CN104829999B - 一种改善cpvc树脂加工性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种改善CPVC树脂加工性能的方法，包括以下步骤：（1）、将CPVC树脂粉末、改性加工助剂、热稳定剂、丙烯酸酯‑丁二烯‑苯乙烯置于混合机中在75‑85℃下混合搅拌均匀；（2）、在步骤（1）制得的混合物中加入润滑剂、聚苯乙烯后在80‑90℃再次混合搅拌均匀，冷却后得到性能改善的CPVC树脂。本发明通过在CPVC树脂中不同的混合阶段加入不同的加工助剂，来降低CPVC树脂的塑化温度和塑化时间，进而降低CPVC体系的粘度，以改善CPVC树脂的塑化加工性能，同时不会引起CPVC树脂的维卡软化点温度或者抗冲击强度的降低，大大缩短了CPVC树脂的加工塑化时间，促进了CPVC代替PVC在多个领域的广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种改善氯化聚氯乙烯加工性能的方法。
背景技术
氯化聚氯乙烯（CPVC）又叫过氯乙烯，是指将聚氯乙烯（PVC）进一步氯化后的产物。一般将PVC树脂粉碎后，经过氯化、过滤、水洗、中和、干燥五个步骤即可得到CPVC。氯化聚氯乙烯为白色粉末，相对密度1.48~1.58。理论上最高含氯量为73.2%，一般生产的CPVC含氯量为61%~68%。由于CPVC含氯量比PVC有所提高，其物理性能特别是耐候性、耐老化性、耐腐蚀性、热变形性、可溶解性及阻燃自熄性等均比PVC有较大幅度的提高，而且易溶解于酯类、酮类、芳香烃等多种有机溶剂，具有良好的粘结性能和电绝缘性，目前主要用于管材、涂料、粘合剂、泡沫材料、人造纤维等多个领域，同时CPVC制品在沸水中不变形，最高使用温度100~105℃，融融温度110℃，这些使得CPVC较PVC具有更广的应用前景和范围。在CPVC中随着含氯量的增加，虽然其制品的抗拉强度、抗弯强度增加，但是其脆性也同时变大，不仅如此，CPVC中较高的含氯量导致其塑化温度和塑化时间较高，进而造成加工性能较差，比通用PVC加工难度高得多，而且在加工中极易产生分解、起泡、出现焦痕等现象，针对这种问题现有技术中通过在CPVC的配方中添加一种或几种内外润滑剂来降低CPVC的塑化温度和时间，但是由于润滑剂的熔点一般较低，对塑化温度和时间的降低有限，同时会降低制品的维卡软化点温度或者降低制品的抗冲击强度，严重影响CPVC的物理性能，而一般的加工助剂对改善PVC加工性能效果明显，对CPVC的效果并不明显。
发明内容
本发明通过在CPVC树脂中不同的混合阶段加入不同的加工助剂，来降低CPVC树脂的塑化温度和塑化时间，进而降低CPVC体系的粘度，以改善CPVC树脂的塑化加工性能，同时不会引起CPVC树脂的维卡软化点温度或者抗冲击强度的降低，大大缩短CPVC树脂的加工塑化时间，克服了现有技术中的不足。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种改善CPVC树脂加工性能的方法，包括以下步骤：
步骤（1）、将CPVC树脂粉末、改性加工助剂、热稳定剂、丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯置于混合机中在75-85℃下混合搅拌均匀；
步骤（2）、在步骤（1）制得的混合物中加入润滑剂、聚苯乙烯后在80-90℃再次混合搅拌均匀，冷却后得到性能改善的CPVC树脂；
其中所述的改性加工助剂选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和/或乙丙三元橡胶共聚物，各组份物质的重量份数为：
CPVC树脂粉末 90-100份；
改性加工助剂 4-10份；
热稳定剂 6-7份；
丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯 4-6份；
润滑剂 1.8-3份；
聚苯乙烯 2-7份。
进一步的根据本发明所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其中所述CPVC树脂中氯含量在60%-70%。
进一步的根据本发明所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其中所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
进一步的根据本发明所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其中所述润滑剂为分子量在2000-3500的聚乙烯蜡，所述聚苯乙烯的分子量处于800-1200。
进一步的根据本发明所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其中所述改性加工助剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，其中各组份物质的重量份数为：
CPVC树脂粉末 90-100份；
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 6-10份；
热稳定剂 6-7份；
丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯 4-6份；
润滑剂 1.8-3份；
聚苯乙烯 2-6份。
进一步的根据本发明所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其中各组份物质的重量份数为：
CPVC树脂粉末 90份；
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 6-8份；
热稳定剂 6份；
丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯 5份；
润滑剂 2份；
聚苯乙烯 2-4份。
进一步的根据本发明所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其中性能改善的CPVC树脂的维卡软化点温度在100℃以上，塑化温度在190℃以下。
进一步的根据本发明所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其中所述改性加工助剂为乙丙三元橡胶共聚物，其中各组份物质的重量份数为：
CPVC树脂粉末 90-100份；
乙丙三元橡胶共聚物 4-7份；
热稳定剂 6-7份；
丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯 4-6份；
润滑剂 1.8-3份；
聚苯乙烯 4-7份。
进一步的根据本发明所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其中各组份物质的重量份数为：
CPVC树脂粉末 90份；
乙丙三元橡胶共聚物 4-6份；
热稳定剂 6份；
丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯 4份；
润滑剂 2份；
聚苯乙烯 4-6份。
进一步的根据本发明所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其中性能改善的CPVC树脂的冲击强度在30kJ/m2以上，塑化温度在185℃以下。
通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果：
本发明通过创新试验总结出能够有效改善CPVC树脂加工性能的加工助剂，并基于此提出改善CPVC树脂加工性能的方法，在有效降低CPVC塑化温度和塑化时间以及CPVC体系粘度的同时，相对于现有技术中的CPVC改善技术，本发明所述方法不会造成CPVC树脂维卡软化点、抗冲击强度的降低，从而通过本发明所述方法改性后的CPVC树脂的耐候性、耐老化性、耐腐蚀性、热变形性、可溶解性、阻燃自熄性、韧性强度以及加工容易程度都得到改善，更加有利于CPVC树脂的塑化加工，缩短了CPVC树脂加工塑化时间，促进了CPVC代替PVC在多个领域的广泛应用。
具体实施方式
以下对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。
氯化聚氯乙烯（CPVC）又叫过氯乙烯，通过将聚氯乙烯（PVC）经氯化、过滤、水洗、中和、干燥五个步骤即可得到。CPVC的含氯量一般在60-70%之间，理论上最高含氯量可达73.2%，随着含氯量的增加，CPVC制品的抗拉强度、抗弯强度有所提高，同时其耐候性、耐老化性、耐腐蚀性、热变形性、可溶解性及阻燃自熄性等均较PVC有较大幅度的提高，而且CPVC制品在沸水中不变形，最高使用温度100~105℃，融融温度110℃，这些使得CPVC较PVC具有更广的应用前景和范围。但是CPVC中较高的含氯量导致其塑化温度和塑化时间较高，增加了加工难度，因此为促进CPVC的广泛应用，需要对其加工性能进行改性，以降低CPVC的加工难度，这种加工难度的降低主要通过降低CPVC的塑化温度和塑化时间及其体系粘度来实现，而且在降低CPVC加工难度的同时又不能影响CPVC的物理性能，通常需要考虑CPVC的维卡软化点和抗冲击强度两个性能参数，即在降低CPVC塑化温度和塑化时间的同时又不能降低其维卡软化点或抗冲击强度，维卡软化点是指将工程塑料、通用塑料等聚合物的试样于液体传热介质中，在一定的载荷、一定的等速升温条件下，被1m㎡的压针压入1mm深度时的温度，这种维卡软化点温度的降低将直接影响CPVC的热学强度性能，而抗冲击强度是用于衡量材料韧性的一种指标，通常定义为试样在冲击载荷的作用下折断或折裂时，单位截面积所吸收的能量，抗冲击强度的降低将直接影响CPVC的韧性强度性能。这两个参数是在对CPVC进行改性时必须考虑的因素，两者通常只需考虑一个因素即可，即在降低CPVC塑化温度和塑化时间的同时，保证其维卡软化点温度或者抗冲击强度不会发生降低即可，本发明通过若干次创新试验，总结出能够很好的满足这种CPVC加工性能的加工助剂，以下具体给出本发明所述CPVC树脂的改性加工方法，包括以下步骤：
（1）将CPVC树脂粉末（优选氯含量60%-70%之间）、改性加工助剂、热稳定剂、丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯（MBS）置于混合机中在75-85℃下混合搅拌均匀；
（2）再在步骤（1）制得的混合物中加入润滑剂、聚苯乙烯（PS）后在80-90℃再次混合搅拌均匀，冷却后得到改善加工性能后的CPVC树脂；
其中上述步骤（1）和（2）中，所述的改性加工助剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）或者乙丙三元橡胶共聚物（EPDM），其中通过乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）能够将改性后的CPVC的维卡软化点温度稳定在100℃以上，通过乙丙三元橡胶共聚物（EPDM）能够使改性后的CPVC的冲击强度上升40%-65%，可达30kJ/m2以上；所述的热稳定剂优选的为钙锌复合热稳定剂，所述的润滑剂优选的为聚乙烯蜡，且分子量为2000-3500，所述的聚苯乙烯（PS）的分子量优选处于800-1200。各组份的含量关系为：
其中改性加工助剂选择乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）时，其重量份优选在6-10之间，改性加工助剂选择乙丙三元橡胶共聚物（EPDM）时，其重量份优选在4-7之间。
最后对经过上述改性后得到的CPVC树脂的热学和力学性能进行测试，具体包括：
（1）对上述步骤（2）得到的混合物进行动态热稳定性的测试，以确定其塑化时间和塑化温度。优选的这种测试过程为称取一定量的混合物（优选80-100g）置于转矩流变仪的加料器中，保持转子转速在20-40r/min，将温度设置为170-180℃，启动转矩流变仪至扭矩恒定时间（优选4-6分），测定其塑化时间及塑化温度。
（2）将上述步骤（2）得到的混合物加工成型并测定其维卡软化点或者测定其冲击强度。优选的这种测试过程为：将上述混合物经双棍开炼机开练塑化之后，放入平板硫化机压制成板材，维卡软化点按照GB/T1633-2000方法测定，缺口冲击强度按照GB/T1043-93方法测定。
通过测试本发明这种经过加工性能改善处理后的CPVC树脂的塑化温度降在190℃以下，最低可达170℃左右，同时维卡软化点温度可稳定在100℃以上，冲击强度可达30kJ/m2以上。
以下给出本发明的具体实施例：
实施例1-4：
本发明通过以下几个步骤完成：
（1）将CPVC树脂粉末（氯含量65%）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、钙锌复合热稳定剂、丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯（MBS）置于混合机中在75-85℃下混合搅拌均匀；
（2）再在混合物中加入润滑剂（聚乙烯蜡，分子量为2000-3500）、聚苯乙烯（PS）（分子量为800-1200）在80-90℃混合搅拌均匀；
（3）对上述混合物进行动态热稳定性的测试，以确定其塑化时间和塑化温度。具体为：称取80g混合物置于转矩流变仪的加料器中，保持转子转速30r/min，将温度设置为175℃，启动转矩流变仪至扭矩恒定5min，测定其塑化时间及塑化温度。
（4）将上述混合物加工成型并测定其维卡软化点。具体为：将上述混合物经双棍开炼机开练塑化之后，放入平板硫化机压制成板材，维卡软化点按照GB/T1633-2000方法测定。
其中各实施例对应的组份含量（重量份）如表1：
表1
作为对比，给出没有添加本发明所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）和聚苯乙烯（PS）的对比例，各组份按照以下含量在预定温度下混合搅拌均匀：
上述实施例1-4与对比例的性能测试结果如表2所示：
表2
根据表2的结果可以看出，在不同混合阶段分别加入一定量的EVA和PS之后，CPVC树脂的塑化时间和塑化温度均有一定程度的下降，从而改善了CPVC的加工性能，同时其维卡软化点并未明显下降。因此这种对CPVC树脂加工性能的改善方法能够有效的降低CPVC树脂的塑化温度和塑化时间，进而降低CPVC的加工难度，同时又不会影响CPVC的物理性能，其维卡软化点温度仍然维持在能够接受的高水平范围。
实施例5-8：
本发明通过以下几个步骤完成：
（1）将CPVC树脂粉末（氯含量65%）、乙丙三元橡胶共聚物（EPDM）、钙锌复合热稳定剂、丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯（MBS）置于混合机中在75-85℃下混合搅拌均匀；
（2）再在混合物中加入润滑剂（聚乙烯蜡，分子量为2000-3500）、聚苯乙烯（PS）（分子量为800-1200）在80-90℃混合搅拌均匀；
（3）对上述混合物进行动态热稳定性的测试，以确定其塑化时间和塑化温度。具体为：称取80g混合物置于转矩流变仪的加料器中，保持转子转速30r/min，将温度设置为175℃，启动转矩流变仪至扭矩恒定5min，测定其塑化时间及塑化温度；
（4）将上述混合物加工成型并测定其冲击强度。具体为：将上述混合物经双棍开炼机开练塑化之后，放入平板硫化机压制成板材，缺口冲击强度按照GB/T1043-93方法测定。
其中各实施例对应的组份含量（重量份）如表3：
作为对比，给出没有添加本发明所述乙丙三元橡胶共聚物（EPDM）和聚苯乙烯（PS）的对比例，各组份按照以下含量在预定温度下混合搅拌均匀：
上述实施例5-8与对比例的性能测试结果如表4所示：
根据表4的结果可以看出，在不同混合阶段分别加入一定量的EPDM和PS之后，CPVC树脂的塑化时间和塑化温度均有一定程度的下降，且其冲击强度上升43.6%~63.1%，因此这种对CPVC树脂加工性能的改善方法能够有效的降低CPVC树脂的塑化温度和塑化时间，进而降低CPVC的加工难度，同时又不会影响CPVC的冲击强度，其冲击强度相对于传统方法有40%~65%的提升。
以上对本发明的技术方案进行了详细的描述，本发明创新总结出的能够有效改善CPVC树脂加工性能的各加工助剂，尤其是其中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、乙丙三元橡胶共聚物（EPDM）以及丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯（MBS）、聚苯乙烯（PS），能够很好的改善CPVC的加工性能，使得经过这些加工助剂混合处理后的CPVC更加易于工业加工，同时能够很好的保留其较PVC更加优异的物理性能，能够大大提高CPVC的应用范围。上述各实施例中将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）和乙丙三元橡胶共聚物（EPDM）单独添加，本领域技术人员亦可将两者在上述改进加工助剂的重量份数范围内将两者同时添加到CPVC的改性处理中，也能在降低CPVC树脂塑化温度和时间的同时，保证其维卡软化点、抗冲击强度等物理性能不会降低，这些能够大大促进了CPVC代替PVC在多个领域的广泛应用。
以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。
Claims (8)
1.一种改善CPVC树脂加工性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）、将CPVC树脂粉末、改性加工助剂、热稳定剂、丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯置于混合机中在75-85℃下混合搅拌均匀；
步骤（2）、在步骤（1）制得的混合物中加入润滑剂、聚苯乙烯后在80-90℃下再次混合搅拌均匀，冷却后得到性能改善的CPVC树脂；
其中所述的改性加工助剂选自乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和/或乙丙三元橡胶共聚物，所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂，所述润滑剂为分子量在2000-3500的聚乙烯蜡，所述聚苯乙烯的分子量在800-1200；
各组份物质的重量份数为：
CPVC树脂粉末 90-100份；
改性加工助剂 4-10份；
热稳定剂 6-7份；
丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯 4-6份；
润滑剂 1.8-3份；
聚苯乙烯 2-7份。
2.根据权利要求1所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其特征在于，其中所述CPVC树脂中氯含量在60%-70%。
3.根据权利要求1所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其特征在于，所述改性加工助剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，其中各组份物质的重量份数为：
CPVC树脂粉末 90-100份；
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 6-10份；
热稳定剂 6-7份；
丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯 4-6份；
润滑剂 1.8-3份；
聚苯乙烯 2-6份。
4.根据权利要求3所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其特征在于，其中各组份物质的重量份数为：
CPVC树脂粉末 90份；
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 6-8份；
热稳定剂 6份；
丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯 5份；
润滑剂 2份；
聚苯乙烯 2-4份。
5.根据权利要求3或4所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其特征在于，其中性能改善的CPVC树脂的维卡软化点温度在100℃以上，塑化温度在190℃以下。
6.根据权利要求1所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其特征在于，所述改性加工助剂为乙丙三元橡胶共聚物，其中各组份物质的重量份数为：
CPVC树脂粉末 90-100份；
乙丙三元橡胶共聚物 4-7份；
热稳定剂 6-7份；
丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯 4-6份；
润滑剂 1.8-3份；
聚苯乙烯 4-7份。
7.根据权利要求6所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其特征在于，其中各组份物质的重量份数为：
CPVC树脂粉末 90份；
乙丙三元橡胶共聚物 4-6份；
热稳定剂 6份；
丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯 4份；
润滑剂 2份；
聚苯乙烯 4-6份。
8.根据权利要求6或7所述的改善CPVC树脂加工性能的方法，其特征在于，其中性能改善的CPVC树脂的冲击强度在30kJ/m2以上，塑化温度在185℃以下。
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