CN111574787A - 一种高弹耐候性pvc改性材料制备方法 - Google Patents

一种高弹耐候性pvc改性材料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，包括以下重量份数配比的原料：PVC5型树脂80‑120份，钙粉40‑60份，增塑剂50‑80份，抗冲改性剂3‑5份，加工助剂1‑3份，润滑剂0.6‑1份，环保稳定剂5‑7份，改性蒙脱土8‑12份、丝氨酸12‑15份和耐候剂7‑11份，所述钙粉为重钙、轻钙和煅烧高岭土的一种，所述由非移增塑剂PN‑1030和环氧大豆油以重量比13:2组成的混合物，所述由非移增塑剂PN‑1030和环氧大豆油以重量比13:2组成的混合物。该高弹耐候性PVC改性材料制备方法，制得的高弹耐候性PVC改性材料的各项性能都超出了国家标准，耐候性好，环保，且耐温和耐候性能优良，强度高，抗冲击性能优异，提高PVC抗冲击强度的同时也提高了材料的抗老化性能，综合性能优异。

Description

一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法
技术领域
本发明涉及聚氯乙烯技术领域，具体为一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法。
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、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。
申请号为200510034302.1公开了一种PVC合金料。该PVC合金料主要由如下比例的成分组成：PVC100份，PMMA20～30份，稳定剂3.5份，相溶剂3份，成核剂3份，润滑剂3份，抗冲击改性剂5份。
申请号为201110080804.3公开了一种耐压耐磨电线PVC料，其重量份组成为：聚氯乙烯粉100份，邻苯二甲酸二异壬酯45～55份，稳定剂4.5～5.5份，润滑剂0.5～1份，耐磨剂16～20份，阻燃剂1.5～2.5份，色粉1份。
申请号为201110080804.3公开了一种耐压耐磨电线PVC料，其重量份组成为：聚氯乙烯粉100份，邻苯二甲酸二异壬酯45～55份，稳定剂4.5～5.5份，润滑剂0.5～1份，耐磨剂16～20份，阻燃剂1.5～2.5份，色粉1份。
上述现有的PVC材料防腐蚀性能较差，且强度和耐候性能并不显著，当受到外界恶劣环境如冷热、腐蚀、冲击等情况下，PVC板自身容易破损，影响其使用性能，部分PVC料中，通过添加铅稳定和CPE(氯化聚乙烯)来保证加工稳定性和提高抗冲击强度而CPE的结构中本身含有氯键和不稳定双键，对PVC异型材的老化性能起不到缓解的作用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法。
本发明提出的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，包括以下重量份数配比的原料：PVC5型树脂80-120份，钙粉40-60份，增塑剂50-80份，抗冲改性剂3-5份，加工助剂1-3份，润滑剂0.6-1份，环保稳定剂5-7份，改性蒙脱土8-12份、丝氨酸12-15份和耐候剂7-11份。
优选的，所述钙粉为重钙、轻钙和煅烧高岭土的一种。
重钙、轻钙和煅烧高岭土均为成本低廉，加工方便的原材料，其可塑性好，性价比高，降低了生产成本，且其与PVC树脂的相容性好，从而提高材料的强度和抗冲击性能。
优选的，所述由非移增塑剂PN-1030和环氧大豆油以重量比13:2组成的混合物。
本发明采用非移增塑剂PN-1030和环氧大豆油作为增塑剂复配使用，并控制其重量比为13-16:1，两种种增塑剂均为环保增塑剂，可以降低PVC分子链间的作用力，使PVC塑料的玻璃化温度、流动温度与所含微晶的熔点均降低，提高树脂的可塑性，使制品柔软、耐低温性能好.
优选的，所述抗冲改性剂为丙烯酸酯抗冲改性剂和含氯量为25％-45％的氯化聚乙烯的混合物，其重量比为7:2。
丙烯酸酯类，不含不稳定双键，对光和热的稳定非常高，在提高PVC抗冲击强度的同时也提高了材料的抗老化性能，氯化聚乙烯(CPE)是一种热塑性塑料的改性剂，具有良好的综合性能，在聚氯乙烯(PVC)树脂中添加适量的CPE，可降低树脂的熔融粘度、提高流动性、改善塑料的加工性能；还可以提高PVC的冲击强度、耐低温性能、耐侯性能、延长制品的使用寿命。CPE还有助于碳酸钙与PVC树脂的均匀分散；且当氯化聚乙烯的含氯量(重量含量)为25％-45％时，使材料的抗冲击强度最好，配合不含不稳定双键的丙烯酸酯类使用，提高了材料的抗老化性能。
优选的，所述加工助剂由ACR-201、氧化聚乙烯蜡按11：13的重量配比复配而成。
氧化聚乙烯蜡为优良的新型极性蜡，由于氧化聚乙烯蜡分子链带有一定量的羰基和羟基，所以与填料、颜料、PVC5型树脂树脂的相溶性就得到显著改善。
优选的，所述环保稳定剂为脂肪酸盐、辅助稳定剂和沸石按7：7：6的重量配比复配而成。
环保稳定剂可以取代铅镉盐类和有机锡类等有毒稳定剂，而且具有相当好的热稳定性、光稳定性和透明性及着色力，实践证明，在PVC树脂制品中，加工性能好，热稳定作用相当于铅盐类稳定剂，是一种良好的无毒稳定剂。
优选的，所述耐候剂由抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂按15：14：24的重量配比复配而成。
本发明中的耐候剂中抗氧剂为酚类、亚磷酸酯类，光稳定剂所使用的为受阻胺类紫外线吸收剂所使用的为苯并三唑类、二苯甲酮类，特别是以水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类与受阻胺类复配，可取得比任何单独紫外线吸收剂更为理性的效果。
本发明的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其改性蒙脱土的制备方法为：
(1)将蒙脱土加入到水中，40℃搅拌15-25min，然后用质量分数为4％的盐酸，调节溶液的pH为4-5；
(2)加入丝氨酸，加热至回流状态，保温搅拌1.5-2.5h，再加入钛酸四乙酯，继续回流搅拌1-2h；
(3)滤饼用水洗去杂质，送入100-130℃烘干箱中，干燥至恒重，即得到改性蒙脱土。
蒙脱土是一种硅酸盐的天然矿物，具有很强的吸附能力和阳离子交换能力，被称为万能材料。在酸性条件下，丝氨酸分子中羧基中的一个质子会转移到氨基基团内，形成铵离子，铵离子可以和蒙脱土片层间的阳离子交换，形成氨基酸有机化的有机蒙脱土，然后在催化剂钛酸四乙酯的作用下，丝氨酸分子间的羟基和羧基会发生分子间的酯化反应，从而制得改性蒙脱土；
用丝氨酸分子对蒙脱土进行改性处理，提升了蒙脱土对有机、无机材料的亲和性，提高原料间的混合效率；同时改性后的蒙脱土可以增强PVC墙板对酸碱、光照、冷热的抵抗性，自身结构稳定、耐候性好。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，包括如下步骤：
S1，按重量配比称取上述原料混合，并在在搅拌机700r/min的中速转速下搅拌，搅拌时间为40-60分钟，温度为100-140℃温度；
S2，将搅拌后的原料通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得防腐蚀PVC改性材料。
优选的，在S2中，双螺杆挤出机一区温度为70-100℃、二区温度为90-150℃、三区温度为130-180℃，螺杆转速为450-500r/min。
本发明制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
本发明提供一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，制得的高弹耐候性PVC改性材料的各项性能都超出了国家标准，耐候性好，环保，且耐温和耐候性能优良，强度高，抗冲击性能优异，提高PVC抗冲击强度的同时也提高了材料的抗老化性能，综合性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明做进一步说明。
实施例一
一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，包括以下重量份数配比的原料：PVC5型树脂80份，钙粉40份，增塑剂50份，抗冲改性剂3份，加工助剂1份，润滑剂0.6份，环保稳定剂5份，改性蒙脱土8份、和耐候剂7-11份。
钙粉为重钙、轻钙和煅烧高岭土的一种。
所述由非移增塑剂PN-1030和环氧大豆油以重量比13:2组成的混合物。
所述抗冲改性剂为丙烯酸酯抗冲改性剂和含氯量为25％-45％的氯化聚乙烯的混合物，其重量比为7:2。
所述加工助剂由ACR-201、氧化聚乙烯蜡按11：13的重量配比复配而成。
所述环保稳定剂为脂肪酸盐、辅助稳定剂和沸石按7：7：6的重量配比复配而成。
所述耐候剂由抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂按15：14：24的重量配比复配而成。
所述改性蒙脱土的制备方法为：
(1)将蒙脱土加入到水中，40℃搅拌15min，然后用质量分数为4％的盐酸，调节溶液的pH为4；
(2)加入丝氨酸，加热至回流状态，保温搅拌1.5h，再加入钛酸四乙酯，继续回流搅拌1h；
(3)滤饼用水洗去杂质，送入100℃烘干箱中，干燥至恒重，即得到改性蒙脱土。
一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，包括如下步骤：
S1，按重量配比称取上述原料混合，并在在搅拌机700r/min的中速转速下搅拌，搅拌时间为40分钟，温度为100℃温度；
S2，将搅拌后的原料通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得防腐蚀PVC改性材料。
所述S2中，双螺杆挤出机一区温度为70℃、二区温度为90℃、三区温度为130℃，螺杆转速为450r/min。
实施例2
一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，包括以下重量份数配比的原料：PVC5型树脂100份，钙粉50份，增塑剂65份，抗冲改性剂4份，加工助剂2份，润滑剂0.8份，环保稳定剂3份，改性蒙脱土10份、和耐候剂9.5份。
钙粉为重钙、轻钙和煅烧高岭土的一种。
所述由非移增塑剂PN-1030和环氧大豆油以重量比13:2组成的混合物。
所述抗冲改性剂为丙烯酸酯抗冲改性剂和含氯量为25％-45％的氯化聚乙烯的混合物，其重量比为7:2。
所述加工助剂由ACR-201、氧化聚乙烯蜡按11：13的重量配比复配而成。
所述环保稳定剂为脂肪酸盐、辅助稳定剂和沸石按7：7：6的重量配比复配而成。
所述耐候剂由抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂按15：14：24的重量配比复配而成。
所述改性蒙脱土的制备方法为：
(1)将蒙脱土加入到水中，40℃搅拌20min，然后用质量分数为4％的盐酸，调节溶液的pH为4.5；
(2)加入丝氨酸，加热至回流状态，保温搅拌2h，再加入钛酸四乙酯，继续回流搅拌1.5h；
(3)滤饼用水洗去杂质，送入115℃烘干箱中，干燥至恒重，即得到改性蒙脱土。
一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，包括如下步骤：
S1，按重量配比称取上述原料混合，并在在搅拌机700r/min的中速转速下搅拌，搅拌时间为50分钟，温度为120℃温度；
S2，将搅拌后的原料通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得防腐蚀PVC改性材料。
所述S2中，双螺杆挤出机一区温度为85℃、二区温度为120℃、三区温度为155℃，螺杆转速为475r/min。
实施例3
一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，包括以下重量份数配比的原料：PVC5型树脂120份，钙粉60份，增塑剂80份，抗冲改性剂5份，加工助剂3份，润滑剂1份，环保稳定剂7份，改性蒙脱土12份、和耐候剂11份。
钙粉为重钙、轻钙和煅烧高岭土的一种。
所述由非移增塑剂PN-1030和环氧大豆油以重量比13:2组成的混合物。
所述抗冲改性剂为丙烯酸酯抗冲改性剂和含氯量为25％-45％的氯化聚乙烯的混合物，其重量比为7:2。
所述加工助剂由ACR-201、氧化聚乙烯蜡按11：13的重量配比复配而成。
所述环保稳定剂为脂肪酸盐、辅助稳定剂和沸石按7：7：6的重量配比复配而成。
所述耐候剂由抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂按15：14：24的重量配比复配而成。
所述改性蒙脱土的制备方法为：
(1)将蒙脱土加入到水中，40℃搅拌25min，然后用质量分数为4％的盐酸，调节溶液的pH为5；
(2)加入丝氨酸，加热至回流状态，保温搅拌2.5h，再加入钛酸四乙酯，继续回流搅拌2h；
(3)滤饼用水洗去杂质，送入130℃烘干箱中，干燥至恒重，即得到改性蒙脱土。
一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，包括如下步骤：
S1，按重量配比称取上述原料混合，并在在搅拌机700r/min的中速转速下搅拌，搅拌时间为60分钟，温度为140℃温度；
S2，将搅拌后的原料通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得防腐蚀PVC改性材料。
所述S2中，双螺杆挤出机一区温度为100℃、二区温度为150℃、三区温度为180℃，螺杆转速为500r/min。
实验例：(实施例1-3制得的防腐蚀PVC改性材料的机械物理性能如表1所示)。
Figure BDA0002517516380000081
Figure BDA0002517516380000091
该高弹耐候性PVC改性材料制备方法，制得的高弹耐候性PVC改性材料的各项性能都超出了国家标准，耐候性好，环保，且耐温和耐候性能优良，强度高，抗冲击性能优异，提高PVC抗冲击强度的同时也提高了材料的抗老化性能，综合性能优异。
该高弹耐候性PVC改性材料制备方法，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：PVC5型树脂80-120份，钙粉40-60份，增塑剂50-80份，抗冲改性剂3-5份，加工助剂1-3份，润滑剂0.6-1份，环保稳定剂5-7份，改性蒙脱土8-12份、和耐候剂7-11份。
2.根据权利要求1所述的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其特征在于：所述钙粉为重钙、轻钙和煅烧高岭土的一种。
3.根据权利要求1所述的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其特征在于，所述由非移增塑剂PN-1030和环氧大豆油以重量比13:2组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其特征在于，所述抗冲改性剂为丙烯酸酯抗冲改性剂和含氯量为25％-45％的氯化聚乙烯的混合物，其重量比为7:2。
5.根据权利要求1所述的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其特征在于，所述加工助剂由ACR-201、氧化聚乙烯蜡按11：13的重量配比复配而成。
6.根据权利要求1所述的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其特征在于，所述环保稳定剂为脂肪酸盐、辅助稳定剂和沸石按7：7：6的重量配比复配而成。
7.根据权利要求1所述的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其特征在于，所述耐候剂由抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂按15：14：24的重量配比复配而成。
8.根据权利要求1所述的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其特征在于，所述改性蒙脱土的制备方法为：
(1)将蒙脱土加入到水中，40℃搅拌15-25min，然后用质量分数为4％的盐酸，调节溶液的pH为4-5；
(2)加入丝氨酸，加热至回流状态，保温搅拌1.5-2.5h，再加入钛酸四乙酯，继续回流搅拌1-2h；
(3)滤饼用水洗去杂质，送入100-130℃烘干箱中，干燥至恒重，即得到改性蒙脱土。
9.如权利要求1-9任一项所述的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，按重量配比称取上述原料混合，并在在搅拌机700r/min的中速转速下搅拌，搅拌时间为40-60分钟，温度为100-140℃温度；
S2，将搅拌后的原料通过双螺杆挤出机挤出造粒，制得防腐蚀PVC改性材料。
10.根据权利要求9所述的一种高弹耐候性PVC改性材料制备方法，其特征在于，所述S2中，双螺杆挤出机一区温度为70-100℃、二区温度为90-150℃、三区温度为130-180℃，螺杆转速为450-500r/min。
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