CN108285597A - Pvc改性共混料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVC改性共混料的制备方法，该方法包括：将CPVC树脂、PVC树脂、热稳定剂以及助剂在高速混合机中加热混合至第一预设温度得到预混物料；将预混物料转移至冷却混合机中混合并冷却至第二预设温度得到终混物料。本发明的有益之处在于提供了一种PVC改性共混料的制备方法，该PVC改性共混料的使用温度得到扩展并且具有较好的化学稳定性。

Description

PVC改性共混料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种制备方法，具体涉及一种PVC改性共混料的制备方法。
背景技术
近年来在中国市场，PVC行业企业有所衰减，但在塑料行业仍然处于重要地位，2016年我国PVC表观消费量1669万吨，2017年我国有望达到1770-1790万吨，可以看出，我国对PVC的需求只会越来越大。通常情况下，PVC共混料的维卡温度较低，较低的使用温度和耐候性局限了其应用范围，导致其无法应用于工业等恶劣环境中。因此，拓宽PVC的使用范围对其今后的发展有重要的意义。
发明内容
一种PVC改性共混料的制备方法，该方法包括：将CPVC树脂、PVC树脂、热稳定剂以及助剂在高速混合机中加热混合至第一预设温度得到预混物料；将预混物料转移至冷却混合机中混合并冷却至第二预设温度得到终混物料。
进一步地，第一预设温度的取值范围为100至120摄氏度。
进一步地，第二预设温度的取值范围40至50摄氏度。
进一步地，热稳定剂包括钙锌热稳定剂。
进一步地，助剂包括石蜡、CaCO3填料剂、ACR类加工助剂中额一种或几种。
进一步地，将PVC树脂、CPVC树脂、热稳定剂以及助剂在高速混合机中混合包括如下步骤：在第一阶段温度条件下，将PVC树脂和CPVC树脂置入处于第一转速的高速混合机；在升至第二阶段温度时，向处于第二转速的高速混合机中加入热稳定剂；在升至第三阶段温度时，向高速混合机中加入氯化聚乙烯；在升至第四阶段温度时，向高速混合机中加入助剂；在升至第五阶段温度时，停止高速混合机的转动；第二转速高于第一转速。
进一步地，第一转速的取值范围为200至300转每分钟。
进一步地，第二转速的取值范围为1000至1300转每分钟。
进一步地，第一阶段温度的取值范围为15至30摄氏度。
进一步地，PVC树脂的质量份取值范围为50至100份，CPVC树脂的质量份取值范围为10至50份。
进一步地，第一阶段温度的取值范围为15至30摄氏度，更进一步地为20至25摄氏度。第二阶段温度的取值范围为50至70摄氏度，更进一步地为60至65摄氏度。第三阶段温度的取值范围为75至90摄氏度，更进一步地为82至88摄氏度。第四阶段温度的取值范围为90至100摄氏度，更进一步地为90至95摄氏度。第五阶段温度的取值范围为100至130摄氏度，更进一步地为115至120摄氏度。
进一步地，第一阶段温度条件升至第二温度条件的时间取值范围为1至10分钟，更进一步地为2至5分钟。第二阶段温度条件升至第三温度条件的时间取值范围为1至10分钟，更进一步地为2至5分钟。第三阶段温度条件升至第四温度条件的时间取值范围为1至10分钟，更进一步地为2至5分钟。第四阶段温度条件升至第五温度条件的时间取值范围为1至10分钟，更进一步地为2至5分钟。
进一步地，假设PVC树脂质量份的取值范围为50至100份，那么石蜡0.3至0.5份、CaCO3填料剂40至50份、ACR类加工助剂1至1.5份，氯化聚乙烯5至6份，钙锌热稳定剂3至5份，甲基锡热稳定剂0至2份。
本发明的有益之处在于：
提供了一种PVC改性共混料的制备方法，利用该PVC改性共混料的使用温度得到扩展并且具有较好的化学稳定性。
附图说明
图1是本发明的制备方法的一个优选实施例的流程示意框图；
图2是本发明的制备方法的优选实施例所制备的PVC共混料的动态热稳定性及流变性能测试的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的PVC改性共混料的制备方法包括：将CPVC树脂、PVC树脂、热稳定剂以及助剂在高速混合机中加热混合至第一预设温度得到预混物料；将预混物料转移至冷却混合机中混合并冷却至第二预设温度得到终混物料。
具体而言，第一预设温度的取值范围为100至120摄氏度。
具体而言，第二预设温度的取值范围40至50摄氏度。
具体而言，热稳定剂包括钙锌热稳定剂。
具体而言，助剂包括石蜡、CaCO3填料剂、ACR类加工助剂中额一种或几种。
具体而言，将PVC树脂、CPVC树脂、热稳定剂以及助剂在高速混合机中混合包括如下步骤：在第一阶段温度条件下，将PVC树脂和CPVC树脂置入处于第一转速的高速混合机。与现有技术相比，将PVC树脂和CPVC树脂混合，具有改善PVC树脂性能的好处。
在升至第二阶段温度时，向处于第二转速的高速混合机中加入热稳定剂。在温度相对较低时加入热稳定剂能够减少后续加热过程中的树脂的分解，保证原料的性能，提高产品的质量。
在升至第三阶段温度时，向高速混合机中加入氯化聚乙烯；在升至第四阶段温度时，向高速混合机中加入助剂；在升至第五阶段温度时，停止高速混合机的转动；第二转速高于第一转速。
其中，氯化聚乙烯颗粒尺寸为200-350微米，填料剂颗粒尺寸为21-44微米，加工助剂颗粒尺寸为50-100微米，PE蜡颗粒尺寸为1-10微米，在加入颗粒较大的氯化聚乙烯之后再加入颗粒尺寸较小的助剂，能够防止氯化聚乙烯颗粒的间隙被尺寸较小的助剂填充，从而保证了氯化聚乙烯和原料之间的接触面积，保证了氯化聚乙烯的效果；
作为另一种方案，虽然也可以在加入氯化聚乙烯或者助剂之后再加入热稳定剂，但该方案没有考虑到在低温时加入热稳定剂，能够减少后续加热过程中的树脂分解，从而保证热稳定剂的效果。
作为另一种方案，虽然也可以将氯化聚乙烯和助剂一起加入，但是该方案没有考虑到将两者一起加入时，由于氯化聚乙烯的颗粒尺寸较大，助剂的颗粒尺寸较小，氯化聚乙烯与原料之间的间隙将被颗粒较小的助剂填充，使得氯化聚乙烯与原料之间的接触面积变小，降低了氯化聚乙烯的效果。
具体而言，第一转速的取值范围为200至300转每分钟。
具体而言，第二转速的取值范围为1000至1300转每分钟。
具体而言，第一阶段温度的取值范围为15至30摄氏度。
具体而言，PVC树脂的质量份取值范围为50至100份，CPVC树脂的质量份取值范围为10至50份，经过测试可知这样的物质比例能获得性能较好的PVC共混料。
具体而言，第一阶段温度的取值范围为15至30摄氏度，更具体而言为20至25摄氏度。第二阶段温度的取值范围为50至70摄氏度，更具体而言为60至65摄氏度。第三阶段温度的取值范围为75至90摄氏度，更具体而言为82至88摄氏度。第四阶段温度的取值范围为90至100摄氏度，更具体而言为90至95摄氏度。第五阶段温度的取值范围为100至130摄氏度，更具体而言为115至120摄氏度。
具体而言，第一阶段温度条件升至第二温度条件的时间取值范围为1至10分钟，更具体而言为2至5分钟。第二阶段温度条件升至第三温度条件的时间取值范围为1至10分钟，更具体而言为2至5分钟。第三阶段温度条件升至第四温度条件的时间取值范围为1至10分钟，更具体而言为2至5分钟。第四阶段温度条件升至第五温度条件的时间取值范围为1至10分钟，更具体而言为2至5分钟。
具体而言，假设PVC树脂质量份的取值范围为50至100份，那么石蜡0.3至0.5份、CaCO3填料剂40至50份、ACR类加工助剂1至1.5份，氯化聚乙烯5至6份，钙锌热稳定剂3至5份，甲基锡热稳定剂0至2份。
需要说明的是，CPVC树脂可以采用由法国阿克玛公司的树脂原料和设备生产，生产方式采用本体法，所制得的CPVC树脂与普通CPVC相比，氯含量和氯残留较低，结晶度较高，具有优异的热稳定性和物理性能。PVC树脂可以采用包括法国阿科玛公司或者日本积水公司生产的多种型号的PVC树脂；热稳定剂可以采用包括上海晶明化工有限公司生产的型号为CZ-1的热稳定剂；石蜡可以采用包括济南德厚化工有限公司或者上海信裕生物科技有限公司生产的多种型号的石蜡；PE蜡可以采用包括上海井宏化工科技有限公司或者苏州市百耀化工有限公司生产的多种型号的PE蜡；碳酸钙填料可以采用包括上海弘顺生物科技有限公司或者上海信裕生物科技有限公司生产的多种型号的碳酸钙填料；ACR加工助剂的一种包括上海思锐化工有限公司生产的ACR加工助剂；氯化聚乙烯的一种包括韩国LG化学生产的氯化聚乙烯。
以下结合具体实例对本发明的方法做进一步地介绍。
实施例1
在混料机200转每分钟的转速下加入90份的PVC和10份的CPVC，然后将混料机调速至1000转每分钟；温度升至60摄氏度时，加入4份的钙锌热稳定剂，在该步骤加入热稳定剂，能够减少后续加热过程中的树脂的分解，提高产品的质量；温度升至82摄氏度时，加入5份的氯化聚乙烯；温度升至90摄氏度，加入0.5份石蜡、40份CaCO3填料剂、1.5份ACR(这里指ACR类加工助剂，下同)，在加入颗粒较大的氯化聚乙烯之后再加入颗粒尺寸较小的助剂，能够防止氯化聚乙烯颗粒的间隙被尺寸较小的助剂填充，从而保证了氯化聚乙烯和原料之间的接触面积，保证了氯化聚乙烯的效果；温度升至110摄氏度时，混合结束。将高速混合机内的混合料转移至冷却混合机，冷却至40摄氏度结束出料，制得PVC共混料。
实施例2
在混料机200转每分钟的转速下加入80份的PVC和20份的CPVC，然后将混料机调速至1000转每分钟；温度升至65摄氏度时，加入4份的钙锌热稳定剂，在该步骤加入热稳定剂，能够减少后续加热过程中的树脂的分解，提高产品的质量；温度升至88摄氏度时，加入5份的氯化聚乙烯；温度升至95摄氏度，加入0.5份石蜡、40份CaCO3填料剂、1.5份ACR，在加入颗粒较大的氯化聚乙烯之后再加入颗粒尺寸较小的助剂，能够防止氯化聚乙烯颗粒的间隙被尺寸较小的助剂填充，从而保证了氯化聚乙烯和原料之间的接触面积，保证了氯化聚乙烯的效果；温度升至120摄氏度时，混合结束。将高速混合机内的混合料转移至冷却混合机，冷却至45摄氏度结束出料，制得PVC共混料。
实施例3
在混料机250转每分钟的转速下加入70份的PVC和30份的CPVC，然后将混料机调速至1200转每分钟；温度升至60摄氏度时，加入4份的钙锌热稳定剂，在该步骤加入热稳定剂，能够减少后续加热过程中的树脂的分解，提高产品的质量；温度升至82摄氏度时，加入5份的氯化聚乙烯；温度升至90摄氏度，加入0.5份石蜡、40份CaCO3填料剂、1.5份ACR，在加入颗粒较大的氯化聚乙烯之后再加入颗粒尺寸较小的助剂，能够防止氯化聚乙烯颗粒的间隙被尺寸较小的助剂填充，从而保证了氯化聚乙烯和原料之间的接触面积，保证了氯化聚乙烯的效果；温度升至120摄氏度时，混合结束。将高速混合机内的混合料转移至冷却混合机，冷却至40摄氏度结束出料，制得PVC共混料。
实施例4
在混料机300转每分钟的转速下加入60份的PVC和40份的CPVC，然后将混料机调速至1300转每分钟；温度升至65摄氏度时，加入4份的钙锌热稳定剂，在该步骤加入热稳定剂，能够减少后续加热过程中的树脂的分解，提高产品的质量；温度升至88摄氏度时，加入5份的氯化聚乙烯；温度升至95摄氏度，加入0.5份石蜡、40份CaCO3填料剂、1.5份ACR，在加入颗粒较大的氯化聚乙烯之后再加入颗粒尺寸较小的助剂，能够防止氯化聚乙烯颗粒的间隙被尺寸较小的助剂填充，从而保证了氯化聚乙烯和原料之间的接触面积，保证了氯化聚乙烯的效果；温度升至120摄氏度时，混合结束。将高速混合机内的混合料转移至冷却混合机，冷却至40摄氏度结束出料，制得PVC共混料。
实施例5
在混料机250转每分钟的转速下加入50份的PVC和50份的CPVC，然后将混料机调速至1100转每分钟；温度升至65摄氏度时，加入4份的钙锌热稳定剂，在该步骤加入热稳定剂，能够减少后续加热过程中的树脂的分解，提高产品的质量；温度升至82摄氏度时，加入5份的氯化聚乙烯，在加入颗粒较大的氯化聚乙烯之后再加入颗粒尺寸较小的助剂，能够防止氯化聚乙烯颗粒的间隙被尺寸较小的助剂填充，从而保证了氯化聚乙烯和原料之间的接触面积，保证了氯化聚乙烯的效果；温度升至95摄氏度，加入0.5份石蜡、40份CaCO3填料剂、1.5份ACR；温度升至120摄氏度时，混合结束。将高速混合机内的混合料转移至冷却混合机，冷却至50摄氏度结束出料，制得PVC共混料。
实施例6
在混料机200转每分钟的转速下加入50份的PVC和50份的CPVC，然后将混料机调速至1000转每分钟；温度升至60摄氏度时，加入4份的钙锌热稳定剂和2份甲基锡热稳定剂，在该步骤加入热稳定剂，能够减少后续加热过程中的树脂的分解，提高产品的质量；温度升至82摄氏度时，加入5份的氯化聚乙烯；温度升至90摄氏度，加入0.5份石蜡、40份CaCO3填料剂、1.5份ACR，在加入颗粒较大的氯化聚乙烯之后再加入颗粒尺寸较小的助剂，能够防止氯化聚乙烯颗粒的间隙被尺寸较小的助剂填充，从而保证了氯化聚乙烯和原料之间的接触面积，保证了氯化聚乙烯的效果；温度升至120摄氏度时，混合结束。将高速混合机内的混合料转移至冷却混合机，冷却至40摄氏度结束出料，制得PVC共混料。
对比例1
在混料机250转每分钟的转速下加入100份的PVC，然后将混料机调速至1200转每分钟；温度升至65摄氏度时，加入4份的钙锌热稳定剂；温度升至88摄氏度时，加入5份的氯化聚乙烯；温度升至90摄氏度，加入0.5份石蜡、40份CaCO3填料剂、1.5份ACR；温度升至120摄氏度时，混合结束。将高速混合机内的混合料转移至冷却混合机，冷却至50摄氏度结束出料，制得PVC共混料。
对比例2
在混料机300转每分钟的转速下加入100份的PVC，然后将混料机调速至1300转每分钟；温度升至60摄氏度时，同时加入4份的钙锌热稳定剂、5份的氯化聚乙烯、0.5份石蜡、40份CaCO3填料剂、1.5份ACR；温度升至115摄氏度时，混合结束。将高速混合机内的混合料转移至冷却混合机，冷却至45摄氏度结束出料，制得CPVC共混料。
对比例3
在混料机200转每分钟的转速下加入90份的PVC和10份的CPVC，然后将混料机调速至1000转每分钟；温度升至60摄氏度时，加入5份的氯化聚乙烯；温度升至90摄氏度，加入4份的钙锌热稳定剂、加入0.5份石蜡、40份CaCO3填料剂、1.5份ACR；温度升至115摄氏度时，混合结束。将高速混合机内的混合料转移至冷却混合机，冷却至40摄氏度结束出料，制得PVC共混料。
动态热稳定性及流变性能测试
将转矩流变仪的密炼机升温至175摄氏度，转子转速设定为50转/分，然后将71g的共混料通过漏斗加入密炼机内混合，直到共混料分解，如图2所示，取T1到T2之间的时间为动态热稳定时间，T1到T2期间测得的温度为熔体的稳定温度，测得的扭矩为稳定扭矩。
取实施例和对比例制备的共混料按照上述方法分别进行动态热稳定性，稳定温度和稳定扭矩测试。
共混料的动态热稳定时间，稳定温度和稳定扭矩的测试结果如表1所示。
拉伸强度测试
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》。
取实施例和对比例制备的共混料按照上述方法分别进行拉伸强度测试。
悬臂梁缺口冲击测试
按照国家标准GB/T 1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》。
取实施例和对比例制备的共混料按照上述方法分别进行悬臂梁缺口冲击测试。
维卡软化温度测试
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》。
取实施例和对比例制备的共混料按照上述方法分别进行维卡软化温度测试。
氧指数测试
按照国家标准GB/T 2046.2-2009《用氧指数法测定燃烧行为第二部分：室温实验》。
取实施例和对比例制备的共混料按照上述方法分别进行氧指数测试。
共混料的拉伸强度测试、悬臂梁缺口冲击测试、维卡软化温度测试和氧指数测试的结果如表2所示。
表1实施例和对比例的加工性能比较
表2实施例和对比例的产品性能比较
从表1可以看出，实施例2和实施例1的加工性能变化较小；在实施例5中，PVC/CPVC体系中的比例达到50时，CPVC对共混料的稳定温度和平衡扭矩影响则较小，稳定温度仅增加了1.8摄氏度，平衡扭矩仅增加了2.8Nm；实施例6对比实施例5，加入了2份甲基锡稳定剂后，产品的热稳定性可以大幅度提高，与对比例1相比只差3min，完全可以满足PVC材料的加工条件。
从表2可以看出，实施例6和对比1相比，PVC/CPVC体系中的比例达到50时，维卡软化温度提升了11摄氏度，氧指数由38.2％提高到48％，拉伸强度提高了8Mpa，悬臂梁仅降低了1.4KJ/m2，基本可以无视。综上，可以发现CPVC可以在维持PVC加工性能的同时大幅提高PVC的物理性能。
从表2看出，对比实施例1和对比例2，对比例2将热稳定剂、氯化聚乙烯、助剂同时加入，其得到的共混料的维卡温度降低了0.7℃，悬臂梁冲击降低了1.5KJ/m2。说明按顺序分别加入热稳定剂、氯化聚乙烯、助剂能够提高共混物的抗冲性能和维卡温度。
从表1、表2看出，对比实施例1和对比例3，对比例3先加入氯化聚乙烯再加入热稳定剂，其得到的共混料的每一组参数对应的性能都有下降。说明在加入氯化聚乙烯或助剂之前先加入热稳定剂，能够提高产品的质量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种PVC改性共混料的制备方法，其特征在于：
所述制备方法包括：
将CPVC树脂、PVC树脂、热稳定剂、氯化聚乙烯以及助剂在高速混合机中加热混合至第一预设温度得到预混物料；
将所述预混物料转移至冷却混合机中混合并冷却至第二预设温度得到终混物料。
2.根据权利要求1所述的PVC改性共混料的制备方法，其特征在于：
所述第一预设温度的取值范围为100至120摄氏度。
3.根据权利要求1所述的PVC改性共混料的制备方法，其特征在于：
所述第二预设温度的取值范围40至50摄氏度。
4.根据权利要求1所述的PVC改性共混料的制备方法，其特征在于：
所述热稳定剂包括钙锌热稳定剂。
5.根据权利要求1所述的PVC改性共混料的制备方法，其特征在于：
所述助剂包括石蜡、CaCO3填料剂、ACR类加工助剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的PVC改性共混料的制备方法，其特征在于：
将PVC树脂、CPVC树脂、氯化聚乙烯、热稳定剂以及助剂在高速混合机中混合包括如下步骤：
在第一阶段温度条件下，将PVC树脂和CPVC树脂置入处于第一转速的所述高速混合机；
在升至第二阶段温度时，向处于第二转速的所述高速混合机中加入所述热稳定剂；
在升至第三阶段温度时，向所述高速混合机中加入氯化聚乙烯；
在升至第四阶段温度时，向所述高速混合机中加入所述助剂；
在升至第五阶段温度时，停止所述高速混合机的转动；
所述第二转速高于所述第一转速。
7.根据权利要求6所述的PVC改性共混料的制备方法，其特征在于：
所述第一转速的取值范围为200至300转每分钟。
8.根据权利要求6所述的PVC改性共混料的制备方法，其特征在于：
所述第二转速的取值范围为1000至1300转每分钟。
9.根据权利要求6所述的PVC改性共混料的制备方法，其特征在于：
所述第一阶段温度的取值范围为15至30摄氏度。
10.根据权利要求1所述的PVC改性共混料的制备方法，其特征在于：
所述PVC树脂的质量份取值范围为50至100份，所述CPVC树脂的质量份取值范围为10至50份。
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