CN104212103A - 一种耐高温的pvc/abs/pmma合金材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，属于高分子材料技术领域。包括如下步骤：将PVC、ABS、PMMA、氟橡胶、白炭黑、邻苯二甲酸二辛酯、硬酯酸铝、层状硅薄岩粉末、陶土、硅微粉、氧化锌加入混合机中，升温，搅拌均匀，放料冷却；将所得的冷却料用双螺杆挤出造粒机，挤出，得颗粒A；将颗粒A与氯化聚乙烯弹性体和三聚异氰酸三烯丙酯在搅拌混合均匀；将混合物加入单螺杆挤出机，热熔挤出，即得。本发明提供的PVC合金材料在经过高温试验之后，仍具有较好的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚氯乙烯（PVC）由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。
聚氯乙烯是分子结构不对称的大分子（无定形结构）的热塑性树脂，其分子得链段的结合次序是按照“首尾”相接法。因为在线性大分子上有氯原子的存在，受到C-Cl键的偶极影响，聚氯乙烯的极性，硬度和刚性都相对较大。由于线性大分子链上氯原子的存在，破坏了结构的对称性，导致聚氯乙烯成为一种不含晶相的无定型晶体。PVC分子链中含有强极性的氯原子，分子间作用力大，这使得PVC制品的硬度，力学性能有所提高，并且有很有的阻燃性。PVC树脂含有聚合反应中残留的少量双键，支链和引发剂残基，加上两相邻碳原子之间含有氯原子和氢原子，这使得PVC容易脱落氯化氢，导致PVC在光和热的作用下易发生降解反应。由于氯原子的存在破坏了分子链的对称性，使得PVC的结晶能力下降，一般结晶度只有5~15%。
聚氯乙烯的性能：常规性能：纯聚氯乙烯是淡褐色（或白色），透明，坚韧的树脂，密度在1.4g/cm3。可以通过加入增塑剂的含量来调节，PVC制品的软硬度。纯PVC的吸水率和透气性都很小。力学性能：PVC具有较高的硬度和机械强度，并随分子量的提高而增大，随温度的升高而降低。加入含量不同的增塑剂也会影响其力学性能，随增塑剂的含量增加而下降。热学性能：PVC的热稳定性很差，加热至150 ℃很快则会分解出氯化氢，使之颜色变深，性能变差。具有很好的阻燃性，但在燃烧时会放出氯化氢和二噁英等有毒气体。电学性能：PVC的电性能受温度，频率，添加剂的品种影响较大，一般只适用于低压，低频的绝缘材料。
一般加入聚氯乙烯的配料，稳定剂：抑制或中和热加工时或使用时由于分解所放出的氯化氢。增塑剂：降低聚合物的软化温度，使制品可以在较低温度下加工。一般增塑剂含量在10份以下的称为硬质聚氯乙烯塑料；含量在10～30份左右称为半硬质聚氯乙烯塑料；含量在30份以上的为软质聚氯乙烯塑料。填料：对机械性能影响较小，但对电性能有害。着色剂：与树脂性能无影响。润滑剂：主要是减小熔体的摩擦力，便于成型加工。
但是，常规的PVC材料在高温下使用后，会出现机械性能下降的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：PVC材料在高温下使用后，会出现耐磨性能下降。对其制备方法进行了改进，提出了一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法。
技术方案：
一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，包括如下步骤：
第1步：按重量份计，将聚氯乙烯（PVC）140～180份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）10～12份、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）15～20份、氟橡胶4～6份、白炭黑15～20份、邻苯二甲酸二辛酯5～10份、硬酯酸铝4～6份、层状硅薄岩粉末6～12份、陶土8～14份、硅微粉3～6份、氧化锌6～10份加入混合机中，升温，搅拌均匀，放料冷却；
第2步：将第1步所得的冷却料用双螺杆挤出造粒机，挤出，得颗粒A；
第3步：将第2步得颗粒A与氯化聚乙烯弹性体5～10份和三聚异氰酸三烯丙酯4～6份在搅拌混合均匀；
第4步：将第3步得混合物加入单螺杆挤出机，热熔挤出，即得。
所述的第1步中，升温温度是70～90℃。
所述的第1步中，搅拌速度500～700rpm。
所述的第1步中，搅拌时间20～30min。
所述的硅微粉的颗粒大小为400目～600目。
所述的第2步中，挤出温度190～200℃。
所述的第3步中，搅拌速度是700～800rpm。
所述的第4步中，热熔挤出的温度是180～190℃。
优选地，氧化锌粉末是先由氢氧化钠溶液浸泡，再用丙烯酸树脂改性得到。
所述的第3步中还加入氨基甲基丙醇4～10Kg。
有益效果
本发明提供的PVC合金材料在经过高温试验之后，仍具有较好的耐磨性能。
具体实施方式
实施例1
一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，包括如下方法：
第1步：将PVC140Kg、ABS10Kg、PMMA15Kg、氟橡胶4Kg、白炭黑15Kg、邻苯二甲酸二辛酯5Kg、硬酯酸铝4Kg、层状硅薄岩粉末6Kg、陶土8Kg、硅微粉（400目～600目）3Kg、氧化锌6Kg加入混合机中，升温，升温温度是70℃，搅拌均匀，搅拌速度500rpm，搅拌时间20min，放料冷却；
第2步：将第1步所得的冷却料用双螺杆挤出造粒机，挤出，挤出温度190℃，得颗粒A；
第3步：将第2步得颗粒A与氯化聚乙烯弹性体5Kg和三聚异氰酸三烯丙酯4Kg在搅拌混合均匀，搅拌速度是700rpm；
第4步：将第3步得混合物加入单螺杆挤出机，热熔挤出，热熔挤出的温度是180℃，即得。
实施例2
一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，包括如下方法：
第1步：将PVC180Kg、ABS12Kg、PMMA20Kg、氟橡胶6Kg、白炭黑20Kg、邻苯二甲酸二辛酯10Kg、硬酯酸铝6Kg、层状硅薄岩粉末12Kg、陶土14Kg、硅微粉（400目～600目）6Kg、氧化锌10Kg加入混合机中，升温，升温温度是90℃，搅拌均匀，搅拌速度700rpm，搅拌时间30min，放料冷却；
第2步：将第1步所得的冷却料用双螺杆挤出造粒机，挤出，挤出温度200℃，得颗粒A；
第3步：将第2步得颗粒A与氯化聚乙烯弹性体10Kg和三聚异氰酸三烯丙酯6Kg在搅拌混合均匀，搅拌速度是800rpm；
第4步：将第3步得混合物加入单螺杆挤出机，热熔挤出，热熔挤出的温度是190℃，即得。
实施例3
一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，包括如下方法：
第1步：将PVC160Kg、ABS11Kg、PMMA17Kg、氟橡胶5Kg、白炭黑17Kg、邻苯二甲酸二辛酯7Kg、硬酯酸铝5Kg、层状硅薄岩粉末8Kg、陶土12Kg、硅微粉（400目～600目）5Kg、氧化锌7Kg加入混合机中，升温，升温温度是80℃，搅拌均匀，搅拌速度600rpm，搅拌时间25min，放料冷却；
第2步：将第1步所得的冷却料用双螺杆挤出造粒机，挤出，挤出温度195℃，得颗粒A；
第3步：将第2步得颗粒A与氯化聚乙烯弹性体7Kg和三聚异氰酸三烯丙酯5Kg在搅拌混合均匀，搅拌速度是750rpm；
第4步：将第3步得混合物加入单螺杆挤出机，热熔挤出，热熔挤出的温度是185℃，即得。
实施例4
与实施例3的区别在于：氧化锌是经过丙烯酸树脂改性的，预处理的步骤是：将氧化锌粉末置于5倍重量的10wt%的80℃的氢氧化钠溶液浸泡2 小时，取出后脱水，置于40℃的丙烯酸树脂中，保持1小时，取出后用30vol.%的乙醇水溶液清净后烘干。
一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，包括如下方法：
第1步：将PVC160Kg、ABS11Kg、PMMA17Kg、氟橡胶5Kg、白炭黑17Kg、邻苯二甲酸二辛酯7Kg、硬酯酸铝5Kg、层状硅薄岩粉末8Kg、陶土12Kg、硅微粉（400目～600目）5Kg、丙烯酸树脂改性的氧化锌7Kg加入混合机中，升温，升温温度是80℃，搅拌均匀，搅拌速度600rpm，搅拌时间25min，放料冷却；
第2步：将第1步所得的冷却料用双螺杆挤出造粒机，挤出，挤出温度195℃，得颗粒A；
第3步：将第2步得颗粒A与氯化聚乙烯弹性体7Kg和三聚异氰酸三烯丙酯5Kg在搅拌混合均匀，搅拌速度是750rpm；
第4步：将第3步得混合物加入单螺杆挤出机，热熔挤出，热熔挤出的温度是185℃，即得。
实施例5
与实施例4的区别在于：第3步还加入氨基甲基丙醇6Kg。
一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，包括如下方法：
第1步：将PVC160Kg、ABS11Kg、PMMA17Kg、氟橡胶5Kg、白炭黑17Kg、邻苯二甲酸二辛酯7Kg、硬酯酸铝5Kg、层状硅薄岩粉末8Kg、陶土12Kg、硅微粉（400目～600目）5Kg、丙烯酸树脂改性的氧化锌7Kg加入混合机中，升温，升温温度是80℃，搅拌均匀，搅拌速度600rpm，搅拌时间25min，放料冷却；
第2步：将第1步所得的冷却料用双螺杆挤出造粒机，挤出，挤出温度195℃，得颗粒A；
第3步：将第2步得颗粒A与氯化聚乙烯弹性体7Kg和三聚异氰酸三烯丙酯5Kg以及氨基甲基丙醇6Kg在搅拌混合均匀，搅拌速度是750rpm；
第4步：将第3步得混合物加入单螺杆挤出机，热熔挤出，热熔挤出的温度是185℃，即得。
性能试验
将上述实施例制得的木塑材料进行摩擦性能、机械性能试验。
表1 实施例1～实施例5性能测试数据
从表中可以看出，本发明提供的复合材料力学性能好，拉伸强度在14 Mpa以上，拉伸断长率在200%以上。实施例4中通过对氧化锌进行改性，可以提高其与材料之间的相容性能 ，使磨损率进一步地降低，另外在实施例5中通过加入氨基甲基丙醇，使氧化锌与材料之间的相容性进一步地提高，使摩擦损耗进一步地降低。
将上述的合金材料在150℃保持10天之后，重复进行磨损率试验，结果如表2 ：
表2 实施例1～实施例5高温破坏后性能测试数据
从表中可以看出，本发明提供的摩擦在高温破坏之后，未出现明显的磨损率下降的情况，而且实施例4和5中通过对氧化锌改性之后，可以保持磨损性能。
Claims (10)
1.一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步：按重量份计，将聚氯乙烯140～180份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10～12份、聚甲基丙烯酸甲酯15～20份、氟橡胶4～6份、白炭黑15～20份、邻苯二甲酸二辛酯5～10份、硬酯酸铝4～6份、层状硅薄岩粉末6～12份、陶土8～14份、硅微粉3～6份、氧化锌6～10份加入混合机中，升温，搅拌均匀，放料冷却；第2步：将第1步所得的冷却料用双螺杆挤出造粒机，挤出，得颗粒A；第3步：将第2步得颗粒A与氯化聚乙烯弹性体5～10份和三聚异氰酸三烯丙酯4～6份在搅拌混合均匀；第4步：将第3步得混合物加入单螺杆挤出机，热熔挤出，即得。
2.根据权利要求1所述的耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，升温温度是70～90℃。
3.根据权利要求1所述的耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，搅拌速度500～700rpm。
4.根据权利要求1所述的耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，搅拌时间20～30min。
5.根据权利要求1所述的耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于：所述的硅微粉的颗粒大小为400目～600目。
6.根据权利要求1所述的耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于：所述的第2步中，挤出温度190～200℃。
7.根据权利要求1所述的耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于：所述的第3步中，搅拌速度是700～800rpm。
8.根据权利要求1所述的耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于：所述的第4步中，热熔挤出的温度是180～190℃。
9.根据权利要求1所述的耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于：氧化锌粉末是先由氢氧化钠溶液浸泡，再用丙烯酸树脂改性得到。
10.根据权利要求9所述的耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法，其特征在于：所述的第3步中还加入氨基甲基丙醇4～10Kg。
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