CN104774400B - 低压缩永久变形的pvc粒料组合物及其制备方法和用途 - Google Patents

低压缩永久变形的pvc粒料组合物及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

提供一种低压缩永久变形的PVC粒料组合物及其制备方法和用途，该组合物包含PVC树脂、弹性改性剂全交联型粉末丁腈橡胶P35、增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯与环氧大豆油、Ca/Zn复合热稳定剂、胶化助剂丙烯酸酯类共聚物、外润滑剂聚乙烯蜡、内润滑剂硬脂酸丁酯，还配以抗菌剂和耐候剂；大大提升了其制成品的耐久性和使用寿命，尤其适用于制作有高弹性回复要求的汽车车窗密封条或建筑物门窗密封条。

Description

低压缩永久变形的PVC粒料组合物及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种PVC粒料组合物(或称其为PVC弹性体材料)，尤其是一种低压缩永久变形的PVC粒料组合物；还及涉及其制备方法和具体用途；属于高分子化合物的组合物技术领域。
背景技术
PVC是聚氯乙烯改性料的英文缩写，PVC价格便宜，原料丰富，加工简便，在汽车，建筑，家电，线缆等行业有广泛的应用。是目前世界上产量最大的塑料产品之一。PVC弹性材料主要是通过一些配方组合和生产工艺技术，达到降低PVC改性材料的压缩永久变形的目的，进而提高用PVC弹性料制成品形变回复功能。
普通PVC弹性体材料的弹性较差，其制成品在高温的使用条件下(70℃-80℃)，其弹性的回复性能尤其差。长久的使用后，往往会产生永久性的变形，不能完全回复到原来的状态。这样其制成品的某些功能就受到影响，如由其制成的汽车密封条的密封性就会变差，在高端汽车上的应用会受到限制。衡量PVC弹性好坏的技术指标是其制成品的压缩永久变形指标，普通PVC弹性体材料其制成品的压缩永久变形在65％～75％之间，也就是说在规定的试验条件下，只能弹性回复25％～35％。与高弹性EPDM橡胶制成品的压缩永久变形30％～40％比较(60％～70％可以回复)，PVC是比较差的弹性材料。
PVC弹性体材料是制造汽车车窗密封条的主要原材料之一，有些汽车主机厂对车窗密封条的密封性要求很高，通常以压缩永久变形的指标来衡量，按照国际标准ISO 815/A来检测。为了保证汽车密封条的密封功能，在经过夏季的高温条件后，要求PVC弹性材料的能够尽可能的回复到原始状态，即压缩永久变形尽可能的小。目前汽车主机厂的要求是PVC弹性材料压缩永久变形(70℃/22小时条件下)≤50％，这样能够保证密封条使用过程的恢复力，车窗密封条的LIP(凸起唇片)能够紧贴在玻璃上。市场上普通的PVC弹性体材料不能满足特殊汽车主机厂的要求，其压缩永久变形65％-75％(70℃/22小时条件下)，在使用过程中，LIP与玻璃的贴合力会不足，丧失密封功能。虽然有些进口PVC能够达到要求，但是价格高，采购周期长。
此外，目前市场上普通的PVC弹性体材料的抗菌防霉性能及耐候性能较差，其制成品在潮湿的环境下容易长菌发霉，长期光照容易老化等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，提供一种低压缩永久变形的PVC粒 料组合物，同时提供具备良好耐候性与抗菌防霉性能的低压缩永久变形的PVC粒料组合物；并进一步提供其制备方法和具体用途。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种低压缩永久变形的PVC粒料组合物，其特征在于，所述组合物包含如下组分，且以每100重量份PVC为基准与其它组分的重量份配比为：
所述PVC树脂为聚合度1800-2200的PVC树脂，所述弹性改性剂为全交联型粉末丁腈橡胶P35，所述增塑剂一为邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)，增塑剂二为环氧大豆油(ESO)，所述热稳定剂为Ca/Zn复合热稳定剂，所述胶化助剂为丙烯酸酯类共聚物，所述外润滑剂为聚乙烯蜡，所述内润滑剂为硬脂酸丁酯。
以下各项组合物配比方案分别为以上方案的进一步方案；进而提供一种具有耐久抗菌防霉性能和/或耐候性的低压缩永久变形的PVC粒料组合物。
所述组合物中同样以每100重量份PVC为基准还包含重量份配比为0.5-1的紫外光吸收剂；提高产品的耐候性，延长产品寿命。
所述组合物中同样以每100重量份PVC为基准还包含重量份配比为0.6-1.5的有机类抗菌剂酞酸异二癸酯；优先选用有机类抗菌剂酞酸异二癸酯Macropel-5didp的牌号，耐久性好，防止PVC粒料组合物制成品在潮湿的环境下长菌发霉。
所述组合物中同样以每100重量份PVC为基准还包含重量份配比为0.6-1的受阻酚类抗氧剂，防止PVC组合物及其制成品在热加工环境下的氧化变色。
所述组合物中同样以每100重量份PVC为基准，还同时包含重量份配比为0.5-1的紫外光吸收剂、0.6-1.5的有机类抗菌剂酞酸异二癸酯、及0.6-1的受阻酚类抗氧剂。
所述胶化助剂选用牌号为ARC-P551的甲基丙烯酸酯共聚物，所述紫外光吸收剂选用牌号为UV-531的紫外光吸收剂，所述抗菌剂选用牌号为Micropel-5didp的有机类抗菌剂酞酸异二癸酯，所述抗氧剂选用牌号为Irganox 1076的受阻酚类抗氧剂。
所述组合物中同样以每100重量份PVC为基准还包含重量份配比为0.6-1的碳黑，并 且优先选用卡博特800炭黑；汽车密封条一般都是黑色，加入炭黑是为了PVC着色，同时增加了抗UV的性能。当然，也可以根据需要配置其他颜色。
所述的PVC粒料组合物，其各组分以每100重量份PVC为基准与其它组分的重量份配比为：
另外还包含如下组分，且以每100重量份PVC为基准的重量份配比为：
一种制备权利要求以上所述低压缩永久变形的PVC粒料组合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、按重量配比计算出各组分所需重量，按计算所得称取各组分物料；
b、将除全交联型粉末丁腈橡胶以外的各组分物质放入高速混合机内，开机进行高速混合，混合机的速度设定为800-1000转/分，当机内料温达到120-130℃时，停机；
c、将高速混合机内的热料转移到冷混合机内，开机进行冷却混合，混合速度选择20-30转/分，使物料的温度降低至45℃以下，然后加入粉末丁腈橡胶P35，混合至均匀为止；
d、使用KP系列双阶式螺杆挤出机组实施挤出造粒，该挤出机组从进料口到挤出模具口的挤出段包括双螺杆段与单螺杆段；将均匀冷却的混合物料放入该挤出机组的料斗，应用失重式计量称，根据挤出机的螺杆直径大小，定量喂入挤出机的料斗；选择挤出机组的双螺杆直径50-63mm，长径比24-36，螺杆转速为100-130转/分，选择挤出机组的单螺杆直径100-150mm，长径比7-10，螺杆转速为10-25转/分；双螺杆段从其进料口至出料口共分为6个分段，各分段温度依次控制在100-110℃、105-115℃、115-125℃、115-125℃、120-130℃、120-130℃，单螺杆段从其进料口至出料口共分为4个分段，各分段温度依次 控制在110-120℃、120-130℃、120-130℃、125-135℃；
e、连续挤出的物料经在线切粒后，通过冷却风机进行冷却，控制粒料的长度为3-4mm；
f、将冷却后的粒料进行称重包装。
以上所述的低压缩永久变形的PVC粒料组合物用于制造汽车车窗密封条；也可以用于制造建筑物门窗密封条。
本发明针对现有的PVC改性料在高温的使用环境下，其弹性回复差，压缩永久变形偏大的缺点，通过PVC改性技术，选择合适的弹性改性剂，应用全交联型的粉末丁腈橡胶作为改性剂，利用交联型丁腈橡胶的出色低压缩永久变形特性和与PVC有很好的相容性，辅以环保型的增塑剂和其他添加剂，来达到降低高温下压缩永久变形的目的；另外，本发明PVC粒料组合物的进一步方案配以抗菌剂和耐候剂，大大提升了其制成品的耐久性和使用寿命，尤其适用于制作有高弹性回复要求的汽车车窗密封条或建筑物门窗密封条。
应用本发明制造的PVC改性材料。根据国际标准ISO815/A的测试方法检测，检测条件是70℃/22小时，其压缩永久变形值可控制在45-55％之间，按用户的需要来调整。而普通PVC的压缩永久变形，在同样的条件下检测，其值在65-75％之间，无法满足高端产品的需要。
附图说明
图1为本发明低压缩永久变形的PVC粒料组合物制备工艺流程示意图。
图2为KP系列双阶式螺杆挤出机组挤出制备本发明PVC粒料组合物时机内双螺杆段与单螺杆段各区域温度分布示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
表1
项目 试验方法/标准 指标
硬度(15s) ASTMD2240 65-/+5A
拉伸强度 ASTMD412 A 8MPa以上
延伸率 ASTMD412 A 250％以上
密度 ASTMD792 1.24-1.30
耐候性(2500kj/m2) SAEJ1960 ΔE≤3
压缩永久变形 GB/T5564-1994 ≤50％
耐寒性(-30℃) GM9329P 180度对折不裂开
抗混合霉菌试验 GM9328P 区域抑制和无菌生长
压缩永久变形＝(H0-H2)/(H0-H1)％
其中H0：样品原始高度；H1：样品加压压缩后的高度；H2：试验后，卸压后的样品高度。
表1为国际汽车行业通常对低压缩永久变形的PVC粒料组合物性能指标要求，PVC粒料组合物的主要性能指标达到上述要求，即能够满足国际汽车行业通常对低压缩永久变形 的PVC粒料组合物的性能要求。
实施例一
本实施例中的低压缩永久变形的PVC粒料组合物，包含如下组分，且以每100重量份PVC为基准与其他的重量份配合比为：
另外还包含如下组分，且以每100重量份PVC为基准的重量份配比为：
其制备工艺参见图1，其具体步骤为：
a、按重量配比计算出各组分所需重量，按计算所得称取各组分物料；
b、将除粉末丁腈橡胶以外的各组分物质放入高速混合机内，开机进行高速混合，混合机的速度设定为800-1000转/分，当机内料温达到120-130℃时，停机；
c、将高速混合机内的热料转移到冷混合机内，开机进行冷却混合，混合速度选择20-30转/分，使物料的温度降低至45℃以下，然后加入粉末丁腈橡胶P35，混合至均匀为止；
d、使用KP系列双阶式螺杆挤出机组实施挤出造粒，该挤出机组从进料口到挤出模具口的挤出段包括双螺杆段与单螺杆段；混合物料的混合、塑化等主要工作在双螺杆段完成，单螺杆段主要是成形；将均匀冷却的混合物料放入该挤出机组的料斗，应用失重式计量称，根据挤出机的螺杆直径大小，定量喂入挤出机的料斗；选择挤出机组的双螺杆直径50-63mm，长径比24-36，螺杆转速为100-130转/分，选择挤出机组的单螺杆直径100-150mm，长径比7-10，螺杆转速为10-25转/分；双螺杆段从其进料口至出料口共分为6个分段，各分段温度依次控制在100-110℃、105-115℃、115-125℃、115-125℃、120-130℃、120-130℃，单螺杆段从其进料口至出料口共分为4个分段，各分段温度依次控制在 110-120℃、120-130℃、120-130℃、125-135℃；
e、连续挤出的物料经在线切粒后，通过冷却风机进行冷却，控制粒料的长度为3-4mm；
f、将冷却后的粒料进行称重包装。
由此制得的低压缩永久变形的PVC粒料组合物，其主要性能指标检测结果如表2所列，其中压缩永久变形为45％，明显超过汽车行业对低压缩永久变形指标要求≤50％；其他物理性能也均满足性能指标，制造成本适中，加工性好，性能价格比最佳；另外，耐候性、耐寒性均较佳；抗菌防霉性能尤其佳。本实施例所制得的PVC粒料组合物尤其适合于制作高弹性回复要求的汽车车窗密封条；也可以用于建筑物门窗密封条。
表2
至于粉末丁腈橡胶不放入高速混合机进行高速混合，是由于粉末丁腈橡胶遇热会自行粘结在一起而难以分散与其他组分均匀混合。
美国特洛伊(TROY)化工公司生产的Macropel系列塑胶用抗菌剂，能长期有效保护塑胶制品不受有害细菌，真菌，藻类及其它有机微生物的侵蚀，从而保持原有的物理性能及优美的外观。经过长期试验，该美国公司生产的抗菌剂Macropel-5didp，尤其适用于本发明PVC粒料组合物。用本发明PVC粒料组合物的制成的汽车车窗密封条抗菌防霉性能好寿命长，能长期不受有害细菌，真菌，藻类及其它有机微生物的侵蚀；长期使用，即使经常处于潮湿气候环境，也不会明显生菌发霉；并且，相比价格较高的银离子型抗菌剂，其价格适中，性价比较高。
实施例二
本实施例中的低压缩永久变形的PVC粒料组合物，包含如下组分，且以每100重量份PVC为基准与其他的重量份配合比为：
另外还包含如下组分，且以每100重量份PVC为基准的重量份配比为：
其制备方法参照实施例一。
经过测试其包含压缩永久变形在内的的各项主要性能指标也能够达到表1所列的要求。由于本实施例对弹性改性剂粉末丁腈橡胶P35增加了添加量，同时降低了增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯和环氧大豆油的含量，目的是保证PVC改性粒料的硬度保持基本不变，本实施例的优点是压缩永久变形性能比实施例一更加优异。由于本实施例中的弹性改性剂粉末丁腈橡胶P35含量高，成本比实施例一高，同时加工性比实施例一要差些。
本实施例所制得的PVC粒料组合物尤其适合于制作高弹性回复要求更高的汽车车窗密封条或建筑物门窗密封条。
实施例三
本实施例中的低压缩永久变形的PVC粒料组合物，包含如下组分，且以每100重量份PVC为基准与其他的重量份配合比为：
另外还包含如下组分，且以每100重量份PVC为基准的重量份配比为：
其制备方法参照实施例一。
经过测试其包含压缩永久变形在内的的各项主要性能指标也能够达到表1所列的要求。由于本实施例对弹性改性剂粉末丁腈橡胶P35减少了添加量，同时增加了增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯和环氧大豆油的含量，目的是在减少弹性改性剂的同时保证PVC改性粒料的硬度保持基本不变；本实施例的优点是用料成本相对较低。由于本实施例中的弹性改性剂粉末丁腈橡胶P35含量较少，其压缩永久变形的指标比实施例差一些，加工性更好，但也能达标。
本实施例所制得的PVC粒料组合物同样适合于制作高弹性回复要求的汽车车窗密封条或建筑物门窗密封条。

Claims (2)

1.一种低压缩永久变形的PVC粒料组合物，其特征在于，所述的低压缩永久变形的PVC粒料组合物用于制造汽车车窗密封条或用于制造建筑物门窗密封条，所述PVC粒料组合物由以下重量份的原料制成：PVC树脂：100，弹性改性剂：50-70，增塑剂一：42-52，增塑剂二：6-9，热稳定剂：3-6，胶化助剂：3-4，外润滑剂：0.6-1，内润滑剂：0.6-1，紫外光吸收剂：0.5-1，有机类抗菌剂酞酸二异癸酯：0.6-1.5，受阻酚类抗氧剂：0.6-1，卡博特800炭黑0.6-1；
所述PVC树脂为聚合度1800-2200的PVC树脂，所述弹性改性剂为全交联型粉末丁腈橡胶P35，所述增塑剂一为邻苯二甲酸二异壬酯，增塑剂二为环氧大豆油，所述热稳定剂为Ca/Zn复合热稳定剂，所述胶化助剂为丙烯酸酯类共聚物，所述外润滑剂为聚乙烯蜡，所述内润滑剂为硬脂酸丁酯；
所述的低压缩永久变形的PVC粒料组合物的制备方法，包括如下步骤：
a、按重量配比计算出各组分所需重量，按计算所得称取各组分物料；
b、将除粉末丁腈橡胶以外的各组分物质放入高速混合机内，开机进行高速混合，混合机的速度设定为800-1000转/分，当机内料温达到120-130℃时，停机；
c、将高速混合机内的热料转移到冷混合机内，开机进行冷却混合，混合速度选择20-30转/分，使物料的温度降低至45℃以下，然后加入全交联型粉末丁腈橡胶P35，混合至均匀为止；
d、使用KP系列双阶式螺杆挤出机组实施挤出造粒，该挤出机组从进料口到挤出模具口的挤出段包括双螺杆段与单螺杆段；将均匀冷却的混合物料放入该挤出机组的料斗，应用失重式计量称，根据挤出机的螺杆直径大小，定量喂入挤出机的料斗；选择挤出机组的双螺杆直径50-63mm，长径比24-36，螺杆转速为100-130转/分，选择挤出机组的单螺杆直径100-150mm，长径比7-10，螺杆转速为10-25转/分；双螺杆段从其进料口至出料口共分为6个分段，各分段温度依次控制在100-110℃、105-115℃、115-125℃、115-125℃、120-130℃、120-130℃，单螺杆段从其进料口至出料口共分为4个分段，各分段温度依次控制在110-120℃、120-130℃、120-130℃、125-135℃；
e、连续挤出的物料经经在线切粒后，通过冷却风机进行冷却，控制粒料的长度为3-4mm；
f、将冷却后的粒料进行称重包装。
2.如权利要求1所述的PVC粒料组合物，其特征在于，所述胶化助剂选用牌号为ACR-P551的甲基丙烯酸酯共聚物，所述紫外光吸收剂选用牌号为UV-531的紫外光吸收剂，所述抗菌剂选用牌号为Micropel-5didp的有机类抗菌剂酞酸二异癸酯，所述抗氧剂选用牌号为Irganox 1076的受阻酚类抗氧剂。
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