CN106280058A - 高流动pvc与gpps合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高流动PVC(聚氯乙烯)与GPPS(通用级苯乙烯)合金及其制备方法，包括以下按质量百分比计的组分：PVC 42.3%～57.1%、GPPS 10%～25%、相容剂3%～7%、稳定剂2%～4%、玻璃微珠12%～20%、偶联剂0.2%～0.4%、环保阻燃剂3%～7%、协效阻燃剂1%～3%和润滑剂0.5%～1.5%；其制备方法是：将玻璃微珠、协效阻燃剂三氧化二锑和偶联剂混合；再投入PVC粉、GPPS颗粒、MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯)、钙锌复合稳定剂、溴化环氧树脂和润滑剂混合；再转入冷混锅冷却混合，待冷却后投入双螺杆造粒机造粒获得高流动性且价格便宜的PVC与GPPS合金。

Description

高流动 PVC 与 GPPS 合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子化合物的组合物，尤其涉及用于制造电器外壳所用的一种高流动PVC（聚氯乙烯）与GPPS（通用级苯乙烯）合金及其制备方法。

背景技术

PVC（polyvinyl chloride聚氯乙烯）与GPPS（general purpose polystyrene通用级苯乙烯）是两种通用塑料，需求量非常大。PVC价廉、力学性能好，尤其是还具有阻燃的效果，广泛应用于各个领域,但其流动性不佳，使其在注塑大型制品，复杂制品，或薄壁制品时存在很大的困难。GPPS则存在冲击性能差的问题，所以GPPS可以用于PVC的流动改性，而PVC则可以提高GPPS的抗冲击性能。

现有技术中，专利号为CN201410133034.8名称是《空心玻璃微珠/聚氯乙烯组份型电线电缆料及其制备方法》，公开了一种主要具有高流动性、低密度的PVC复合材料，该复合材料流动性较好，但力学强度不高，且配方成本高。专利号为CN201410127255.4名称是《一种ABS/PVC共混合金及其制备方法》，公开了一种ABS与PVC合金，相容剂使用的是SAN，该复合材料的成本高，且流动性改善不明显。

为了提供一种流动性好，力学强度高，且成本低的复合材料，本发明利用GPPS力学性能好、价格便宜，尤其是流动性能佳的特性将其用于PVC的流动改性，获得一种高流动PVC（聚氯乙烯）与GPPS（通用级苯乙烯）合金，且PVC/GPPS复合材料的成本，相比同等比例的PVC/ABS更便宜一些。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术PVC流动性不佳和GPPS冲击性能差的不足之处而提出一种高流动PVC与GPPS合金及其制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：一种高流动PVC与GPPS合金，包括以下按质量百分比计的组分：PVC 42.3%～57.1%、GPPS 10%～25%、相容剂3%～7% 、稳定剂2%～4%、玻璃微珠12%～20%、偶联剂0.2%～0.4%、环保阻燃剂3%～7%、协效阻燃剂1%～3%和润滑剂0.5%～1.5%。

所述PVC分子量为600～1300，所述PVC的质量百分比为43.3%～57.1%。

所述GPPS是指市售通用级PS；所述相容剂是CPE即氯化聚乙烯、ACR即丙烯酸酯类共聚物、SBS即苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物和MBS即甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯中的任意一种或两种以上的混合物。

所述稳定剂为铅盐稳定剂、稀土稳定剂、钙锌复合稳定剂、有机锡稳定剂中的任意一种。

所述玻璃微珠呈球状，目数为600目以上。

所述偶联剂为硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂中的任意一种或两种的混合。

所述环保阻燃剂为市售的溴化环氧树脂，分子量为1200～4000 EC型；所述协效阻燃剂为三氧化二锑。

所述润滑剂为石蜡、白矿油、PE蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、EBS、芥酸酰胺中的任意一种或两种以上的混合物；所述润滑剂包括按质量百分比计复合比例为1:1的石蜡和硬脂酸钙。

一种所述的高流动PVC与GPPS合金的制备方法，包括以下步骤：①将玻璃微珠和协效阻燃剂三氧化二锑投入80℃～100℃的高混机中，加入偶联剂，混合5～10分钟；②在步骤①混合好的原料中投入PVC粉、GPPS颗粒、MBS、钙锌复合稳定剂、溴化环氧树脂和润滑剂，混合8～15分钟；③将步骤②混合好的原料转入冷混锅，冷却混合5～15分钟，待物料温度下降至60℃以下；④将步骤③混好的原料投入双螺杆造粒机造粒，其加工温度第一区温度设定为20℃～150℃，第二区温度设定为65℃～170℃，第三区温度设定为120℃～170℃，第四区温度设定为150℃～180℃，第五区温度设定为150℃～180℃，第六区温度设定为150℃～190℃，第七区温度设定为155℃～190℃，第八区温度设定为150℃～190℃、模头温度设定为150℃～190℃，双螺杆造粒机的主机转速为150转/分钟～600转/分钟，喂料转速为30转/分钟～100转/分钟。

所述步骤④中，所述双螺杆造粒机工艺温度为：第一区温度设定为110℃；第二区温度设定为125℃；第三区温度设定为140℃；第四区温度设定为160℃；第五区温度设定为160℃；第六区温度设定为：165℃；第七区温度设定为：165℃；第八区温度设定为170℃；第九区模头温度设定为175℃；所述双螺杆造粒机的主机转速：300转/分钟；所述双螺杆造粒机的喂料转速：50转/分钟。

同现有技术相比较，本发明的有益效果是：1、在PVC中加入流动性好，力学性能佳的GPPS，获得一种高流动PVC与GPPS合金，使其能应用在对流动性要求高的应用场合，如超薄的应用中；2、且由于GPPS的价格便宜，因此本发明中的 PVC/GPPS复合材料的成本，相比同等比例的PVC/ABS更便宜。

附图说明

图1是本发明所述高流动PVC与GPPS合金的制备方法中双螺杆造粒机各区具体位置示意图，图中一至九为各发热区编号，第九区为模头。

具体实施方式

以下对本发明内容做进一步详述。

本发明涉及的高流动PVC与GPPS合金及其制备方法，主料为PVC和GPPS，其中添加有相容剂MBS、稳定剂、用于流动改性的填料玻璃微珠、活化玻璃微珠的偶联剂，改善阻燃性能的环保阻燃剂溴化环氧树脂和协效阻燃剂三氧化二锑，改善加工性能以及玻璃微珠的分散性能的润滑剂，以上材料通过相应的制备方法，得到一种力学性能，加工性能好，阻燃的电器外壳复合材料即高流动性的阻燃合金。

在发明涉及的高流动PVC与GPPS合金的配方中：PVC是主料，具有力学性能好，价格便宜和较强的阻燃效果，其量控制在优选为50%；GPPS是另一组份，具有流动性好，力学强度高的特点但冲击性能差，出于阻燃效果、冲击性能、成本因素的考虑，其量控制在10%～25%之间。

在发明涉及的高流动PVC与GPPS合金的配方中：相容剂包括CPE即氯化聚乙烯、ACR即丙烯酸酯类共聚物、SBS即苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物、MBS即甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯；其中最优选的是MBS，MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物，利用MBS的增容效果优于其他相容剂。相容剂用来改善GPPS和PVC的相容性和增加韧性，最好使用MBS，根据成本和性能考虑，最佳量控制在3%～7%。

对配制具有环保要求的电器制品用的PVC/GPPS合金中，稳定剂是PVC加工所必须的,钙锌复合稳定剂经验量控制在2%～4%；在稳定剂的选择上，钙锌复合稳定剂是性价比最好的。

用于流动改性的填料玻璃微珠在塑料加工中，是改善其流动性和降低其密度最好的方式之一；用于改善材料流动性的玻璃微珠，随PVC百分比质量的增加而增多；但其价格相对较高且影响力学性能，且在发明涉及的高流动PVC与GPPS合金的配方中已经有流动性很好的GPPS，因此玻璃微珠的添加量不宜大。

偶联剂用来处理无机粉体与塑料间的界面相容性，经验量为无机粉即玻璃微珠、三氧化二锑粉末总量体量的1.5%；偶联剂最优选的是铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂，其次性价比高一点的是硅烷偶联剂。

由于PVC是主体，具有阻燃效果，所以阻燃剂添加量宜少，只要达到标准即可；阻燃剂包括环保阻燃剂和协效阻燃剂；环保阻燃剂采用溴化环氧树脂；协效阻燃剂采用三氧化二锑；溴化环氧树脂和三氧化二锑复配阻燃剂具有环保效果，且达到阻燃V0，需要添加的量少，对复合材料性能的影响也较小，性价比高。

润滑剂用来改善合金的加工性能尤其是PVC的加工性能，也能改善无机粉体分散效果的作用，经验量为0.5%～1.5%。润滑剂硬脂酸钙和石蜡复配性价比高。

本发明的实施例中，所用PVC为注塑级，生产商为天津大沽，牌号为SG-5；GPPS为注塑级，生产商为湛江新中美，牌号525；相容剂为MBS，注塑级，生产商为日本电器化学，牌号TP-801；稳定剂为钙锌复合稳定剂，品牌是德国熊牌，型号是MC 90214 KA；玻璃微珠是3M公司牌号为TM16K的玻璃微珠;偶联剂为硅烷偶联剂KH-550；环保阻燃剂为溴化环氧树脂，生产商以色列死海溴公司，牌号为F2100;协效阻燃剂为三氧化二锑，生产商为深圳市吉田化工有限公司；润滑剂为硬脂酸钙和石蜡复配，复配质量比为1:1，硬脂酸钙是常州原驰化工有限公司产品，石蜡为大庆石化产品，石蜡为58度半精炼石蜡。所用造粒设备为南京瑞亚的螺杆直径35mm型造粒机。

本发明高流动PVC与GPPS合金的改性加工方法，包括以下步骤：

第一步：将玻璃微珠和协效阻燃剂即三氧化二锑投入80℃～100℃（95℃）的高混机中，加入硅烷偶联剂，混合5～10分钟（7分钟）；优选的是将玻璃微珠和协效阻燃剂即三氧化二锑投入95℃的高混机中，加入硅烷偶联剂，混合7分钟。

第二步：在第一步混合完成的原料中投入PVC粉、GPPS颗粒、MBS、钙锌复合稳定剂、溴化环氧树脂、润滑剂混合8～15分钟；有选的混合时间为10分钟。

第三步：将第二步混合好的原料转入冷混锅，冷却混合5～15分钟，待物料温度下降至60℃以下即可；优选的冷却时间为10分钟。

第四步：将第三部混合好的原料投入双螺杆造粒机造粒，其加工温度设置为第一区温度设定20℃～150℃，第二区温度设定65℃～170℃，第三区温度设定120℃～170℃，第四区温度设定150℃～180℃，第五区温度设定150℃～180℃，第六区温度设定150℃～190℃，第七区温度设定155℃～190℃，第八区温度设定150℃～190℃，模头温度设定150℃～190℃、主机转速：150r/m～600 r/m、喂料转速：30r/m～100 r/m；优选的加工温度为170℃、主机转速：300r/m、喂料转速：50 r/m。

所述步骤④中，本发明优选的加工温度为：第一区温度设定110℃，第二区温度设定125℃，第三区温度设定140℃，第四区温度设定160℃，第五区温度设定160℃，第六区温度设定165℃，第七区温度设定165℃，第八区温度设定170℃，模头温度设定175℃，主机转速设定300转/分钟，喂料转速设定50转/分钟。

本发明实施例的制作工艺中，加工温度为170℃，第一区温度设定110℃，第二区温度设定125℃，第三区温度设定140℃，第四区温度设定160℃，第五区温度设定160℃，第六区温度设定165℃，第七区温度设定165℃，第八区温度设定170℃，模头温度设定175℃，主机转速设定300转/分钟，喂料转速设定50转/分钟。

按表1所给的各组分配比，依据上述工艺参数进行混合、加工、造粒制得的高流动PVC与GPPS合金，进行了测试，所述测试的实验条件和测试方法如下：将造粒好的树脂置于温度90℃的鼓风干燥箱中干燥2小时，在80T注塑机上制样。在25℃的室内冷却放置24小时后测试。测试标准为美国标准，测试温度为25℃。拉伸强度标准ASTM D638，样条尺寸为57mm*127mm*3. 2mm(有效尺寸），拉伸速度为5mm/min；弯曲强度标准：ASTM D790，样条尺寸为127mm*13mm*3. 2mm，弯曲速度为2mm/min；悬臂梁冲击标准：ASTM D256，样条尺寸为64mm*12. 7mm*3. 2mm，缺ロ剩余宽度为10.12mm;流动速率测试方法：采用防腐蚀流动速率测试仪，测试条件为200℃，5.0KG；阻燃性能测试标准UL-94 1.6mm。

测试结果见表2，其中由对比例1的测试数据可知：PVC基础树脂的熔融指数是很低的，但其自身阻燃性能就能达到V0级。通过对比例2的测试数据可知：GPPS的冲击强度是很差的，但熔融指数比较高。通过对比例3的测试数据可知：MBS的质量百分比要大于2%，小于等于2%的配方所得的合金的相容性和力学性能都很差。通过实施例1、2、3的测试数据可知：MBS的质量百分比与GPPS的含量在1：3左右时即可达到很好的效果，太多MBS，不仅复合材料强度下降，且成本也增加;玻璃微珠越多，复合材料流动性能越好，但此时成本太高，且还影响材料力学性能指标，量少时对流动性的改善效果不明显，所以添加量只需达到使用效果即可；GPPS越多，可以改善材料流动性，但冲击变差很多，GPPS量太少，为改善复合材料流动性的玻璃微珠就要多，力学性能会下降，且成本也会上升；所以要按发明内容所述范围复配，且控制好比例。

表1

表2

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高流动PVC与GPPS合金，包括以下按质量百分比计的组分：

PVC 42.3%～57.1%、GPPS 10%～25%、相容剂3%～7% 、稳定剂2%～4%、玻璃微珠12%～20%、偶联剂0.2%～0.4%、环保阻燃剂3%～7%、协效阻燃剂1%～3%和润滑剂0.5%～1.5%。

2.如权利要求1所述的高流动PVC与GPPS合金，其特征在于，

所述PVC分子量为600～1300，所述PVC的质量百分比为43.3%～57.1%。

3.如权利要求1所述的高流动PVC与GPPS合金，其特征在于，

所述GPPS是指市售通用级PS；所述相容剂是CPE即氯化聚乙烯、ACR即丙烯酸酯类共聚物、SBS即苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物和MBS即甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯中的任意一种或两种以上的混合物。

4.如权利要求1所述的高流动PVC与GPPS合金，其特征在于，

所述稳定剂为铅盐稳定剂、稀土稳定剂、钙锌复合稳定剂、有机锡稳定剂中的任意一种。

5.如权利要求1所述的高流动PVC与GPPS合金，其特征在于，

所述玻璃微珠呈球状，目数为600目以上。

6.如权利要求1所述的高流动PVC与GPPS合金，其特征在于，

所述偶联剂为硅烷偶联剂和铝酸酯偶联剂中的任意一种或两种的混合。

7.如权利要求1所述的高流动PVC与GPPS合金，其特征在于，

所述环保阻燃剂为市售的溴化环氧树脂，分子量为1200～4000 EC型；所述协效阻燃剂为三氧化二锑。

8.如权利要求1所述的高流动PVC与GPPS合金，其特征在于，

所述润滑剂为石蜡、白矿油、PE蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、EBS、芥酸酰胺中的任意一种或两种以上的混合物；所述润滑剂包括按质量百分比计复合比例为1:1的石蜡和硬脂酸钙。

9.一种如权利要求1所述的高流动PVC与GPPS合金的制备方法，包括以下步骤：

①将玻璃微珠和协效阻燃剂三氧化二锑投入80℃～100℃的高混机中，加入偶联剂，混合5～10分钟；②在步骤①混合好的原料中投入PVC粉、GPPS颗粒、MBS、钙锌复合稳定剂、溴化环氧树脂和润滑剂，混合8～15分钟；③将步骤②混合好的原料转入冷混锅，冷却混合5～15分钟，待物料温度下降至60℃以下；④将步骤③混好的原料投入双螺杆造粒机造粒，其加工温度第一区温度设定为20℃～150℃，第二区温度设定为65℃～170℃，第三区温度设定为120℃～170℃，第四区温度设定为150℃～180℃，第五区温度设定为150℃～180℃，第六区温度设定为150℃～190℃，第七区温度设定为155℃～190℃，第八区温度设定为150℃～190℃、模头温度设定为150℃～190℃，双螺杆造粒机的主机转速为150转/分钟～600转/分钟，喂料转速为30转/分钟～100转/分钟。

10.如权利要求9所述的高流动PVC与GPPS合金的制备方法，

所述步骤④中，所述双螺杆造粒机工艺温度为：第一区温度设定为110℃；第二区温度设定为125℃；第三区温度设定为140℃；第四区温度设定为160℃；第五区温度设定为160℃；第六区温度设定为：165℃；第七区温度设定为：165℃；第八区温度设定为170℃；第九区模头温度设定为175℃；所述双螺杆造粒机的主机转速：300转/分钟；所述双螺杆造粒机的喂料转速：50转/分钟。