CN1117978A - 高抗冲硬质聚氯乙烯模塑料及用途 - Google Patents
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Abstract
一种塑料加工领域的组合物，采用刚性非弹性体填充物ROF和弹性体材料CPE(氯化聚乙烯)对PVC树脂进行混合增韧改性，制造高抗冲硬质聚氯乙烯模塑料，产品增韧效果超过现有技术弹性体增韧的效果，而且成本降低，特别适用于塑料门窗和塑料建材管、板材，也适用于其它工程塑料，如汽车、各类车辆零部件、仪表外壳、仪器等。
Description
本发明涉及一种塑料加工的组合物，包含聚氯乙烯(PVC)及热稳定剂、耐候剂、加工助剂、抗冲改性剂等、共混制备的门窗异型材模塑料。
众所周知，PVC树脂具有优良的物理机械性能，且价格低廉，所以广泛应用在各种建筑领域和工程领域，尤其是塑料建材门窗及建筑板材最为广泛。
然而，PVC树脂在常温下是脆性材料，所以在应用时应加入抗冲改性以改善它的韧性。现有技术的增韧改性是加入橡胶类弹性体如ABS、MBS、CPE(氯化聚乙烯)等，但是在橡胶增韧的同时，又会使材料的强度下降、刚性变弱、热变形温度下降及加工流动性变差等，1984年，有人采取脆性塑料粒子分散于韧性机体中能提高机体的冲击强度[1]，解决了前述的刚性下降问题，但其体系为聚碳酸脂(PC)的共混改性，后来又有人用PVC/PS(聚苯乙烯)共混改性[3]，但其增韧的效果不佳，成本也比较高。
本发明的目的是制取增韧效果高而且成本有降低的抗冲击增韧改性的PVC模塑料。
上述目的通过如下构思来实现：采用弹性体和非弹性体即刚性有机粒子对PVC进行复合改性，并在PVC/CPE/ROF(Rigad OrganicFiller缩写为ROF)体系取得进展，添加少量刚性有机粒子PS、AS(丙烯氰—苯乙烯共聚物)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)增韧改性，以PVC/CPE/TiO2/CaCO3体系为代表的增韧，取得了预期的效果。
下面进一步说明本发明具体的技术方案：
ROF—PVC模塑料是以共混方式制备，工艺简单易于实施。
具体工艺如下：60～90％wt(重量百分比)的PVC
4～8％wt的热稳定剂(市售)
0～10％wt的TiO2
0～15％wt的CaCO3
1～15％wt的刚性有机粒子
4～15％wt的弹性体增韧剂CPE
将以上几种化合物置于高速混合机里混合均匀，高速档混合温度为90～150℃，混合时间为3～15min；低速档冷混合40℃以下，混合时间3～15min。再用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度145～195℃得到PVC模塑粒料。
前述的助剂ROF是PS、AS、PMMA中的一种或两种以上的混合物。
所述的PVC树脂是悬浮聚合的平均聚合度为1000～1300的均聚物。
本发明得到的PVC模塑料的增韧效果是非常显著的，PVC/CPE/ROF的材料韧性提高为PVC/CPE基材的5倍，加入1-10份的PS、AS或PMMA、4-5份的CPE，该模塑料的韧性提高为基材的3.3～4倍，并且拉伸强度没有发生明显下降，有时甚至提高。图1是传统橡胶类改性剂CPE增韧PVC、PVC/TiO2/CaCO3与本发明ROF增韧效果对比(图2)。
表1是本发明与现有技术的性能对比，现有技术为中德、中奥、中台合资企业的模塑料，采用德国、奥地利、台湾配方技术使用国内原材料，改性手段是CPE增韧的传统方式。
本发明ROF-PVC门窗模塑料、异型材经国家化学建材检测中心测试表明：材料的冲击韧性非常突出，综合力学性能较高，在获得高性能的基础配方的成本每吨下降200～400元。
表1ROF-PVC模塑料与现有模塑料的性能对比
| 性能 | 单位 | 测试方法 | ROF-PVC | D公司 | Q公司 | B公司 |
| 简支粱冲击强度 | KJ/m2 | GB1043-79 | 44.28 | 13.47 | 12.10 | 10.53 |
| 拉伸强度 | MPa | GB1040-92 | 40.28 | 40.21 | 42.82 | 43.26 |
| 段裂伸长率 | ％ | GB1040-92 | 120 | 65 | 65 | 100 |
注：D公司为中奥合资企业
Q公司为中德合资企业
B公司为中台合资企业
本发明ROF-PVC模塑料主要适用于塑料门窗专用料，也适合于建筑管、板材专用料，以及其它工程塑料(如各类汽车、摩托车、自行车上的部件、机器、仪表的外壳、运动器材、广告牌等。
以下是两个实例配方：
实例1：
经前述工艺路线，将PVC、PVC复合铅盐稳定剂(包含润滑剂)、CPE、TiO2、CaCO3、PS以100∶7∶12∶3∶12∶5的比例制备成模塑粉料，在175℃的条件下挤出造粒制得模塑粒料。实例2：
经前述工艺路线，将PVC、PVC复合铅盐稳定剂(包含润滑剂)、CPE、TiO2、CaCO3、AS以100∶7∶4∶6∶4∶1的比例制备成模塑粉料，在165℃的条件下挤出造粒制得模塑粒料。实例3：
经前述工艺路线，将PVC、PVC复合铅盐稳定剂(包含润滑剂)、CPE、TiO2、CaCO3、PMMA以100∶7∶4∶6∶4∶1的比例制备成模塑粉料在195℃的条件下挤出造粒制得模塑粒料。实例4：
经前述工艺路线，将PVC、PVC复合铅盐稳定剂(包含润滑剂)、CPE、TiO2、CaCO3、PS、PMMA以100∶7∶15∶3∶15∶5∶1的比例制备成模塑粉料在195℃的条件下制得模塑粒料。实例5：
经前述工艺路线，将PVC、PVC复合铅盐稳定剂(包含润滑剂)、CPE、TiO2、CaCO3、AS、PS、PMMA以100∶7∶15∶3∶25∶2∶5∶0.5的比例制备成模塑粉料在195℃的条件下挤出造粒制得模塑粒料。以上各配方的性能见附表。
附表：ROF-PVC异型材模塑料性能
| 项目 | 单位 | 测试方法 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | GB8814-88 |
| 维卡软化点 | ℃ | GB1633-79 | 92.2 | 88.5 | 98.7 | 82.5 | 80.5 | 83 |
| 硬度 | HRR | GB8814-88 | 107 | 109.7 | 112.7 | 99.5 | 98.2 | 85 |
| 弯曲弹性模量 | MPa | GB9341-88 | 2.05×103 | 2.17×103 | 3.07×103 | 2.01×103 | 2.07×103 | 1961 |
| 简支梁冲击强度(23℃，缺口) | KJ/m2 | GB1043-79 | 34.2 | 44.6 | 14.3 | 24.6 | 20.5 | 12.7 |
| 简支梁冲击强度(10℃，缺口) | KJ/m2 | GB1043-79 | 8.7 | 9.2 | 5.2 | 7.2 | 6.2 | 4.9 |
| 拉伸强度 | MPa | GB1040-92 | 40.0 | 44.0 | 47.0 | 38.0 | 37.0 | 36.8 |
| 断裂伸长率 | ％ | GB1040-92 | 120 | 122 | 112 | 111 | 117 | 100 |
参考文献：
[1]：Kurauchi T.Ohta T.，J.Mat.Sci，1984，19，1699--1709
[2]：Koo K-K.，Inoue T，，Miyasaka K.，Polym.Eng.Soi.，1985，25，741
[3]：藤田佑二，Koo K-K.，AngoLa J.C.，井上隆，酒并哲也，高分子论文集1986，43，119—131
Claims (7)
1.一种含改性剂的聚氯乙烯组合物，是经过增韧改性的高抗冲硬质聚氯乙烯模塑料，其特点是：
a：含有非弹性体，即刚性有机粒子对PVC进行增韧改性；
b：用弹性体和非弹性体对PVC进行复合改性；
c：其组成和含量为：
PVC 60～90％ (wt)
热稳定剂 4～8％ (wt)
润滑剂 1～4％ (wt)
TiO2 0～10％ (wt)
CaCO3 0～15％ (wt)
刚性有机改性剂(ROF) 1～15％ (wt)
弹性有机改性剂 4～15％ (wt)。
2.一种含改性剂的PVC组合物制法，尤其是一种增韧改性的PVC模塑料的制备方法，包括PVC和热稳定剂、润滑剂、固体填充剂、增韧改性剂的共混及根据需要进行挤出造粒，其特征是：
a：含有非弹性体，即刚性有机粒子ROF对PVC增韧改性；
b：用非弹性体ROF和弹性体对PVC树脂进行复合改性；
c：将PVC 60～90％ (wt)
热稳定剂 4～8％ (wt)
润滑剂 1～4％ (wt)
TiO2 0～10％ (wt)
CaCO3 0～15％ (wt)
抗冲刚性有机填料(ROF) 1～15％ (wt)
弹性增韧材料CPE 4～15％ (wt)
按上述比例混合，再按需要进行挤出造粒。
3.按权利要求：所述的产品，其特征是所述的性的有机改性剂ROF包括聚苯乙烯PS、丙烯氰一苯乙烯共聚物AS、或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA中的一种或两种以上的混合物。
4.按权利要求1所述的产品，其特征是所述的弹性体增韧性改性材料为氯化聚乙烯CPE。
5.按权利要求2所述的方法，其特征是挤出成型加工的最佳温度为145-195℃。
6.按权利要求2所述的方法，其特征是所述的PVC树脂的悬浮聚合的平均聚合度为1000～1300的均聚物。
7.按权利要求1所述的产品，高抗冲硬质PVC的用途，主要适用于建筑门窗专用料和建筑管、板材的制造，以及其它工程材料，如汽车及各种自行车的零部件、机器仪表的外壳、运动器材、广告牌等。
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