CN111117108A - 一种高强阻燃pvc及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及PVC技术领域，具体涉及一种高强阻燃PVC及其制备方法，高强阻燃PVC包括PVC粉、增塑剂、填充剂、热稳定剂、润滑剂、阻燃剂和抗氧化剂。本发明中，通过溶剂沉淀再生的原理，使PA66对无机填料进行包覆，制得的填充剂为具有核壳结构，虽然PA66具有强极性的特点，但相对无机填料，PA66在PVC的相容性稍好，而且PA66的熔融加工温度在200℃以上，因此在PVC共混改性过程中，PA66并非处于熔融状态，可以较好地维持分布于PVC基体中的海岛结构，使得PVC复合材料的刚性和韧性均具有明显的提升。

Description

一种高强阻燃PVC及其制备方法
技术领域
本发明涉及PVC技术领域，具体涉及一种高强阻燃PVC及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是最早工业化、用途广泛的通用热塑性塑料之一，它具有质量轻、强度高、绝缘、阻燃、耐腐蚀、综合性能优良、价格低廉和原材料来源广泛等优点；但也存在如下缺点：1、韧性差，受冲击时极易脆裂，因此不能用作结构材料，另外，聚氯乙烯的脆性受温度影响很大，一般的PVC制品使用下限为-15℃，软质PVC的使用下限为-30℃；2、热稳定性差，其在100℃时就开始分解出HCl，高于150℃时分解更加迅速，而PVC的熔融温度约为210℃；3、PVC的粘度极高，流动性极差，在一定程度上限制了其使用。人们常采用添加填料、弹性体、增塑剂、热稳定剂、阻燃剂、加工助剂、耐热改性剂和流动改性剂等方法来改善PVC的性能，存在阻燃剂用量较大，PVC强度和韧性表现较差的缺点。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种力学性能较佳的高强阻燃PVC及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高强阻燃PVC，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002337000860000011
Figure BDA0002337000860000021
所述填充剂通过如下方法制得：
(1)将PA66粉和甲酸按照重量比1:9-11的比例进行混合溶解，得到混合溶液；
(2)往所述混合溶液中加入无机填料并进行搅拌混合，得到悬浮液，所述无机填料的用量为混合溶液的12-16wt％，所述无机填料由纳米碳酸钙和铝粉按照重量比1-2:1的比例组成；
(3)将所述悬浮液进行喷雾干燥，即得到所述填充剂。
目前，对于PVC的增韧方法主要有弹性体增韧和刚性体增韧两种，用于弹性体增韧的常用物质有丁腈橡胶、ACR、MBS、CPE、SBS等，弹性体增韧虽然在韧性上可以具有明显的改善，但是共混物的刚性性能损失较大；而刚性体增韧可以在提高PVC韧性的同时，共混合的刚性性能的损失较小或有所改善，但刚性体往往与PVC的相容性较差，使用的限制较大。
本发明中，通过溶剂沉淀再生的原理，使PA66对无机填料进行包覆，制得的填充剂为具有核壳结构，虽然PA66具有强极性的特点，但相对无机填料，PA66在PVC的相容性稍好，而且PA66的熔融加工温度在200℃以上，因此在PVC共混改性过程中，PA66并非处于熔融状态，可以较好地维持分布于PVC基体中的海岛结构，使得PVC复合材料的刚性和韧性均具有明显的提升；且本发明中无机填料采用纳米碳酸钙和铝粉为核，纳米级的碳酸钙可以在微米级的铝粉之间的间隙分散，解决铝粉易团聚的问题，而采用微米级的铝粉，相对完全采用纳米碳酸钙，复合材料在刚性性能上具有更佳显著的表现。
其中，所述铝粉为巴斯夫铝粉2800。
其中，所述增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂。
其中，所述润滑剂为硬脂酸酰胺、单硬脂酸甘油酯和乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
其中，所述阻燃剂为聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝中的至少一种。
其中，所述阻燃剂由聚磷酸铵、硼酸锌和氢氧化铝按照重量比2-4:1-2:1的比例组成。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂168。
其中，所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
将各原料进行混合后，加入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度142-150℃、二区温度154-160℃、三区温度150-155℃、四区温度140-145℃和五区温度130-140℃。
本发明的有益效果在于：本发明中，通过溶剂沉淀再生的原理，使PA66对无机填料进行包覆，制得的填充剂为具有核壳结构，虽然PA66具有强极性的特点，但相对无机填料，PA66在PVC的相容性稍好，而且PA66的熔融加工温度在200℃以上，因此在PVC共混改性过程中，PA66并非处于熔融状态，可以较好地维持分布于PVC基体中的海岛结构，使得PVC复合材料的刚性和韧性均具有明显的提升；且本发明中无机填料采用纳米碳酸钙和铝粉为核，纳米级的碳酸钙可以在微米级的铝粉之间的间隙分散，解决铝粉易团聚的问题，而采用微米级的铝粉，相对完全采用纳米碳酸钙，复合材料在刚性性能上具有更佳显著的表现。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种高强阻燃PVC，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002337000860000041
所述填充剂通过如下方法制得：
(1)将PA66粉和甲酸按照重量比1:10的比例进行混合溶解，得到混合溶液；
(2)往所述混合溶液中加入无机填料并进行搅拌混合，得到悬浮液，所述无机填料的用量为混合溶液的14wt％，所述无机填料由纳米碳酸钙和铝粉按照重量比1.5:1的比例组成；
(3)将所述悬浮液进行喷雾干燥，即得到所述填充剂。
其中，所述铝粉为巴斯夫铝粉2800。
其中，所述增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂。
其中，所述润滑剂由硬脂酸酰胺和乙撑双硬脂酰胺按重量比2:1的比例组成。
其中，所述阻燃剂由聚磷酸铵、硼酸锌和氢氧化铝按照重量比3:1.5:1的比例组成。
其中，所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
将各原料进行混合后，加入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度146℃、二区温度157℃、三区温度152℃、四区温度143℃和五区温度135℃。
实施例2
Figure BDA0002337000860000051
所述填充剂通过如下方法制得：
(1)将PA66粉和甲酸按照重量比1:9的比例进行混合溶解，得到混合溶液；
(2)往所述混合溶液中加入无机填料并进行搅拌混合，得到悬浮液，所述无机填料的用量为混合溶液的12wt％，所述无机填料由纳米碳酸钙和铝粉按照重量比1:1的比例组成；
(3)将所述悬浮液进行喷雾干燥，即得到所述填充剂。
其中，所述铝粉为巴斯夫铝粉2800。
其中，所述增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂。
其中，所述润滑剂为硬脂酸酰胺。
其中，所述阻燃剂为聚磷酸铵。
其中，所述阻燃剂由氢氧化铝。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010
将各原料进行混合后，加入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度142℃、二区温度154℃、三区温度150℃、四区温度140℃和五区温度130℃。
实施例3
Figure BDA0002337000860000061
所述填充剂通过如下方法制得：
(1)将PA66粉和甲酸按照重量比1:11的比例进行混合溶解，得到混合溶液；
(2)往所述混合溶液中加入无机填料并进行搅拌混合，得到悬浮液，所述无机填料的用量为混合溶液的16wt％，所述无机填料由纳米碳酸钙和铝粉按照重量比2:1的比例组成；
(3)将所述悬浮液进行喷雾干燥，即得到所述填充剂。
其中，所述铝粉为巴斯夫铝粉2800。
其中，所述增塑剂为DOTP增塑剂。
其中，所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂。
其中，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
其中，所述阻燃剂为聚磷酸铵。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂168。
将各原料进行混合后，加入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度150℃、二区温度160℃、三区温度155℃、四区温度145℃和五区温度140℃。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：
所述填充剂通过如下方法制得：
(1)将PA66粉和甲酸按照重量比1:10的比例进行混合溶解，得到混合溶液；
(2)将所述混合溶液进行喷雾干燥，即得到所述填充剂。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于：
所述填充剂由纳米碳酸钙和铝粉按照重量比1.5:1的比例组成，纳米碳酸钙和铝粉均经过硅烷偶联剂kh550处理。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：
所述填充剂由PA66粉、硅烷偶联剂kh550改性的纳米碳酸钙和硅烷偶联剂kh550改性的铝粉按照重量比5:3:2的比例进行机械混合得到。
按照GB/T1040.2、GB/T1043.1和UL94对实施例3、对比例1-3的PVC复合材料进行拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度和阻燃性测试，性能检测结果如下表：
Figure BDA0002337000860000071
由对比例1、对比例2和对比例3的对比可知，在力学性能的比较上，硅烷偶联剂改性无机填料(对比例2)＞硅烷偶联剂改性无机填料和PA66物理混合(对比例3)＞PA66，说明PA66作为独立的填充料加入PVC时，由于相容性较差，PVC的机械强度存在明显的下降，相反，无机填料经过硅烷偶联剂改性后，在PVC体系中具有较好的分散性，可以较好的改善PVC的力学性能；但与本发明的实施例1相比，PA66包覆纳米碳酸钙形成的海岛结构对PVC力学性能的改善作用更为显著，虽然PA66作为壳层一定程度上限制了填充料的分散性，但是PA66不参与熔融再生，稳定的海岛结构对于PVC体系的性能提升更为显著，且PVC与PA之间存在一定的空隙也会对抗冲击强度有一定的改善作用，因此整体呈现更加优越的机械性能。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强阻燃PVC，其特征在于：包括如下重量份的原料：
Figure FDA0002337000850000011
所述填充剂通过如下方法制得：
(1)将PA66粉和甲酸按照重量比1:9-11的比例进行混合溶解，得到混合溶液；
(2)往所述混合溶液中加入无机填料并进行搅拌混合，得到悬浮液，所述无机填料的用量为混合溶液的12-16wt％，所述无机填料由纳米碳酸钙和铝粉按照重量比1-2:1的比例组成；
(3)将所述悬浮液进行喷雾干燥，即得到所述填充剂。
2.根据权利要求1所述的一种高强阻燃PVC，其特征在于：所述铝粉为巴斯夫铝粉2800。
3.根据权利要求1所述的一种高强阻燃PVC，其特征在于：所述增塑剂为DOTP增塑剂。
4.根据权利要求1所述的一种高强阻燃PVC，其特征在于：所述热稳定剂为钙锌复合热稳定剂。
5.根据权利要求1所述的一种高强阻燃PVC，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸酰胺、单硬脂酸甘油酯和乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种高强阻燃PVC，其特征在于：所述阻燃剂为聚磷酸铵、硼酸锌、氢氧化镁和氢氧化铝中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的一种高强阻燃PVC，其特征在于：所述阻燃剂由聚磷酸铵、硼酸锌和氢氧化铝按照重量比2-4:1-2:1的比例组成。
8.根据权利要求1所述的一种高强阻燃PVC，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂1010和/或抗氧剂168。
9.根据权利要求8所述的一种高强阻燃PVC，其特征在于：所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
10.权利要求1-9任意一项所述的一种高强阻燃PVC的制备方法，其特征在于：将各原料进行混合后，加入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出，双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度142-150℃、二区温度154-160℃、三区温度150-155℃、四区温度140-145℃和五区温度130-140℃。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1367199A (zh) * 2002-03-08 2002-09-04 北京中永业科技开发有限责任公司 一种纳米粉体复合材料及其制备方法
CN105566805A (zh) * 2015-12-31 2016-05-11 东莞市祺龙电业有限公司 一种防腐蚀pvc改性材料及其制备方法
CN107236294A (zh) * 2017-05-19 2017-10-10 湖南华曙高科技有限责任公司 一种选择性激光烧结用聚酰胺66粉末材料制备方法
CN109929195A (zh) * 2019-04-22 2019-06-25 苏州银禧科技有限公司 一种高光免喷涂金属色pvc/abs合金材料及其制备方法

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