CN102604229A - 一种pp/pvc/cpe三元合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PP/PVC/CPE三元合金及其制备方法。PP/PVC/CPE三元合金按重量百分比由以下组分组成：聚丙烯20-30％；聚氯乙烯30-40％；氯化聚乙烯30-40％；热稳定剂2-5％；复合润滑剂1-3％；抗氧剂0.2-0.6％；其它助剂2-4％。本发明PP/PVC/CPE三元合金在性能上取长补短，强度高，韧性好，低温韧性高，阻燃性能好，可以广泛应用于办公用品、家用电器、汽车配件等领域中。

Description

一种PP/PVC/CPE三元合金及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种PP/PVC/CPE三元合金及其制备方法。
[背景技术]
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，缺口冲击强度和热变形温度低，脆性大，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。
聚丙烯(PP)拉伸强度和刚性都比较好。在五大通用塑料中，PP的耐热性是最好的，PP塑料制品可在100℃下长时间工作，在无外力作用时，PP制品被加热至150℃时也不会变形。PP的化学稳定性优异，对大多数酸、碱、盐、氧化剂都显惰性。但PP低温下韧性较差，缺口冲击强度明显低于室温值。
氯化聚乙烯(CPE)是低压聚乙烯经氯化制得的高分子弹性塑材。具有优越的热稳定性；耐老化性；耐油性和耐化学品性；优越的耐燃性，因为CPE含较多的氯，所有无自燃性，离开火焰后自行熄灭；最重要的是其具有优异的低温韧性。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种具有良好阻燃性和韧性PP/PVC/CPE三元合金及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种PP/PVC/CPE三元合金，按重量百分比由以下组分组成：
聚丙烯        20-30％；
聚氯乙烯        30-40％；
氯化聚乙烯      30-40％；
热稳定剂        2-5％；
复合润滑剂      1-3％；
抗氧剂          0.2-0.6％；
其它助剂        2-4％。
以上所述的PP/PVC/CPE三元合金，所述聚丙烯的熔融指数在230℃，2.16公斤的测试条件下为4～10g/10min。
以上所述的PP/PVC/CPE三元合金，；所述聚氯乙烯是聚合度为700-800的低分子量聚氯乙烯。
以上所述的PP/PVC/CPE三元合金，所述氯化聚乙烯氯的接枝率为35-36％。
以上所述的PP/PVC/CPE三元合金，所述的热稳定剂为有机锡和环氧大豆油的复合体系。
以上所述的PP/PVC/CPE三元合金，其中有机锡为甲基硫醇锡，锡含量≥19％；环氧大豆油的环氧值大于6.6％；有机锡与环氧大豆油的重量比为2∶1至4∶1。
以上所述的PP/PVC/CPE三元合金，所述的复合润滑剂为内润滑和外润滑的复合体系，内润滑剂为硬脂酸钙，外润滑为PE蜡或OP蜡；所述抗氧剂为主副抗氧剂的复合体系，主抗氧剂为受阻酚类，辅助抗氧剂为亚磷酸酯类；所述的其它助剂为紫外光吸收剂和/或抗冲击改性剂。
以上所述的PP/PVC/CPE三元合金，
以上所述的PP/PVC/CPE三元合金，
一种上述PP/PVC/CPE三元合金的制备方法的技术方案，包括以下步骤：
1)按上述的重量百分比称取原料；
2)将聚氯乙烯、氯化聚乙烯、热稳定剂、润滑剂、抗氧剂和其他助剂置于高速混合机中于65-75℃的温度下混合5～8分钟，冷却到室温加入聚丙烯，继续搅拌3～5分钟；
3)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1～3min，压力为10-20MPa。
本发明PP/PVC/CPE三元合金在性能上取长补短，强度高，韧性好，低温韧性高，阻燃性能好，可以广泛应用于办公用品、家用电器、汽车配件等领域中。
[具体实施方式]
下面通过实施例对本发明进行进一步阐述：
本发明提供的一种PP/PVC/CPE三元合金，其组成按重量百分比为：聚丙烯PP 20-30％；聚氯乙烯PVC 30-40％；氯化聚乙烯CPE 30-40％；PVC热稳定剂2-5％；润滑剂1-3％；抗氧剂0.2-0.6％；其它助剂2-5％。
其中，PP为中高粘度的PP，熔融指数在230℃，2.16公斤的测试条件下为4～10g/10min，如EPC30R-H，3015；PVC为聚合度为700-800的低分子量PVC，如S-60、ZS85；CPE为氯的接枝率在35-36％左右，如CPE135、6000；稳定剂为有机锡和环氧大豆油的复合体系有机锡与环氧大豆油的重量比为2∶1至4∶1。其中有机锡为甲基硫醇锡，锡含量≥19％，如康普顿的TM-181、马可波罗T-635；环氧大豆油的环氧值大于6.6％，如台湾长春的B-22、日本ADEKA的B-22D。润滑剂为内润滑和外润滑的复合体系，内润滑剂为硬脂酸钙，外润滑剂为PE蜡或OP蜡，抗氧剂为主副抗氧剂的复合体系，主抗氧剂为1010或1076，辅助抗氧剂为168；其他助剂主要是抗冲击改性剂和紫外线吸收剂，其中抗冲击改性剂主要是MBS系列，如罗门哈斯的2691A，LG化学的EM500A，EM600A等。紫外光吸收剂主要是氰特化学的7001，UV-5411。
在本发明中，树脂及助剂的混合步骤如下：将PVC 30～40％、CPE 20～30％、热稳定剂2～5％、复合润滑剂1-3％、抗氧剂0.2-0.6％和其他助剂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20～30％的PP，继续搅拌3～5分钟。
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1～3min，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：
在下列实施例的合金材料配方中，热稳定剂为有机锡和环氧大豆油的复合体系。抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，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和Irganox168。
实施例1：
按重量百分比将PVC 32％，CPE 30％，有机锡1.6％，环氧大豆油0.5％，复合润滑剂硬脂酸钙/PE蜡为0.5/0.5％，抗氧剂1010/168为0.3/0.6％，其它助剂4％置于高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入30％的PP，继续搅拌3～5分钟。
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，挤出造粒成合金材料。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1～2mi n。压力为10MPa。
实施例2：
按重量百分比将PVC 34％，CPE 32％，有机锡1.6％，环氧大豆油0.7％，复合润滑剂硬脂酸钙/PE蜡为0.4/0.6％，抗氧剂1010/168为0.2/0.7％，其它助剂1.8％置于高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入28％的PP，继续搅拌3～5分钟。
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，挤出造粒成合金材料。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2～3min。压力为10MPa。
实施例3：
按重量百分比将PVC 34％，CPE 35％，有机锡3％，环氧大豆油1.1％，复合润滑剂硬脂酸钙/PE蜡为0.3/0.7％，抗氧剂1010/168为0.3/0.6％，其它助剂1.0％置于高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入24％的PP，继续搅拌3～5分钟。
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，挤出造粒成合金材料。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：
按重量百分比将PVC 35％，CPE 37％，有机锡3％，环氧大豆油0.9％，复合润滑剂硬脂酸钙/PE蜡为0.2/0.8％，抗氧剂1010/168为0.4/0.5％，其它助剂0.3％置于高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入22％的PP，继续搅拌3～5分钟。
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，挤出造粒成合金材料。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2～3min。压力为10MPa。
实施例5：
按重量百分比将PVC 36％，CPE 39％，有机锡2％，环氧大豆油0.9％，复合润滑剂硬脂酸钙/PE蜡为0.2/0.8％，抗氧剂1010/168为0.3/0.6％，其它助剂0.2％置于高速混合机中于70℃下混合5～8分钟，冷却到室温加入20％的PP，继续搅拌3～5分钟。
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，挤出造粒成合金材料。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。
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；
热变形温度按ASTM D-648进行测试，试样尺寸(mm)：(128±2)×(12.45±0.2)×(3.1±0.2)，载荷为1.82MPa；
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1-5配方及材料性能见表1：
表1
Figure BDA0000145472740000071
PP/PVC/CPE三元合金具有三种组分单元的优异特性。PP热变形温度高，可在沸水环境中长期使用，赋予合金良好的耐热性。PVC本身具有良好阻燃性，赋予合金较高的阻燃级别。CPE提高了合金相容性的同时还赋予材料良好的低温韧性。因此PP/PVC/CPE合金在性能上取长补短，耐热高，低温韧性好，阻燃级别高。由上表可以看出，PP/PVC/CPE合金比PP树脂具有较高的阻燃级别，在以上实施例范围内，合金的阻燃都达到了UL94V0，合金具有高的强度和韧性，随着CPE含量的增加，合金的韧性逐步增加。合金的热变形温度高，远大于PVC的55-60℃。综合成本和性能的考虑，CPE的最佳添加量为32～37％。其中实施例3具有最好的性价比。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，可得到韧性和阻燃性能极佳的PP/PVC/CPE三元合金材料，可以满足办公用品、家用电器、汽车配件等各个领域中的使用要求。
以上对本发明所提供的一种PP/PVC/CPE合金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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种PP/PVC/CPE三元合金，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
聚丙烯        20-30％；
聚氯乙烯      30-40％；
氯化聚乙烯    30-40％；
热稳定剂      2-5％；
复合润滑剂    1-3％；
抗氧剂        0.2-0.6％；
其它助剂      2-4％。
2.根据权利要求1所述的PP/PVC/CPE三元合金，其特征在于，所述聚丙烯的熔融指数在230℃，2.16公斤的测试条件下为4～10g/10min。
3.根据权利要求1所述的PP/PVC/CPE三元合金，其特征在于，；所述聚氯乙烯是聚合度为700-800的低分子量聚氯乙烯。
4.根据权利要求1所述的PP/PVC/CPE三元合金，其特征在于，所述氯化聚乙烯氯的接枝率为35-36％。
5.根据权利要求1所述的PP/PVC/CPE三元合金，其特征在于，所述的热稳定剂为有机锡和环氧大豆油的复合体系。
6.根据权利要求5所述的PP/PVC/CPE三元合金，其特征在于，其中有机锡为甲基硫醇锡，锡含量≥19％；环氧大豆油的环氧值大于6.6％；有机锡与环氧大豆油的重量比为2∶1至4∶1。
7.根据权利要求1所述的PP/PVC/CPE三元合金，其特征在于，所述的复合润滑剂为内润滑和外润滑的复合体系，内润滑剂为硬脂酸钙，外润滑为PE蜡或OP蜡；所述抗氧剂为主副抗氧剂的复合体系，主抗氧剂为受阻酚类，辅助抗氧剂为亚磷酸酯类；所述的其它助剂为紫外光吸收剂和/或抗冲击改性剂。
8.一种权利要求1所述PP/PVC/CPE三元合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)按权利要求1所述的重量百分比称取原料；
b)将聚氯乙烯、氯化聚乙烯、热稳定剂、润滑剂、抗氧剂和其他助剂置于高速混合机中于65-75℃的温度下混合5～8分钟，冷却到室温加入聚丙烯，继续搅拌3～5分钟；
c)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1～3min，压力为10-20MPa。
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