能及熔融指数进行测试。
通过改变配方中TPU的含量进行实验得到如下表所示的数据：
表一：聚氯乙烯合金样条的拉伸实验
Figure 73374DEST_PATH_IMAGE001
表二：聚氯乙烯合金样条的弯曲实验
Figure 375655DEST_PATH_IMAGE002
表三：聚氯乙烯合金样条的冲击实验
表四：聚氯乙烯合金样条在不同温度下的熔融指数
Figure 954720DEST_PATH_IMAGE004
改变PVC及ABS的配比制作出另一组样条进行实验，该组实验的数据如下：
表五：另一组聚氯乙烯合金样条的拉伸实验
表六：另一组聚氯乙烯合金样条的弯曲实验
Figure 808724DEST_PATH_IMAGE006
表七：另一组聚氯乙烯合金样条的冲击实验
Figure 350695DEST_PATH_IMAGE007
表八：另一组聚氯乙烯合金样条在不同温度下的熔融指数
根据以上实验数据我们可以得知，各种配比的聚氯乙烯合金样条的力学性能相差不大，没有大起大落的变化；但聚氯乙烯牌号的不同对样条熔融指数的影响很大，采用牌号为S-700的聚氯乙烯制得的聚氯乙烯合金的熔融指数明显好于牌号为SG5的聚氯乙烯所得到的聚氯乙烯合金的熔融指数，因此本发明选用牌号为S-700的聚氯乙烯来作为最佳选用方案；在选用的聚氯乙烯牌号相同的情况下。加入了TPU的聚氯乙烯合金比没有加入TPU的聚氯乙烯合金的熔融指数明显提高，而且随着TPU加入量的增加，其熔融指数也将得到显著提升，因此，加入TPU是对聚氯乙烯合金改性的关键。
具体实施方式
本发明的实施例1：高流动性聚氯乙烯合金的制备方法，将聚合度为700的聚氯乙烯100份、有机锡6份、硬脂酸0.5份、ＰＥ蜡0.5份以及3份柠檬酸三丁酯（也可以采用等重量份数的柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯等柠檬酸酯类来替代）通过高混机进行共混，转速为1430r/min，在110℃下出料，得到聚氯乙烯基料；将该聚氯乙烯基料85份与15份ABS以及40份TPU加入锥双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其模口三区、模口二区、模口一区、主机三区、主机二区及主机一区温度分别为185℃、180℃、175℃、170℃、165℃、145℃；主机转速为12rpm，下料速度为7rpm；再将挤出物料进行切粒，最后得到成品聚氯乙烯合金。该聚氯乙烯合金在215℃下的熔融指数为79.91。
本发明的实施例2：高流动性聚氯乙烯合金的制备方法，将聚合度为800的聚氯乙烯100份、钙锌稳定剂6份、氧化聚乙烯蜡0.5份、ＰＥ蜡0.5份以及3份德国进口的1，2-环己烷-二羧酸二异丙酯通过高混机进行共混，转速为1430r/min，在110℃下出料，得到聚氯乙烯基料；将该聚氯乙烯基料80份与20份MBS以及5份TPU加入锥双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其模口三区、模口二区、模口一区、主机三区、主机二区及主机一区温度分别为185℃、180℃、175℃、170℃、165℃、145℃；主机转速为12rpm，下料速度为7rpm；再将挤出物料进行切粒，最后得到成品聚氯乙烯合金。该聚氯乙烯合金在215℃下的熔融指数为13.912。
本发明的实施例3：高流动性聚氯乙烯合金的制备方法，将聚合度为1000的聚氯乙烯100份、有机锡3份、稀土稳定剂3份、硬脂酸0.5份、ＰＥ蜡0.5份以及3份DOP通过高混机进行共混，转速为1430r/min，在110℃下出料，得到聚氯乙烯基料；将该聚氯乙烯基料85份与15份ABS以及20份TPU加入锥双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其模口三区、模口二区、模口一区、主机三区、主机二区及主机一区温度分别为185℃、180℃、175℃、170℃、165℃、145℃；主机转速为12rpm，下料速度为7rpm；再将挤出物料进行切粒，最后得到成品聚氯乙烯合金。该聚氯乙烯合金在215℃下的熔融指数为55.4。
本发明的实施例4：高流动性聚氯乙烯合金的制备方法，将聚合度为700的聚氯乙烯100份、有机锡6份、硬脂酸及氧化聚乙烯蜡的混合物0.5份、ＰＥ蜡0.5份以及3份己二酸正辛正葵酯（也可以采用等重量份数的己二酸二辛脂、己二酸-2-正己酯或二甘醇单丁醚己二酸酯等己二酸酯类来替代）通过高混机进行共混，转速为1430r/min，在110℃下出料，得到聚氯乙烯基料；将该聚氯乙烯基料85份与15份ASA以及20份TPU加入锥双螺杆挤出机中进行熔融挤出，其模口三区、模口二区、模口一区、主机三区、主机二区及主机一区温度分别为185℃、180℃、175℃、170℃、165℃、145℃；主机转速为12rpm，下料速度为7rpm；再将挤出物料进行切粒，最后得到成品聚氯乙烯合金。该聚氯乙烯合金在215℃下的熔融指数为60.3。

Claims (10)

1.一种高流动性聚氯乙烯合金的配方，其特征在于：按重量份数计算，包括聚氯乙烯基料 80～100份、增韧剂 5～20份、无机填料 1～20份以及流动改性剂5～40份。
2.根据权利要求1所述的高流动性聚氯乙烯合金的配方，其特征在于：所述的聚氯乙烯基料，按重量份数计算，它由聚氯乙烯100份、稳定剂0.5～6份、润滑剂0.5～5份以及增塑剂0.5～5份组成，该聚氯乙烯的聚合度为700～1300。
3.根据权利要求2所述的高流动性聚氯乙烯合金的配方，其特征在于：稳定剂为有机锡、钙锌稳定剂或稀土稳定剂中的一种或几种的混合物；润滑剂由内润滑剂与外润滑剂混合而成，内润滑剂为硬脂酸或氧化聚乙烯蜡，外润滑剂为ＰＥ蜡；增塑剂为柠檬酸酯类、己二酸酯类、DOP或1，2-环己烷-二羧酸二异丙酯。
4.根据权利要求3所述的高流动性聚氯乙烯合金的配方，其特征在于：柠檬酸酯类包括柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯；己二酸酯类包括己二酸二辛脂、己二酸-2-正己酯、己二酸正辛正葵酯或二甘醇单丁醚己二酸酯。
5.根据权利要求1所述的高流动性聚氯乙烯合金的配方，其特征在于：所述的增韧剂为丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA）中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的高流动性聚氯乙烯合金的配方，其特征在于：所述的流动改性剂为热塑性聚氨酯。
7.根据权利要求1所述的高流动性聚氯乙烯合金的配方，其特征在于：所述的无机填料为碳酸钙、硅灰石、滑石粉或水滑石中的一种或几种的混合物。
8.一种高流动性聚氯乙烯合金的制备方法，其特征在于：将聚氯乙烯基料、增韧剂、无机填料以及TPU加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出，将挤出物料进行切粒，即得到成品。
9.根据权利要求8所述的高流动性聚氯乙烯合金的制备方法，其特征在于：在进行挤出前，先将聚氯乙烯基料加入高混机中进行转速为1430r/min的高速混合，其出料温度为110℃。
10.根据权利要求8所述的高流动性聚氯乙烯合金的制备方法，其特征在于：挤出机采用锥形双螺杆挤出机，其模口三区、模口二区、模口一区、主机三区、主机二区及主机一区温度分别为185℃、180℃、175℃、170℃、165℃、145℃；主机转速为12rpm，下料速度为7rpm。
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