CN102786757A - 改善氯化聚氯乙烯性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善氯化聚氯乙烯性能的方法，包括在氯化聚氯乙烯树脂加工过程中，加入经过表面处理的气相法白炭黑的步骤。本发明的有益效果是：在确保CPVC的其他性能的情况下，提高了CPVC混料的拉伸强度、断裂伸长率、拉伸模量和缺口冲击强度等物理性能，同时提高了CPVC混料的稳定性。

Description

改善氯化聚氯乙烯性能的方法

技术领域

本发明公开了一种新的改善氯化聚氯乙烯性能的方法，具体涉及用于氯化聚氯乙烯加工的补强填料。

氯化聚氯乙烯（CPVC）树脂是由PVC树脂氯化而成，其含氯量最高可达73.2％，一般为63～68%。由于在氯乙烯链中引入了氯，故随着氯含量的增加，使树脂分子间的作用力增强，从而提高了树脂的软化温度和机械性能，氯化聚氯乙烯的玻璃化温度①比通用聚氯乙烯的玻璃化温度高50℃左右，软化点也比聚氯乙烯高，可在100℃左右长期使用。并且随着氯化度的提高，软化点及耐热性也随之上升。由于CPVC在耐热性、耐蚀性、耐老化性及阻燃自熄性方面远优于PVC树脂，其应用范围要广泛得多。

氯化聚氯乙烯（CPVC）具有抗腐蚀、耐老化、难燃、电性能良好等特点。CPVC硬制品可在接近100℃的温度下长期使用，而且在较高温度下，仍具有很好的耐酸、耐碱、耐化学药品性能，并能保持良好的机械性能，综合性能远远好于PVC和其它树脂，可充分满足化工生产中对设备及管道等的特殊要求。由于CPVC不受自来水中余氯影响，不会出现裂痕和崩漏，还非常适用于民用冷热水管系统，世界主要发达国家和地区已建立完整的CPVC应用体系。国内CPVC树脂消费近年来呈现增长势头，尤其是建筑、化工行业，已成为CPVC树脂的主要用户，其发展态势将对我国CPVC树脂的生产发展产生重大影响。

CPVC制品主要用于化工及建筑业，大量代替木材和钢材，制成门窗、管道、板材、墙饰等，除了寿命长、维护费用低外，还有良好的阻燃自熄性，特别适用于一些对温度及消防有特殊要求的场合，其发展前景十分广阔。目前我国CPVC的应用尚处于开发阶段，并在以下领域中显示出明显的应用优势：油田原油集输用管材，化工用耐温、耐腐蚀管道、管件、板材及片材，热水、温水用给排水管道，有严格消防要求的场合用材料，高压、超高压电力输送电缆护管。

然而，氯化聚氯乙烯虽然有着极为优越的性能，但由于树脂中氯含量较高，加工性能严重恶化。为了提高加工性能，人们常常在氯化聚氯乙烯树脂中大量添加润滑剂和加工助剂，但这也又严重影响最终成品的物理性能。

另一方面，为了维持氯化聚氯乙烯本身的性能，加工过程中添加的填充剂也受到严重限制。如果加入填充剂过多，其物理性能，尤其是冲击强度会下降很多。因此，如何找到一种既可以增强氯化聚氯乙烯树脂的性能，又能够降低成本的填充剂，这便是现在的当务之急。

发明内容

本发明解决的技术问题是公开一种改善氯化聚氯乙烯性能的方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

所述的改善氯化聚氯乙烯物理性能的方法，包括在氯化聚氯乙烯树脂加工过程中，加入经过表面处理的气相法白炭黑的步骤；

以100重量份氯化聚氯乙烯树脂计，所述经过表面处理的气相法白炭黑的加入重量为5-10份，优选4-6份；

所述经过表面处理的气相法白炭黑的比表面积为100-400m²/g，优选的200-300m²/g，特别优选195～205(m²/g)，最优选200(m²/g)；

所述经过表面处理的气相法白炭黑的制备方法，包括如下步骤：

将气相法白炭黑、改性剂和溶剂混合后在130～140℃改性处理0.5～2hr，然后减压脱除溶剂，即可获得经过表面处理的气相法白炭黑；

气相法白炭黑∶改性剂∶溶剂＝6～10∶2～4∶100，重量比；

所述溶剂为二甲苯；

所述改性剂为六甲基二硅烷；

该白炭黑的比表面积为200(m²/g)，为一种疏水型的气相白炭黑；

本发明所述的加工过程，是将氯化聚氯乙烯树脂、经过表面处理的气相法白炭黑和其他助剂共混即可。经过表面处理的气相法白炭黑作为一种补强填料，并不对其他助剂的性能产生太大影响。

一般而言，经过表面处理的气相法白炭黑可与除抗冲改性剂之外的其他助剂一同加入到树脂中。

由于气相法白炭黑是由卤硅烷先经水解再缩聚而得到，因此还残留有许多硅羟基(Si-OH)在二氧化硅表面以及聚集体内部，残留在聚集体内部的硅羟基对产品的性能影响不大，表面的硅羟基活性比较高，对产品的性能影响比较大。因此，本发明在使用白炭黑作为补强填料之前，对其先进行表面处理。

本发明的有益效果是：

在确保CPVC的其他性能的情况下，提高了CPVC混料的拉伸强度、断裂伸长率、拉伸模量和缺口冲击强度等物理性能，同时提高了CPVC混料的稳定性。

具体实施方式

以下通过实施例和比较例来加以进一步的描述。不过，本发明的应用范围并不仅限于以下实施例。

所述的加工性能是这样测试的：将含有CPVC的混料经双辊开炼机开炼后（混料配方基本体系必须相同），之后再放入平板硫化机压制成板，按测试标准制样，考察样品的拉伸强度和抗冲性。

拉伸强度、断裂伸长率和定伸强度的测定：参照GB/T528-1998用万能拉力机测试，哑铃状试样，夹距25.0±1.0mm，硬质材料拉伸速度50mm/min，软质材料拉伸速度500mm/min；缺口冲击强度按GB/T1043—93标准测试。

CPVC混料的测试配方见表1、表2，均为重量份。

其中：

有机锡稳定剂的化学名称为硫醇甲基锡，采用无锡巨旺塑化有限公司牌号为181的产品。

石蜡，熔点为47-62℃；

聚乙烯蜡，熔点为92℃；

加工改性剂的化学名称为聚甲基丙烯酸酯，可采用苏州安利公司牌号为ACR401的产品；

抗冲改性剂的化学名称为丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物，可采用Kaneka公司牌号为B522的MBS产品；

CPVC混料的具体制备方法如下：

在氯化聚氯乙烯树脂中加入有机锡稳定剂、气相法白炭黑、以及除了抗冲改性剂外的其它助剂，在热混机中进行混合，温度升至90℃左右，加入抗冲改性剂共混至130℃后，放入冷却混合机中进行冷却，冷却至35℃以下，出料。

经过表面处理的气相法白炭黑的制备方法，包括如下步骤：

将气相法白炭黑、改性剂和溶剂混合后在120℃改性处理1hr，然后减压脱除溶剂，即可获得经过表面处理的气相法白炭黑；

气相法白炭黑∶改性剂∶溶剂＝8∶3∶100，重量比；

所述溶剂为二甲苯

所述改性剂选自六甲基二硅胺，获得的经过表面处理的气相法白炭黑的比表面积为200(m²/g)；

同时，气相法白炭黑除了选择已经经过湿法表面改性的200(m²/g)的气相法白炭黑，还选取了比表面积为100(m²/g)和400(m²/g)的两种白炭黑，以及未经过表面改性的气相法白炭黑作为比较。还比较了不同白炭黑份数对物料性能的影响。

表1

表2

从表1中可以看出，对比实施例1和比较例2，3，当采用比表面积为200(m²/g)的气相法白炭黑时，CPVC混料物理性能最佳；同时，对比实施例1和比较例2，3，4，未经过湿表面处理的白炭黑的性能相对较差。

从表2中可以看出，对比实施例2，3，4，5，当气相法白炭黑的加入量为3份时，CPVC混料物理性能较差，稳定性无法达到要求；当气相法白炭黑的加入量达到5份时，CPVC混料物理性能最佳，稳定性达到要求；而继续增加白炭黑的用量，CPVC混料的物理性能和稳定性都没有提升。

Claims (8)

1.改善氯化聚氯乙烯性能的方法，其特征在于，包括在氯化聚氯乙烯树脂加工过程中，加入经过表面处理的气相法白炭黑的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以100重量份氯化聚氯乙烯树脂计，所述经过表面处理的气相法白炭黑的加入重量为5-10份。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以100重量份氯化聚氯乙烯树脂计，所述经过表面处理的气相法白炭黑的加入重量为4-6份。

4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述经过表面处理的气相法白炭黑的比表面积为100-400m²/g。

5.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述经过表面处理的气相法白炭黑的比表面积为150-300m²/g。

6.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述经过表面处理的气相法白炭黑的比表面积为195～205(m²/g)。

7.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述经过表面处理的气相法白炭黑的比表面积为200(m²/g)。

8.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述经过表面处理的气相法白炭黑的制备方法，包括如下步骤：

将气相法白炭黑、改性剂和溶剂混合后在130～140℃改性处理0.5～2hr，然后减压脱除溶剂，即可获得经过表面处理的气相法白炭黑；

气相法白炭黑∶改性剂∶溶剂＝6～10∶2～4∶100，重量比；

所述溶剂为二甲苯；所述改性剂为六甲基二硅烷。