CN103756179A - 一种用于制作高速公路用立柱的发泡塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制作高速公路用立柱的复合发泡塑料，其配方按重量份计算包括：PVC树酯100份、稳定剂3-5份、硬脂酸1-3份、轻质碳酸钙10-20份、增韧剂10-30份、塑化改性剂5-15份、发泡剂0.5-1份、荧光粉0.5-3份、着色剂0.5-3份、UV粉0.5-3份和光亮剂0.1-0.8份。所述复合发泡塑料的制备是将上述配方中的原料进行高混、冷混、挤出、发泡、急冷成型、检验、打包后入库。采用所述复合发泡塑料制备的高速公路用立柱抗冲击性能好、成本低，使用寿命长，而且车辆碰撞时具有良好的缓冲性，减少了人车二次伤害，同时环保无污染。

Description

一种用于制作高速公路用立柱的发泡塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于制作高速公路用立柱的发泡塑料及其制备方法。 
背景技术
高速公路用立柱一般是采用钢板冲压制成，钢板虽然硬度大，但不耐腐蚀，而且随着高速公路的快速发展，用钢量与日俱增，导致成本增高。因此近年来逐渐选用其他材料来替代钢材。
聚氯乙稀是世界上用途最广的塑料品种之一，具有阻燃、耐腐蚀、绝缘、耐磨损、价格低廉、原材料来源广泛等优良的综合性能，但在使用的过程中，PVC也暴露出加工性能不佳、缺口冲击强度低、热稳定性差、耐候性差等缺点大大限制了它在某些领域的使用。围绕上述因素，人们做了大量的工作，大部分集中通过采用添加稳定剂来改善聚氯乙烯材料的热敏性和热降解性，比如大量使用铅盐和金属皂类稳定剂来实现PVC材料的润滑性、光稳定性及耐候性的提升，但是由于这些稳定剂具有分散性差且易硫化污染，因此其使用受到逐渐受到限制。 
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种复合发泡材料，不仅具有高的强度和刚性，而且具有不易变形、耐磨、吸震、耐腐蚀及荧光和反光的效果，特别适用于制作高速公路用立柱来替代现有钢材立柱。 
所述发泡塑料的配方按重量份计算，包括：
聚氯乙烯（PVC）树酯100份、稳定剂3-5份、硬脂酸1-3份、轻质活性碳酸钙10-20份、增韧剂10-30份、塑化改性剂5-15份、发泡剂0.5-1份、荧光粉0.5-3份、着色剂0.5-3份、UV粉0.5-3份和光亮剂0.1-0.8份。
所述增韧剂选自甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS树酯）、邻苯二甲酸酯、丁苯橡胶和氯化聚乙烯（CPE）。
所述发泡剂为EHM204和/或EHM401。
所述塑化改性剂为苯乙烯-丙烯腈共聚物和丙烯酸酯树酯（ACR）的混合物，其中苯乙烯-丙烯腈共聚物与丙烯酸酯树酯（ACR）的重量比为3-1：1。
所述稳定剂是硬脂酸稀土与三碱式硫酸铅和/或二碱式硫酸铅和/或纳米碳酸钙组成的稀土复合稳定剂，其中三碱式硫酸铅和/或二碱式硫酸铅和/或纳米碳酸钙占稀土复合稳定剂总量的30-50wt%。
所述光亮剂选自石蜡、PE蜡或硬脂酸钙。
所述着色剂为白色、绿色、蓝色、红色、黄色的色料。
所述发泡塑料还可以进一步添加10-20份增强材料，所述增强材料选择玻璃纤维、碳纤维或钢纤维，通过添加增强材料，可以进一步提高所述复合发泡塑料的强度和耐磨性能，从而延长其使用寿命。
所述发泡塑料还可以进一步添加0.1-3份的抗氧剂，所述抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂1076。
本发明还提供一种所述发泡塑料的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 
a. 将所述复合发泡塑料的配方中的除发泡剂外的其它原料依次放入高速加热混合机中，在高速搅动下升温至95-105℃，然后加入发泡剂，再将温度升至110-120℃进行充分搅拌，得到均匀的胶体预混料；
b. 将得到的胶体预混料放料到冷却混合机中降温至40-45℃后，将冷却的胶体预混料导入塑料挤出机，控制挤出时加料段、熔融段、均化段以及反应段的温度依次设为125-135℃、145-155℃、155-165℃和165-175℃，模头温度为约160℃，口模温度为约170℃，螺杆转速为10-20r/min，挤出压力为10-15MPa，预混料在塑料挤出机中的停留时间为5-7s；
c.将挤出成型半成品急冷成型，然后将得到的产品检验、打包以及入库。
本发明的关键是控制挤出工艺的操作条件，因为挤出温度既影响物料发泡剂的分解速率和发气量，又影响物料熔体的塑化程度和熔体粘度大小。挤出温度太高，使得物料粘度降低，挤出物的离模膨胀增大，发泡体密度减小。因此要生产出的良好制品，就必须使物料在挤出发泡时粘度与膨胀体相适应。另外，挤出压力与螺杆转速对制品的密度有很大影响，挤出压力和螺杆转速决定熔体所受剪切力的大小，进而影响熔体粘度，而熔体粘度是制品密度的决定因素，本发明所述制备方法中将挤出温度控制在125-175℃范围内，而且四段依次设为125-135℃、145-155℃、155-165℃和165-175℃，模头温度为160℃，口模温度为170℃，螺杆转速为10-20r/min，挤出压力为10-15MPa，在此挤出条件下制备的复合发泡塑料表面光洁、泡孔均匀。
本发明所提供的改性的聚氯乙烯及其制备方法与现有的技术相比，具有如下优点和有益效果： 
1、本发明采用稀土类热稳定剂与其他无机热稳定剂复配的稀土复合稳定剂使用，可以保证在满足无毒高效的前提下，抑制聚氯乙烯树酯的分解，提升聚氯乙烯材料的热稳定性能和机械性能，降低产品的成本和毒性。 
 2、本发明采用EHM204和/或EHM401为发泡剂，不仅发泡率高，而且泡孔密度均匀，软硬度适合。
3、本发明降低了改进后的加工工艺，不仅有效降低了有毒稳定性，从而可以保证在满足高效的热稳定剂前提下，降低成本和毒性，有效地提升聚氯乙稀的物理力学性能。 
4、采用所述发泡塑料制备的高速公路用立柱抗冲击性能好、成本低，使用寿命长，而且车辆碰撞时具有良好的缓冲性，而且不易刮伤汽车，极大地减少了人车的二次伤害，同时该复合发泡塑料环保无污染，属于国家应积极推广的产品。
具体实施方式
实施例1
将PVC树酯100份、硬脂酸稀土2份、三碱式硫酸铅 0.5份、二碱式硫酸铅 0.5份、硬脂酸1份、轻质活性碳酸钙20份、MBS树酯30份、苯乙烯-丙烯腈共聚物10份、ACR5份、荧光粉0.5份、钛白粉0.5份、UV粉1份和PE蜡0.8份依次放入高速加热混合机GH-800中，在高速搅动下升温至100℃，然后加入发泡剂EHM204，再将温度升至115℃进行充分搅拌，得到均匀的胶体预混料；将得到的胶体预混料放料到冷却混合机LH-2500中降温至40℃后，将冷却的胶体预混料导入塑料挤出机SJ-65/132，控制挤出时加料段、熔融段、均化段以及反应段的温度依次设为130℃、150℃、160℃和170℃，模头温度为160℃，口模温度为170℃，螺杆转速为20r/min，挤出压力为10MPa，预混料在塑料挤出机中的停留时间为5s；.将挤出成型半成品急冷成型，然后将得到的复合发泡塑料产品检验、打包以及成品入库。
实施例2
将PVC树酯100份、硬脂酸稀土3份、纳米碳酸钙1份、硬脂酸1份、轻质活性碳酸钙10份、邻苯二甲酸酯10份、苯乙烯-丙烯腈共聚物5份、ACR 5份、荧光粉3份、酞菁绿3份、UV粉3份和石蜡0.5份依次放入高速加热混合机GH-800中，在高速搅动下升温至100℃，然后加入发泡剂EHM401，再将温度升至115℃进行充分搅拌，得到均匀的胶体预混料；将得到的胶体预混料放料到冷却混合机LH-2500中降温至40℃后，将冷却的胶体预混料导入塑料挤出机SJ-65/132，控制挤出时加料段、熔融段、均化段以及反应段的温度依次设为130℃、150℃、160℃和170℃，模头温度为约160℃，口模温度为约170℃，螺杆转速为10r/min，挤出压力为15MPa，预混料在塑料挤出机中的停留时间为6 s；.将挤出成型半成品急冷成型，然后将得到的产品检验、打包以及成品入库。
实施例3
将PVC树酯100份、硬脂酸稀土2份、三碱式硫酸铅 0.5份、二碱式硫酸铅 0.5份、硬脂酸1份、轻质活性碳酸钙20份、丁苯橡胶30份、苯乙烯-丙烯腈共聚物10份、ACR 5份、钢纤维 10份、荧光粉0.5份、氧化铁红0.5份、UV粉1份和光亮剂0.8份依次放入高速加热混合机GH-800中，在高速搅动下升温至100℃，然后加入发泡剂EHM204，再将温度升至115℃进行充分搅拌，得到均匀的胶体预混料；将得到的胶体预混料放料到冷却混合机LH-2500中降温至40℃后，将冷却的胶体预混料导入塑料挤出机SJ-65/132，控制挤出时加料段、熔融段、均化段以及反应段的温度依次设为130℃、150℃、160℃和170℃，模头温度为160℃，口模温度为170℃，螺杆转速为20r/min，挤出压力为10MPa，预混料在塑料挤出机中的停留时间为5s；.将挤出成型半成品急冷成型，然后将得到的产品检验、打包以及成品入库。
实施例4
将PVC树酯100份、硬脂酸稀土3份、纳米碳酸钙1份、硬脂酸1份、轻质活性碳酸钙10份、CPE 10份、苯乙烯-丙烯腈共聚物5份、ACR 5份、抗氧剂（1076） 3份、荧光粉3份、酞菁绿3份、UV粉3份和石蜡0.5份依次放入高速加热混合机GH-800中，在高速搅动下升温至100℃，然后加入发泡剂EHM401，再将温度升至115℃进行充分搅拌，得到均匀的胶体预混料；将得到的胶体预混料放料到冷却混合机LH-2500中降温至40℃后，将冷却的胶体预混料导入塑料挤出机SJ-65/132，控制挤出时加料段、熔融段、均化段以及反应段的温度依次设为130℃、150℃、160℃和170℃，模头温度为约160℃，口模温度为约170℃，螺杆转速为10r/min，挤出压力为15MPa，预混料在塑料挤出机中的停留时间为6 s；.将挤出成型半成品急冷成型，然后将得到的产品检验、打包以及成品入库。
经测定，本发明所述复合发泡塑料的拉伸强度≤90MPa，弯曲强度≥150Mpa，冲击强度≥5KJ/m2,维卡软化温度≥85℃，脆性温度≤-35℃，扁平试验无破裂，完全符合JT/T281-200和JTGD81-2006的标准，用该复合发泡塑料制备的高速公路用立柱经检验和现场实际应用都取得了很好的效果，不仅抗冲击性能好、成本低，使用寿命长，而且车辆碰撞时具有良好的缓冲性，减少了人车的二次伤害，同时环保无污染，属于国家应大力推广的替代钢材的产品。

Claims (9)

1.一种用于制作高速公路用立柱的复合发泡塑料，其特征在于所述复合发泡塑料的配方按重量份计算，包括：
聚氯乙烯（PVC）树酯100份、稳定剂3-5份、硬脂酸1-3份、轻质活性碳酸钙10-20份、增韧剂10-30份、塑化改性剂5-15份苯乙烯-丙烯腈共聚物5-10份、丙烯酸酯树酯（ACR）2-5份、发泡剂0.5-1份、荧光粉0.5-3份、着色剂0.5-3份、UV粉0.5-3份和光亮剂0.1-0.8份。
2.根据权利要求1所述用于制作高速公路用立柱的复合发泡塑料，其特征在于：所述增韧剂选自甲基丙烯酸甲脂-丁二烯-苯乙烯共聚物（MBS树酯）、邻苯二甲酸酯、丁苯橡胶和氯化聚乙烯（CPE）；而且所述发泡剂为EHM204和/或EHM401。
3.根据权利要求1所述用于制作高速公路用立柱的复合发泡塑料，其特征在于：所述塑化改性剂为苯乙烯-丙烯腈共聚物和丙烯酸酯树酯（ACR）的混合物，其中苯乙烯-丙烯腈共聚物与丙烯酸酯树酯（ACR）的重量比为3-1：1。
4.根据权利要求1或2所述用于制作高速公路用立柱的复合发泡塑料，其特征在于：所述稳定剂是硬脂酸稀土与三碱式硫酸铅和/或二碱式硫酸铅和/或纳米碳酸钙组成的稀土复合稳定剂，其中三碱式硫酸铅和/或二碱式硫酸铅和/或纳米碳酸钙占稀土复合稳定剂总量的30-50wt%。
5.根据权利要求1或2所述用于制作高速公路用立柱的复合发泡塑料，其特征在于：所述光亮剂为石蜡、PE蜡或硬脂酸钙。
6.根据权利要求1或2所述用于制作高速公路用立柱的复合发泡塑料，其特征在于所述着色剂为白色、绿色、蓝色、红色、黄色的色料。
7.根据权利要求1或2所述用于制作高速公路用立柱的复合发泡塑料，其特征在于所述复合发泡塑料还可以进一步添加10-20份增强材料，所述增强材料选择玻璃纤维、碳纤维或钢纤维。
8.根据权利要求1或2所述用于制作高速公路用立柱的复合发泡塑料，其特征在于所述复合发泡塑料还可以进一步添加0.1-3份的抗氧剂，所述抗氧剂选自抗氧剂1010或抗氧剂1076。
9.根据权利要求1-8任一所述复合发泡塑料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：a. 将所述复合发泡塑料的配方中的除发泡剂外的其它原料依次放入高速加热混合机中，在高速搅动下升温至95-105℃，然后加入发泡剂，再将温度升至110-120℃进行充分搅拌，得到均匀的胶体预混料；b. 将得到的胶体预混料放料到冷却混合机中降温至40-45℃后，将冷却的胶体预混料导入塑料挤出机，控制挤出时加料段、熔融段、均化段以及反应段的温度依次设为125-135℃、145-155℃、155-165℃和165-175℃，模头温度为约160℃，口模温度为约170℃，螺杆转速为10-20r/min，挤出压力为10-15MPa，预混料在塑料挤出机中的停留时间为5-7s；c.将挤出成型半成品急冷成型，然后将得到的产品检验、打包以及入库。
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