CN102453294A - 用废旧轮胎橡胶粉和废旧聚苯乙烯泡沫塑料改性生产cpvc和pvc产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废旧轮胎胶粉和废旧聚苯乙烯泡沫塑料在聚氯乙烯(PVC)或过氯乙烯或氯化聚氯乙烯(CPVC)层压板或其它型材与器具生产中的应用。同时采用大量廉价的“黑色污染物”——废旧轮胎橡胶粉和“白色污染物”——废旧聚苯乙烯泡沫塑料(PS)作为主要改性剂，既可改善加工性能，又提高抗冲强度，同时还可吸收解放出的氯化氢。再配合适量的可吸收氯化氢的油酸锌，油酸钡热稳定润滑剂常规的加工助剂，经预热混炼、层压等制造工艺制成价格低廉、性能优异的CPVC和PVC材料。也可以采用塑料挤出机、塑料注射成型机制成棒材、板材、管材等型材或塑料器具。

Description

用废旧轮胎橡胶粉和废旧聚苯乙烯泡沫塑料改性生产CPVC和PVC产品

技术领域

本方案属于发明专利，涉及高分子材料，具体的说是一种氯化聚氯乙烯(CPVC)和聚氯乙烯的改性方法。

背景技术

氯化聚氯乙烯或过氯乙烯树脂(CPVC)和聚氯乙烯树脂(PVC)具有优良的耐热性能、力学性能和耐腐蚀性能，但工业上供应的CPVC和PVC为蓬松的粉状或粒状。在应用时可添加稳定剂、增塑剂、改性剂等加工助剂，经过挤出机挤出管材、板材，或经注塑机注塑成机械零件，也可加有机溶剂、颜填料等制成防腐涂料，尤其是CPVC含氯量高，加工时极易分解出氯化氢气体，但氯化氢气体对CPVC(或PVC)的分解起催化作用，因此加工中常采用加助剂，使塑化温度尽可能低一些。

方建强等[1](塑料助剂，2004.4.25-29)研究了铅、锡、钡、铬盐及金属皂稳定剂等复合稳定剂对CPVC加工热稳定性的影响，还讨论了烷基酚、低分子环氧树脂、亚甲基或亚乙基双硬脂酰胺、季戊四醇为新型复合环保无毒稳定剂对CPVC热变形温度的影响。张新华等[2](聚氯乙烯，2002.2.23-25)研究了ABS对CPVC进行改性，提高了其抗冲击强度。章扬等[3](江苏工业学院学报，2005，7(4)：10-14)研究了CPVC热稳定剂，提出采用三盐基和二盐基铅与硬脂酰胺等复合热稳定剂取得较好的效果。马玫等[4](合成材料老化与应用，2007，36(2))对CPVC/PVC共混工艺及产物性能进行了研究。J.T.Neill等[5](Journal ofThermal andysis and Calorimetry，V59：2000，33-58)和L.K.Kuznelsova等[6](Stucturad Charactcristics of from mixtures ofKhimicheskil Volokne，Original article submitted，10，1979No3：34-38(1979))用醋酸纤维素改性CPVC，发现可大幅提产物的耐热温度。I.Yu.Babkin等研究了用丙烯晴在放射性钴Co60辐照下对CPVC进行接枝改性，发现在保持AN气相充满CPVC用Co60辐照可使CPVC  接枝率达30％。马文光等[8]研究了双环氧树脂、亚甲基或亚乙基双硬脂酰胺、烷基酚、季戊四醇等新型无毒热稳定剂在提高热稳定性的同时，可通过化学反应交联提高产物的热变形温度。专利US4710533加入聚(a-甲基苯乙烯)提高产物加工时的流动性，专利US4868247加入分子量为800～10000的聚苯乙烯2～5％，就可使加工体系熔体粘度降低10～40％，专利US4847341采用加入聚甲基丙烯酸甲酯。日本专利JP02113052提出加入甲基丙烯酸甲酯-丙烯嵌段共聚物即可提高CPVC的加工性能，又可使其热变性温度基本不变；欧洲专利EP30716加入丙烯晴-a-甲基苯乙烯-苯乙烯三元共聚物对CPVC改性，可大幅提高产物的拉伸强度和断裂伸长率；日本专利JP63235355和JP0386748分别加入了高耐热形变的N-取代聚马来酰亚胺及聚戊二酰亚胺与CPVC共混，从而可大幅提高产物的耐热性能和力学性能。蔡铭，[9]综述了埋地式高压电力电缆用CPVC套管的加工及应用现状(塑料制造2007.12)。认为使CPVC在塑化时保持热稳定是加工的关键，CPVC的热稳定剂不能沿用PVC的传统三盐，二盐基热稳定剂，而应加入有润滑作用的复合铅系列稳定剂。此前艾书伦已就废旧轮胎橡胶粉在CPVC层压板的生产中应用申报了专利，专利申请号为10100289619.1，该申请者与本专利的其他作者联合申请本专利。同时用“白色污染物”——聚苯乙烯泡沫塑料和黑色污染物——废旧橡胶粉作为大量廉价的主要改性剂制备CPVC和PVC塑料板或管型材，尙未见到报道。

发明内容

本专利采用大量廉价的“白色污染物”——废旧聚苯乙烯泡沫塑料(PS)和黑色污染物——废旧橡胶粉PVC和CPVC的作为主要改性剂，配合适量的油酸锌，油酸钡具有良好润滑性能的热稳定剂，经预热混炼、层压等工序制成性能优异的PVC或CPVC材料。制造CPVC或PVC材料工艺为：先将CPVC或PVC及废旧胶粉PS碎粒按比例混合，干燥预热到70至120℃最好是105℃左右，然后加入热稳定剂等加工助剂，经混合、混炼(还可包括密炼)或高速捏合机捏合均匀后经层压即可制成CPVC层压板商品或经挤塑机或注塑机制备其他商品。

废旧聚苯乙烯泡沫(PS)分子量较高，一般在20万左右，热变型温度约100℃，与纯CPVC的热变形温度105～115℃相当，比PVC的热变形温度70～80℃更高，而且对常见的酸，碱，盐等稳定性能和热稳定性都很好。加PS的优点是：其熔融粘度比PVC和CPVC都低得多；加入后可大大改善PVC和CPVC的加工粘度，从而降低加工时的温度，避免高温下时PVC和CPVC分解。当然因PS不耐大多数有机溶剂，其用途或掺入量受到一定限制，掺入量以小于30％为好。废旧PS在使用时一般先进行分检，干净的可直接破碎后作原料使用，也可经挤出造粒后使用；有污染的应先洗涤晾干后再同上处理后备用。

同时由于加入的油酸锌、油酸钡含有较多的双键，可吸收CPVC或PVC加工时分解放出的HCl发生加成反应生成氯化硬脂酸锌、氯化硬酯酸钡，可抑制CPVC或PVC的分解，生成氯化硬脂酸锌、氯化硬酯酸钡仍然有热稳定作用，由于PS得耐热温度比CPVC低1％，每加入10％会使耐热变形温度下降约1％，因此，如果加的太多，制品的耐热保型性将变差。掺入量以小于30％为好，对耐温要求较高的产品其用量最好不高于10％。

“黑色污染物”——废旧轮胎胶粉有较好的弹性，其高度交联的颗粒相当于一个柔性大分子，正好可以改性CPVC和PVC的脆性，废旧轮胎橡胶粉加入的另一好处是，其中所含的大量残余未硫化的双键可与PVC和CPVC加工和使用过程中放出的氯化氢发生加成反应，从而消除氯化氢对PVC和CPVC的分解催化作用。与HCl加成反应后的橡胶粉硬度上升，可提高整个制品的硬度。但不可加的太多，以30％以内为宜，否则加工性能下降。

制造CPVC或PVC层压板时，先将CPVC(或PVC)、废旧橡胶粉、PS碎粒按比例混合，干燥预热到70至120℃，最好是95℃左右，然后加入抗氧剂、热稳定剂等加工助剂，经混合混炼密炼，或高速捏合机捏合均匀后经层压或经挤塑机挤出成型或经注塑机注塑成型即可制成CPVC(或PVC)商品。

对于耐热性要求较高的材料，废旧橡胶粉可适量少加，最好在10％以内，对于耐热性要求不太高的材料，废橡胶粉可适量多加，可加到20份甚至三十份。

具体实施方式

举例配方如下：

原料名称              用量(份)

CPVC(或PVC)           100

PS                    1～30

废旧橡胶粉            1～30

三盐基硫酸铅          0.1～2

二盐基硫酸铅          0.1～2

油酸钡                0.5～2

油酸锌                0.5～2

颜料                  适量

填料                  适量

亚甲基硬脂酰亚胺      0～5

聚马来酰胺            0～5

ABS树脂               0～20

本专利技术可适于层压板工艺生产层压板，也适于螺杆挤出工艺制挤出管板材，还可适于注塑机铸造各种零部件。

Claims (4)

1.本发明涉及废旧聚苯乙烯泡沫塑料在过氯乙烯或氯化聚氯乙烯即CPVC或聚氯乙烯即PVC层压板或其它型材与器具生产中的应用。本专利同时采用大量廉价的“黑色污染物”——废旧轮胎橡胶粉和“白色污染物”——废旧聚苯乙烯泡沫塑料(PS)作为主要改性剂，配合适量的油酸锌，油酸钡润滑热稳定剂及常规的加工助剂，经预热混炼、层压或挤出或注塑等制造工艺制成价格低廉、性能优异的CPVC或PVC材料。

2.权利要求书1中所述的废旧轮胎橡胶粉的粒径大小范围为10mm～500μm，最好为0.5～50μm，掺入量小于30％为好，最好不高于10％。

3.权利要求1中所说的废旧聚苯乙烯泡沫塑料，也就是人们通常所说的“白色污染物”废旧PS在使用时一般先进行分检，干净的可直接破碎后作原料使用，也可经塑料挤出机挤出造粒后使用；有污染的应先洗涤晾干后再同上处理后备用。掺入量以小于30％为好，最好不高于10％。

4.权利要求1中所说的制造CPVC或PVC材料工艺为：先将CPVC或PVC及废旧胶粉PS碎粒按比例混合，干燥预热到70至120℃最好是105℃左右，然后加入热稳定剂等加工助剂，经混合、混炼(还可包括密炼)或高速捏合机捏合均匀后经层压即可制成CPVC层压板商品或经挤塑机或注塑机制备其他商品。