CN109535608B - 一种软质聚氯乙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种软质聚氯乙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软质聚氯乙烯材料及其制备方法。本发明的软质聚氯乙烯材料，按重量份数计，包含以下组分：聚氯乙烯20～60份；增塑剂20～60份；填料0‑60份；稳定剂0～5份；其他助剂0～5份；其中增塑剂包含至少两种不同种类的增塑剂。本发明通过选用两种以上的不同种类的增塑剂作为增塑组合物与聚氯乙烯树脂复配制备一种对温度敏感度低的软质聚氯乙烯材料；在此基础上，通过进一步的优化，通过选用不同K值的聚氯乙烯树脂组合、矿物填料的添加以及组合物等，能够进一步降低软质聚氯乙烯材料对温度的敏感性，增加了材料的适用性和实用性。

Description

一种软质聚氯乙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氯乙烯材料领域，具体涉及一种低温度敏感性的聚氯乙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是性能跨度最大，也是应用领域最广泛的塑料，可以制造强度和硬度很高的硬质制品，如管材、管件、门窗异型材、瓶类和片材、电工电器壳体等；也可以通过添加增塑剂制造柔软的软质制品，如薄膜、电线电缆、人造革、玩具等；由此可见聚氯乙烯(PVC)塑料涉足众多行业，属国民经济基础化工原料，与国民经济发展关系非常紧密，近年来，随国民经济的快速发展，我国PVC消费量呈现快速增长，2017年国内聚氯乙烯(PVC)消费量在1800万吨左右，2018年预计需求增长在4-5％左右。目前随着国家出台各种环保及产业升级政策，PVC塑料行业也必将迎来产业升级的机会，以促进PVC塑料行业向高性能、高环保、专用化的方向发展，发展对人、环境友好的无毒产品等。
聚氯乙烯(PVC)的下游消费中，软质品的占比大概在30％左右的比例。软制品采取了增塑改性的技术。聚合物的增塑改性就是通过在聚合物中添加增塑剂，削弱聚合物分子间的作用力，降低聚合物玻璃化温度，降低聚合物结晶性，改善聚合物的加工性能(包括降低融熔温度和熔体粘度)，并赋予塑料制品柔韧性、延展性的改性方法。
通常，将聚氯乙烯中增塑剂添加量在12份以下的称为硬质聚氯乙烯材料，增塑剂添加量在12份以上的称为软质聚氯乙烯材料，在软质聚氯乙烯的表征方面，邵氏硬度是一个重要指标参考，硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力，是比较各种材料软硬的指标。譬如增塑剂含量在20份左右的软质聚氯乙烯材料，邵氏硬度在100A左右。对软质聚乙烯材料(PVC)来说，本身是无定型材料，加上增塑剂的分子间的作用力及热运动与温度关系较大，导致软质聚氯乙烯(PVC)材料或者制品在不同温度下硬度差异较大，再加上后端一些制品结构的放大，往往会导致最终制品手感在冬夏不同季节差异较大。
到目前为止，行业内普遍采用冬夏两个配方来进行使用，一些更敏感行业譬如密封条行业，为满足装配需求，一年四季使用的材料配方都会有所不同。遮阳不可避免的会出现材料切换的麻烦，同时带来产品品质波动的问题。
针对此，本发明开发出一款低温度敏感的软质聚氯乙烯(PVC)材料，可以根本上解决冬夏的硬度大幅波动问题，实现全年配方以及相应生产的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有软质聚氯乙烯(PVC)材料在不同温度下性能存在的波动性，提供一种性能优异的软质聚乙烯(PVC)材料。该材料具有力学性能好、回弹性好、温度依赖性低、性价比较高的特点，一方面克服了软质聚氯乙烯(PVC)的不足之处，另一方面通过优异的性价比，可以有效缓解目前软质聚氯乙烯被热塑性弹性体取代的迫切性。
在本发明的一个技术方案中，提供了一种软质聚氯乙烯材料，按重量份数计，包含以下组分：
Figure BDA0001896033950000021
其中增塑剂包含至少两种不同种类的增塑剂。
具体的，所述增塑剂为增塑剂组合物，其包含环氧酯类、脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯类、偏苯三酸酯类、柠檬酸酯类和聚酯类增塑剂中的两种或多种。
进一步地，所述b)增塑剂包含偏苯三酸酯类和柠檬酸酯类的两种。
具体地增塑剂组合物包括组分Ⅰ、组分Ⅱ、组分Ⅲ、组分Ⅳ、组分Ⅴ、组分Ⅵ中的至少两种，各组分在增塑剂组合物中所占重量百分比如下：
组分Ⅰ：由环氧类组成，其占增塑剂组合物的重量百分比为0-15％；
组分Ⅱ：由脂肪族二元酸酯类组成，其占增塑剂组合物的重量百分比为0-40％；
组分Ⅲ：由苯二甲酸酯类组成，其占增塑剂组合物的重量百分比为0-40％；
组分Ⅳ：由偏苯三酸酯类组成，其占增塑剂组合物的重量百分比为1-80％；
组分Ⅴ：由柠檬酸酯类组成，其占增塑剂组合物的重量百分比为1-80％；
组分Ⅵ：由聚酯类组成，其占增塑剂组合物的重量百分比为0-30％；
优选地，所述组分Ⅰ占增塑剂组合物总重量百分比为0-5％；
优选地，所述组分Ⅱ占增塑剂组合物总重量百分比为0-25％；
优选地，所述组分Ⅲ占增塑剂组合物总重量百分比为0-20％；
优选地，所述组分Ⅳ占增塑剂组合物总重量百分比为25-65％
优选地，所述组分Ⅴ占增塑剂组合物总重量百分比为25-65％；
优选地，所述组分Ⅵ占增塑剂组合物总重量百分比为0-10％；
具体的，所述聚氯乙烯为聚氯乙烯组合物，其包含两种或多种不同K值的聚氯乙烯。
进一步地，聚氯乙烯组合物包括组分Ⅰ、组分Ⅱ、组分Ⅲ、组分Ⅳ、组分Ⅴ中的两种或多种，各组分的K值以及在聚氯乙烯组合物中的重量比如下：
组分Ⅰ：由K值为54-61的聚氯乙烯树脂组成，其占聚氯乙烯组合物的重量百分比为0-25％；
组分Ⅱ：由K值为61-70的聚氯乙烯树脂组成，其占聚氯乙烯组合物的重量百分比为0-40％；
组分Ⅲ：由K值为70-76的聚氯乙烯树脂组成，其占聚氯乙烯组合物的重量百分比为1-80％；
组分Ⅳ：由K值为76-94的聚氯乙烯树脂组成，其占聚氯乙烯组合物的重量百分比为0-30％；
组分Ⅴ：由K值为55-80的聚氨酯改性聚氯乙烯树脂组成，其占聚氯乙烯组合物的重量百分比为1-80％；
其中K值的测试方法：K值测定按照GB/T3401用毛细管黏度计测定聚氯乙烯树脂稀溶液的黏度进行，通过公式计算得到K值。
优选地，所述组分Ⅰ占聚氯乙烯组合物总重量百分比为0-5％；
优选地，所述组分Ⅱ占聚氯乙烯组合物总重量百分比为0-25％；
优选地，所述组分Ⅲ占聚氯乙烯组合物总重量百分比为30-70％；
优选地，所述组分Ⅳ占聚氯乙烯组合物总重量百分比为0-15％；
优选地，所述组分Ⅴ占聚氯乙烯组合物总重量百分比为30-70％；
其中，所述聚氯乙烯组合物按照GB/T3401用毛细管黏度计测定聚氯乙烯树脂稀溶液的黏度测得K值为60-74；
所述的填料选自组份陶土、硅灰石、白炭黑、硅藻土、玻璃微球、钛白粉、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母中的一种或多种；
进一步地，所述的填料的用量为10-60份，可选自粒状填料和/或片状填料；其中粒状填料的粒度不低于500目，片状填料的长径比大于1；所述粒状填料与片状填料的质量比为0-90:10-100。
优选地，稳定剂的用量为0.5-5份，所述合适的稳定剂组合物包括有机锡稳定剂、钙锌稳定剂、钡锌稳定剂、有机亚磷酸酯、环氧大豆油、水滑石、氧化钙中的一种或多种。
所述合适的其他助剂选自润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、着色剂、抗菌剂、加工助剂中的一种或多种。
所述润滑剂选自硬脂酸金属皂盐、硬脂酸季戊四醇酯类、脂肪酰胺类、石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、褐煤蜡等。
所述抗氧剂包括有机亚磷酸酯、烷基化的一元酚或者多元酚、多元酚和二烯的烷基化反应产物，对甲酚或者二环戊二烯的丁基化反应产物，烷基化的氢醌类、羟基化的硫代二苯基醚类，亚烷基-双酚、苄基化合物、多元醇酯等。
所述光稳定剂如苯并三唑类、二苯甲酮类等。
所述着色剂包括各种颜料、染料等。
所述抗菌剂包括有机如酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类、香草醛或乙基香草醛类化合物、无机的银系等。
所述加工助剂如分子量为50-150万的甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸烷酯的共聚物类、α-甲基苯乙烯的低聚物、有机硅类等。
在本发明的另一技术方案中，还提供了一种软质聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配方含量称量各组分，首先往高速混合机里添加聚氯乙烯组合物、稳定剂和其他助剂，启动高混机，然后分种类加入增塑剂组合物中的各组分，混至80-150℃，此外如有需要引入填料，在加入矿物填料后，再高速混合至80-150℃，得到混合好的半成品材料；
(2)将上述的混合材料通过挤出机混合，温度设定在80-170℃范围，造粒，包装，得到产品。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过选用两种以上的不同种类的增塑剂作为增塑组合物与聚氯乙烯树脂复配制备一种对温度敏感度低的软质聚氯乙烯材料；在此基础上，通过进一步的优化，选用不同K值的聚氯乙烯树脂组合、矿物填料的添加以及组合物等，能够进一步降低软质聚氯乙烯材料对温度的敏感性。
(2)本发明实现了聚氯乙烯树脂与增塑剂在不同温度下良好相容性，制备得到的软质聚氯乙烯材料在具备通用聚氯乙烯材料常规的性能外，还具备低的温度敏感性，同时完全符合最新的EN71、ROHS、REACH等环保法规，增加了材料的适用性和实用性。
具体实施方式：
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并例并不受下述实施例的限制。
(1)各性能的测试标准或方法：
硬度的测试方法：ASTM D2240；
硬度变化率的计算方法：硬度变化率＝(0℃条件下测试硬度值-40℃条件下测试硬度值)/0℃条件下测试硬度值；
软质聚氯乙烯材料：增塑剂添加量在12份以上，邵氏A硬度小于100；
(2)本发明中使用的聚氯乙烯树脂：
组分a-1：PVC TL-700(K值58)、韩国LG
组分a-2：PVC TG-1000(K值67)、日本东曹
组分a-3：PVC HG-1300(K值72)、韩华化学
组分a-4：PVC TK-2500L(K值91)、日本信越
组分a-5：PVC C-1800(K值68，聚氨酯改性聚氯乙烯)、台塑
本发明中使用的增塑剂
组分b-1：环氧大豆油类HM-01AD、海尔玛
组分b-2：脂肪族二元酸酯类DOS、台湾联成
组分b-3：苯二甲酸酯类DOTP、安徽香枫
组分b-4：柠檬酸酯类ATBC、江苏雷蒙
组分b-5：偏苯三酸酯类TOTM、台湾联成
组分b-6：聚酯类W2050日本艾迪科
本发明中使用的矿物填料组合物：
组分c-1：碳酸钙、台湾梅立泰
组分c-2：、硅灰石、江西奥特
组分c-3：硫酸钡、佛山安亿
组分c-4：玻璃微珠、廊坊森诺
组分c-5：滑石粉、艾海
本发明中使用的稳定剂组合物：
组分d-1：钙锌稳定剂、日本艾迪科
组分d-2：、水滑石、协和
本发明中使用的其他助剂组合物：
组分e-1：50万分子量加工助剂、钟渊
组分e-2：150万分子量加工助剂、钟渊
其中实施例1-6以及对比例1-3中软质聚氯乙烯材料各组份的组成、用量以及制备材料相应的性能如表1中所示。
实施例1-6以及对比例1-3中的软质聚氯乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照配方含量称量各组分，首先往高速混合机里添加聚氯乙烯组合物、稳定剂和其他助剂，启动高混机，然后分种类加入增塑剂组合物中的各组分，混至80-150℃，此外如有需要引入矿物填料，在加入填料后，再高速混合至80-150℃，得到混合好的半成品材料；
(2)将上述的混合材料通过挤出机混合，温度设定在80-170℃范围，进行造粒，包装，得到产品。
表1实施例1-6及对比例1-3的具体组分(重量分)及其性能结果
Figure BDA0001896033950000081
Figure BDA0001896033950000091
从表1的实施例和对比例的比较可以看出：本发明选用的软质聚氯乙烯(PVC)材料中通过选用两种不同种类的增塑剂作为组合物使用，与聚氯乙烯树脂复配能够制备一种对温度敏感度低的软质聚氯乙烯材料；在此基础上，通过进一步的优化，通过选用不同K值的聚氯乙烯树脂组合、矿物填料的添加以及组合等，能够进一步降低软质聚氯乙烯材料对温度的敏感性，增加了材料的适用性和实用性。

Claims (12)

1.一种软质聚氯乙烯材料，其特征在于，按重量份数计，包含以下组分：
Figure FDA0003470006360000011
其中增塑剂包含至少两种不同种类的增塑剂；
所述b)增塑剂为增塑剂组合物，增塑剂组合物中各组分在增塑剂组合物中所占重量百分比为：
Figure FDA0003470006360000012
所述聚氯乙烯包含组分Ⅰ、组分Ⅱ、组分Ⅲ、组分Ⅳ、组分Ⅴ中的两种或多种，其中各组分的种类及在聚氯乙烯组合物中所占重量百分比为：
组分Ⅰ：由K值为54-61的聚氯乙烯树脂组成，其占聚氯乙烯组合物重量百分比为0-25％；
组分Ⅱ：由K值为61-70的聚氯乙烯树脂组成，其占聚氯乙烯组合物重量百分比为0-40％；
组分Ⅲ：由K值为70-76的聚氯乙烯树脂组成，其占聚氯乙烯组合物的重量百分比为1-80％；
组分Ⅳ：由K值为76-94的聚氯乙烯树脂组成，其占聚氯乙烯组合物的重量百分比为0-30％；
组分Ⅴ：由K值为55-80的聚氨酯改性聚氯乙烯树脂组成，其占聚氯乙烯树脂的重量百分比为1-80％。
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯材料，其特征在于，增塑剂组合物中各组分在增塑剂组合物中所占重量百分比为：
Figure FDA0003470006360000021
3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯材料，其特征在于：
所述组分Ⅰ占聚氯乙烯组合物总重量百分比为0-5％；
所述组分Ⅱ占聚氯乙烯组合物总重量百分比为0-25％；
所述组分Ⅲ占聚氯乙烯组合物总重量百分比为30-70％；
所述组分Ⅳ占聚氯乙烯组合物总重量百分比为0-15％；
所述组分Ⅴ占聚氯乙烯组合物总重量百分比为30-70％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚氯乙烯材料，其特征在于：所述的填料的重量为10-60份。
5.根据权利要求4中任一项所述的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述填料选自陶土、硅灰石、白炭黑、硅藻土、玻璃微球、钛白粉、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的填料选自粒状填料和/或片状填料。
7.根据权利要求6所述的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述粒状填料的粒度不低于500目，片状填料的长径比大于1。
8.根据权利要求6-7任一项所述的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述粒状填料与片状填料的质量比为0-90:10-100。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的稳定剂的重量为0.5-5份。
10.根据权利要求9任一项所述的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述稳定剂选自有机锡稳定剂、钙锌稳定剂、钡锌稳定剂、有机亚磷酸酯、环氧大豆油、水滑石、氧化钙中的一种或多种。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的聚氯乙烯材料，其特征在于，所述的其他助剂选自润滑剂、抗氧剂、光稳定剂、着色剂、抗菌剂、加工助剂。
12.一种包含权利要求1-3任一项所述的软质聚氯乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照配方含量称量各组分，首先往高速混合机里添加聚氯乙烯组合物、如有需要引入稳定剂和其他助剂，启动高混机，然后分种类加入增塑剂组合物中的各组分，混至80-150℃，如有需要引入填料，在加入填料后，再高速混合至80-150℃，得到混合好的半成品材料；
(2)将上述的混合材料通过挤出机混合，温度设定在80-170℃范围，造粒，包装，得到产品。
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