CN107739489A - 高热稳定性的cpvc共混料的制备方法 - Google Patents

高热稳定性的cpvc共混料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高热稳定性的CPVC共混料的制备方法。该制备方法的步骤包括加热混料步骤和冷却步骤，其中加热混料步骤主要包括水滑石、乙基锡热稳定剂复配物、CPVC及助剂在混料机中加热共混。本发明提高了CPVC热稳定性，同时减少了乙基锡热稳定剂的用量，解决了CPVC加工困难、热稳定剂成本高的问题。

Description

高热稳定性的CPVC共混料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高热稳定性的CPVC共混料的制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
氯化聚氯乙烯树脂(CPVC)是聚氯乙烯树脂(PVC)进一步氯化改性后制得的产品，其氯元素的质量含量范围通常为62％～69％，在耐热性、耐化学腐蚀性、机械强度、耐候性等方面比PVC均有明显的提高。除此之外，PVC共混料的维卡软化温度最高为80℃，较低的使用温度局限了其应用范围，而CPVC的维卡软化温度最高可达115℃。因此，CPVC能广泛应用于各种环境中，具有良好的市场前景。但是CPVC加工性能比PVC下降了许多，尤其表现为较差物料的热稳定性能。同时，由于CPVC较难塑化，其加工温度要求更高。
目前，工业上一般采用添加热稳定剂的方式对CPVC进行共混改性。热稳定剂主要有钙锌复合热稳定剂、有机锡类热稳定剂、含铅类热稳定剂和SMA热稳定剂四类，其中有机锡类热稳定剂效果最好，但价格较高。
水滑石类热稳定剂是日本在20世纪80年代开发的一类新型无机热稳定剂。国内很多企业已经开始水滑石类热稳定剂与其他热稳定剂复配的开发研究。水滑石是一种阴离子型层柱材料，其结构类似于水镁石Mg(OH)2，由MgO6八面体共用棱形成单元层，位于层上的镁离子能在一定范围内被氯离子取代，使得Mg2+、Al3+、OH-层带有正电荷，层间有可交换的阴离子CO3 2-与层上正电荷平衡，使得这一结构呈电中性。除此之外，在氢氧化物中存在着一些水分子，它们可在不破坏层柱结构的条件下除去。水滑石可以与CPVC降解过程中产生的HCl发生反应，其反应分为两部：首先，HCl与层间阴离子发生反应，形成以Cl-为层间阴离子的水滑石；然后水滑石本身与HCl反应，同时层柱结构完全破坏，形成金属氯化物。若将水滑石与传统热稳定剂复配，则既能降低成本，也能达到CPVC热稳定性能的要求，为CPVC产品的应用前景开辟新的道路。
本发明人知晓的一种提高CPVC加工热稳定性的方法，即在CPVC加工过程中加入钙锌复合稳定剂和水滑石的混合物以提高CPVC加工过程的热稳定性，但该方法中使用助剂较多，成本较高。本发明人知晓的另一种利用镁铝稀土类水滑石提高PVC加工过程热稳定性的方法，该方法利用钛酸酯湿法改性镁铝稀土类水滑石来提高与PVC的兼容性，与PVC上的活泼氯配位，能有效防止脱HCl反应，消除对降解的催化反应，但此法并没有很好的应用到CPVC上。本发明人知晓的还有一种利用乙酰丙酮基复合热稳定剂提高CPVC加工热稳定性的方法，该复合热稳定剂初期着色性好，成本低，但是带有一定的毒性。因此，探寻一种无毒、成本低、效果显著的热稳定剂对CPVC今后的大规模化发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种高热稳定性的CPVC共混料的制备方法，以水滑石、乙基锡热稳定剂复配物和CPVC共混来提高热稳定性的方法解决了目前CPVC加工困难、热稳定剂成本高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供的高热稳定性的CPVC共混料的制备方法，所述高热稳定性的CPVC共混料的制备方法包括如下步骤：
加热混料步骤：温度为20℃～25℃时，在低转速状态下的第一混料机中加入CPVC，低转速状态的转速范围为200r/min～300r/min；将所述第一混料机调至高转速状态，所述高转速状态的转速范围为1000r/min～1300r/min，2min～5min后，当温度升至60℃～65℃时，加入乙基锡热稳定剂及水滑石复配物；2min～5min后，当温度升至82℃～88℃时，加入抗冲改性剂；2min～5min后，当温度升至90℃～95℃时，加入石蜡、PE蜡、CaCO3填料剂、ACR类加工助剂和抗氧化剂；2min～5min后，当温度升至115℃～120℃时，混合结束得到混合物料。
冷却步骤：将所述混合物料从所述第一混料机转移至所述第二混料机中，冷却至40℃～50℃得到CPVC共混料。
可选的，所述第一混料机为高速混料机，所述第二混料机为冷却混料机；所述高速混料机的速度状态包括所述低转速状态和所述高转速状态。
可选的，在所述加热混料步骤中添加的物质均由以下重量份组成：CPVC树脂100份，乙基锡热稳定剂及水滑石复配物1.6～2.5份，抗冲改性剂6～6.4份，石蜡0.8～1份、PE蜡1.4～1.6份、填料剂1.4～1.8份、加工助剂1～1.5份，抗氧化剂0.3～0.4份。
可选的，所述乙基锡热稳定剂及水滑石复配物中乙基锡热稳定剂与水滑石的重量比例为1:0.4～1:1。
可选的，所述水滑石是采用先进技术生产的多功能水滑石，具有可调变的化学组成，是集阻燃性、绝缘性、稳定性、爽滑性、抗老化性等诸多功能为一体的无机材料，其化学式为[Mg6Al2(OH)16CO3]·4H2O。
可选的，所述的抗冲改性剂为甲基丙烯酸甲酯，丁二烯及苯乙烯的三元共聚物。
可选的，所述的抗氧化剂为抗氧剂1067，中文名β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，分子式为C35H62O3。
综上，本发明将辅助热稳定剂水滑石与乙基锡热稳定剂复配物和CPVC共混能进一步提高CPVC的加工热稳定性。在共混配方中加入辅助热稳定剂水滑石后，可减少乙基锡热稳定剂用量，降低了加工成本，采用的多功能水滑石为固体，对CPVC的物理性能不会造成很大影响。
附图说明
图1是本发明的CPVC共混料流变曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
在第一混料机低转速状态200r/min下加入100份的CPVC，然后将第一混料机调速至高转速状态1000r/min；温度升至60℃时，加入0.4份的水滑石和1.5份的乙基锡热稳定剂；温度升至82℃时，加入6.2份的抗冲改性剂；温度升至90℃，加入0.8份石蜡、1.4份PE蜡、1.4份填料剂、1.1份加工助剂和0.3份抗氧化剂；温度升至115℃时，混合结束。将第一混料机内的混合料转移至第二混料机，冷却至40℃结束出料，制得CPVC共混料。
实施例2
在第一混料机低转速状态300r/min下加入100份的CPVC，然后将第一混料机调速至高转速状态1300r/min；温度升至65℃时，加入0.6份的水滑石和1.5份的乙基锡热稳定剂；温度升至88℃时，加入6份的抗冲改性剂；温度升至95℃，加入1份石蜡、1.6份PE蜡、1.8份填料剂、1份加工助剂和0.4份抗氧化剂；温度升至120℃时，混合结束。将第一混料机内的混合料转移至第二混料机，冷却至50℃结束出料，制得CPVC共混料。
实施例3
在第一混料机低转速状态210r/min下加入100份的CPVC，然后将第一混料机调速至高转速状态1100r/min；温度升至61℃时，加入0.8份的水滑石和1.5份的乙基锡热稳定剂；温度升至83℃时，加入6.4份的抗冲改性剂；温度升至91℃，加入0.9份石蜡、1.5份PE蜡、1.5份填料剂、1.5份加工助剂和0.35份抗氧化剂；温度升至116℃时，混合结束。将第一混料机内的混合料转移至第二混料机，冷却至42℃结束出料，制得CPVC共混料。
实施例4
在第一混料机低转速状态290r/min下加入100份的CPVC，然后将第一混料机调速至高转速状态1200r/min；温度升至62℃时，加入1份的水滑石和1.5份的乙基锡热稳定剂；温度升至84℃时，加入6.2份的抗冲改性剂；温度升至92℃，加入0.9份石蜡、1.5份PE蜡、1.6份填料剂、1.2份加工助剂和0.35份抗氧化剂；温度升至117℃时，混合结束。将第一混料机内的混合料转移至第二混料机，冷却至48℃结束出料，制得CPVC共混料。
实施例5
在第一混料机低转速状态220r/min下加入100份的CPVC，然后将第一混料机调速至高转速状态1050r/min；温度升至63℃时，加入1.2份的水滑石和1.5份的乙基锡热稳定剂；温度升至85℃时，加入6.2份的抗冲改性剂；温度升至93℃，加入0.9份石蜡、1.5份PE蜡、1.7份填料剂、1.4份加工助剂和0.35份抗氧化剂；温度升至118℃时，混合结束。将第一混料机内的混合料转移至第二混料机，冷却至44℃结束出料，制得CPVC共混料。
实施例6
在第一混料机低转速状态280r/min下加入100份的CPVC，然后将第一混料机调速至高转速状态1150r/min；温度升至64℃时，加入0.6份的水滑石和1份的乙基锡热稳定剂；温度升至86℃时，加入6.2份的抗冲改性剂；温度升至94℃，加入0.9份石蜡、1.5份PE蜡、1.5份填料剂、1.3份加工助剂和0.35份抗氧化剂；温度升至119℃时，混合结束。将第一混料机内的混合料转移至第二混料机，冷却至46℃结束出料，制得CPVC共混料。
实施例7
在第一混料机低转速状态230r/min下加入100份的CPVC，然后将第一混料机调速至高转速状态1250r/min；温度升至63℃时，加入0.8份的水滑石和1份的乙基锡热稳定剂；温度升至87℃时，加入6.2份的抗冲改性剂；温度升至92℃，加入0.9份石蜡、1.5份PE蜡、1.5份填料剂、1.3份加工助剂和0.35份抗氧化剂；温度升至117℃时，混合结束。将第一混料机内的混合料转移至第二混料机，冷却至45℃结束出料，制得CPVC共混料。
实施例8
在第一混料机低转速状态270r/min下加入100份的CPVC，然后将第一混料机调速至高转速状态1150r/min；温度升至63℃时，加入1份的水滑石和1份的乙基锡热稳定剂；温度升至85℃时，加入6.2份的抗冲改性剂；温度升至92℃，加入0.9份石蜡、1.5份PE蜡、1.5份填料剂、1.3份加工助剂和0.35份抗氧化剂；温度升至117℃时，混合结束。将第一混料机内的混合料转移至第二混料机，冷却至41℃结束出料，制得CPVC共混料。
实施例9
在第一混料机低转速状态250r/min下加入100份的CPVC，然后将第一混料机调速至高转速状态1150r/min；温度升至63℃时，加入1.2份的水滑石和1份的乙基锡热稳定剂；温度升至85℃时，加入6.2份的抗冲改性剂；温度升至92℃，加入0.9份石蜡、1.5份PE蜡、1.5份填料剂、1.3份加工助剂和0.35份抗氧化剂；温度升至117℃时，混合结束。将第一混料机内的混合料转移至第二混料机，冷却至49℃结束出料，制得CPVC共混料。
对比例1
在第一混料机低转速状态250r/min下加入100份的CPVC，然后将第一混料机调速至高转速状态1150r/min；温度升至63℃时，加入1.5份的乙基锡热稳定剂；温度升至85℃时，加入6.2份的抗冲改性剂；温度升至92℃，加入0.9份石蜡、1.5份PE蜡、1.5份填料剂、1.3份加工助剂和0.35份抗氧化剂；温度升至117℃时，混合结束。将第一混料机内的混合料转移至第二混料机，冷却至45℃结束出料，制得CPVC共混料。
对实施例1～9和对比例1所制得的CPVC共混料进行静态热稳定性测试、动态热稳定性测试，测试的条件和测试结果如下所述：
静态热稳定性条件：按照国家标准GB/T 9349-2002《聚氯乙烯、相关含氯均聚物和共聚物及其共混物热稳定性的测定变色法》，测试温度为200℃。
动态热稳定性测试测试条件：将转矩流变仪的密炼机升温至175℃，转子转速设定为50转/分，然后将71g的CPVC共混料通过漏斗加入密炼机内混合，直到共混料分解，如图1所示，取T1到T2之间的时间为动态热稳定时间。
CPVC共混料的静态和动态热稳定性，测试结果如表1所示。
表1实施例1～9和对比例1的静态和动态热稳定性的比较
从表1看出当共混料体系内热稳定剂份数不变时，增加水滑石的份数，静态热稳定时间和动态热稳定时间均随之上升，其中当热稳定剂添加1.5份，水滑石添加1.2份时，共混料动态热稳定时间可达17.9分钟，比无添加水滑石的对比例1提高了8.6分钟，说明水滑石、乙基锡热稳定剂复配物和CPVC共混能进一步提高CPVC的加工热稳定性。
实施例1至实施例5中，当共混料体系内的水滑石超过0.8份时，静态和动态热稳定时间变化较小，因此水滑石不宜添加过多；实施例6至实施例9对比实施例1至实施例4发现，减少热稳定剂0.5份，增加水滑石0.2份后，热稳定时间相近，而有机锡热稳定剂价格远高于水滑石，因此可以适量减少热稳定剂的份数来降低共混料成本。
对实施例1～9和对比例1所制得的CPVC共混料进行拉伸强度测试、悬臂梁缺口冲击测试、维卡软化温度测试，测试的条件和测试结果如下所述：
拉伸强度测试条件：按照国家标准GB/T 1040.2-2006《塑料拉伸性能的测定模塑和挤塑塑料的实验条件》。
悬臂梁缺口冲击测试条件：按照国家标准GB/T 1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》。
维卡软化温度测试提条件：按照国家标准GB/T 1633-2000《热塑性塑料维卡软化温度(VST)的测定》。
CPVC共混料的拉伸强度测试、悬臂梁缺口冲击测试和维卡软化温度测试的测试结果如表2所示。
表2实施例1～9和对比例1的物理性能的比较
从表2看出当共混料体系内热稳定剂份数不变时，改变水滑石的份数，共混料的拉伸强度、抗冲性能、维卡软化温度、熔体流动性等物理性能变化较小。说明本发明所采用的多功能水滑石为固体，对CPVC的物理性能不会造成很大影响。
综上所述，本发明将辅助热稳定剂水滑石与乙基锡热稳定剂复配物和CPVC共混能进一步提高CPVC的加工热稳定性；在共混配方中加入辅助热稳定剂水滑石后，可减少乙基锡热稳定剂用量，大大降低了加工成本；同时本发明所采用的多功能水滑石为固体，对CPVC的物理性能不会造成很大影响。
虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (7)

1.一种高热稳定性的CPVC共混料的制备方法，其特征在于，所述高热稳定性的CPVC共混料的制备方法包括如下步骤：
加热混料步骤：
温度为20℃～25℃时，在低转速状态下的第一混料机中加入CPVC，所述低转速状态的转速范围为200r/min～300r/min；
将所述第一混料机调至高转速状态，所述高转速状态的转速范围为1000r/min～1300r/min，2min～5min后，当温度升至60℃～65℃时，加入乙基锡热稳定剂及水滑石复配物；
2min～5min后，当温度升至82℃～88℃时，加入抗冲改性剂；
2min～5min后，当温度升至90℃～95℃时，加入石蜡、PE蜡、CaCO3填料剂、ACR类加工助剂和抗氧化剂；
2min～5min后，当温度升至115℃～120℃时，混合结束得到混合物料；
冷却步骤：将所述混合物料从所述第一混料机转移至第二混料机中，冷却至40℃～50℃得到CPVC共混料。
2.如权利要求1所述的高热稳定性的CPVC共混料的制备方法，其特征在于，所述第一混料机为高速混料机，所述第二混料机为冷却混料机；所述高速混料机的速度状态包括所述低转速状态和所述高转速状态。
3.如权利要求1所述的高热稳定性的CPVC共混料的制备方法，其特征在于，在所述加热混料步骤中添加的物质由以下重量份组成：
CPVC树脂100份，
乙基锡热稳定剂及水滑石复配物1.6～2.5份，
抗冲改性剂6～6.4份，
石蜡0.8～1份，
PE蜡1.4～1.6份，
填料剂1.4～1.8份，
加工助剂1～1.5份，
抗氧化剂0.3～0.4份。
4.如权利要求1或3所述的高热稳定性的CPVC共混料的制备方法，其特征在于，所述乙基锡热稳定剂及水滑石复配物中乙基锡热稳定剂与水滑石的重量比例为1:0.4～1:1。
5.如权利要求1所述的高热稳定性的CPVC共混料的制备方法，其特征在于，所述的水滑石的化学式为[Mg6Al2(OH)16CO3]·4H2O。
6.如权利要求1所述的高热稳定性的CPVC共混料的制备方法，其特征在于，所述的抗冲改性剂为甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯的三元共聚物。
7.如权利要求1所述的高热稳定性的CPVC共混料的制备方法，其特征在于，所述的抗氧化剂为抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，分子式为C35H62O3。
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