CN114058050A - 无机矿物材料硅灰石替代mbs树脂应用于pvc片材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法,MBS树脂和改性硅灰石粉体的合计总量占PVC树脂质量的20%,MBS树脂可部分或全部替换为改性硅灰石粉体。新的工艺方法使PVC制品的耐候性显著提高,同时力学性能得到改善,并增强了流动性能;工艺简单且参数易于控制,利于实现产业化。工艺过程促进了物料塑化进程,改善了片材热成型性;添加硅灰石的新制品的力学性能优于全部添加MBS树脂的PVC片材,且成本大幅度下降;添加硅灰石的PVC片材用于包装材料中,磨砂材质,其独特的哑光性质具有很好的遮光性能,对药品及其他商品的保存具有极佳效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法,属于高分子材料高性能化改性和加工技术领域。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)应用广泛,纯PVC片材树脂材料性脆,耐热性差,脆化点仅为-50~60℃,软化点为75~85℃;抗冲击性能也很低,降低温度时迅速变硬变脆,受冲击时极易脆裂,纯硬质PVC片材的缺口抗冲击强度只有3-5kJ/m2,不能满足当前市场产品的力学性能要求,故当前的PVC片材产品加工过程中都需要加入一定量的助剂来提高抗冲击性能。甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物(MBS)是一种常用的抗冲改性剂,通过加入MBS树脂可以达到增韧硬质片材的效果,但MBS树脂含有不饱和结构的丁二烯,易受氧和紫外线的作用而老化,故耐候性较差,抗冲击性能的改善也很有限。
硅灰石,化学成分CaSiO3,是一种三斜晶系偏硅酸盐矿物,为天然针状无机矿物,具有无毒无味、无害、零石棉、高温稳定等特性,吸水率和吸油率极低,耐酸耐碱、耐候性极好。硅灰石产品的纤维长而易分离,含铁量低,白度高,主要用作高聚物基复合材料的增强填料,在塑料、橡胶、陶瓷、涂料、建材等行业被广泛应用。因其具有良好的绝缘性、耐磨性,以及较高的折光率,是塑料、橡胶制品较好的填充材料。高聚物复合材料添加硅灰石以后,冲击强度明显提高,硅灰石的加入还可以增强流动性以及改善抗拉强度、冲击强度、线性拉伸及模收缩率。
发明内容
针对以上现有技术中存在的问题,本发明选用储量丰富、价廉易得的硅灰石作为替代MBS树脂的原料,无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法包括如下步骤:
S1、取CaSiO3质量含量为75-98%,粒度X50为2-10um,长径比为6-20:1的硅灰石微纳米粉体加入其质量1-3%的改性助剂,改性温度控制在40-90℃范围内,改性时间为15-25min;所述硅灰石粉体的改性助剂为硅烷偶联剂、硬脂酸、钛酸酯的至少一种。
S2、将步骤S1所得改性硅灰石粉体配合其它原料,按质量份包括:PVC树脂100份、MBS树脂0-12份、改性硅灰石粉体8-20份、稳定剂2.0-3.5份、PE蜡0.1-0.3份、氯化聚乙烯2.0-4.0份、润滑剂2-8份、高压聚乙烯0.4-0.7份;所述MBS树脂和改性硅灰石粉体的合计总量占PVC树脂质量的20%,所述MBS树脂可部分或全部被替换为改性硅灰石粉体;所述润滑剂为脂肪酸酰胺合成润滑剂,所述稳定剂为钙锌复合稳定剂和有机锡稳定剂中的一种。
S3、将步骤S2原料和助剂加入高速混合机进行分散混合,所述高速混合机以350-750rpm的搅拌速度混合10-55min;混合均匀的物料送入到密炼机中进行预塑化;然后输送到挤出机,经过20-30min反复混炼塑化后,滤出异物并输送到压延机,经压延辊压延成型;
S4、将步骤S3所得的压延成型的料胚再经过连续压延进一步塑炼,并压延成0.3-1.0mm厚度的薄膜,然后经剥离辊引出,再经冷却、测厚、卷取得到制品。
本发明优选为所述MBS树脂和改性硅灰石粉体的合计总量占PVC树脂质量的20%,所述MBS树脂质量的14%被替换为改性硅灰石粉体。
本发明优选为所述硅灰石微纳米粉体的CaSiO3质量含量为85-95%,粒度X50为4-7um,长径比为10-15:1。
本发明优选为所述硅灰石微纳米粉体加入其质量2%的改性助剂,改性温度控制在80℃,改性时间控制在19-21min;所述改性设备优选为高速捏合机。
本发明优选为所述硅灰石粉体的改性助剂为硅烷偶联剂。
本发明优选为所述润滑剂为脂肪酸酰胺合成润滑剂,配合质量分数为5.0份;所述稳定剂为有机锡稳定剂,配合质量分数为3.0份。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明以硅灰石微纳米粉体替代MBS树脂应用于PVC片材制备工艺中,使得PVC制品的耐候性显著提高,同时力学性能得到改善,并增强了流动性能;工艺简单且参数易于控制,利于实现产业化。
本发明工艺过程促进了物料塑化进程,改善了片材热成型性;添加硅灰石的新制品的力学性能优于全部添加MBS树脂的PVC制品,且成本大幅度下降;添加硅灰石的PVC片材用于包装材料中,磨砂材质,其独特的哑光性质具有很好的遮光性能,对药品及其他商品的保存具有极佳效果。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明,下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明,但不以任何方式限制本发明。
PVC片材制品的性能以冲击强度、拉伸强度、软化点、断裂伸长率和耐候性为主要检测内容,下述实施例中,各项性能指标测定方法如下:冲击强度按照GB/T 1843-2008《塑料悬臂梁冲击强度的测定》进行测定;根据标准GB/T1040.1-2018《塑料拉伸性能的测定》使用WDW型万能电子试验机测试制品试样的拉伸力学性能,包括拉伸强度和断裂伸长率。
维卡软化温度的测定根据GB/T1633-2000《热塑性塑料维卡软化温度(VST)的测定》的A50法;耐候性的测定按照GB/T16422.3-2014《塑料实验室光源暴露试验方法第3部分荧光紫外灯》,UV-313,8h照射、60℃,4h冷凝(无照射)、50℃,无喷淋,360h老化试验后测定样品的拉伸强度保留率、断裂伸长率保留率。
实施例1
无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法包括如下步骤:
S1、取CaSiO3质量含量为90%,粒度X50为5um,长径比为12:1的硅灰石微纳米粉体加入其质量2%的硅烷偶联剂,改性温度控制在80℃,改性时间20min。
S2、将步骤S1所得改性硅灰石粉体配合其它原料,按质量份包括:PVC树脂100份、MBS树脂0份、改性硅灰石粉体20份、有机锡稳定剂3份、PE蜡0.2份、氯化聚乙烯3份、脂肪酸酰胺合成润滑剂5份、高压聚乙烯0.6份。
S3、将步骤S2原料和助剂加入高速混合机进行分散混合,高速混合机以550rpm的搅拌速度混合35min,混合均匀的物料送入到密炼机中进行预塑化;然后输送到挤出机,经过20min反复混炼塑化后,滤出异物并输送到压延机,经压延辊压延成型;
S4、将步骤S3所得的压延成型的料胚再经过连续压延进一步塑炼,并压延成0.30mm厚度的薄膜,然后经剥离辊引出,再经冷却、测厚、卷取得到制品。
PVC片材制品的性能检测结果见表1。
实施例2
无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法包括如下步骤:
S1、取CaSiO3质量含量为90%,粒度X50为5um,长径比为12:1的硅灰石微纳米粉体加入其质量2%的硅烷偶联剂,改性温度控制在80℃,改性时间20min。
S2、将步骤S1所得改性硅灰石粉体配合其它原料,按质量份包括:PVC树脂100份、MBS树脂6份、改性硅灰石粉体14份、有机锡稳定剂3份、PE蜡0.2份、氯化聚乙烯3份、脂肪酸酰胺合成润滑剂5份、高压聚乙烯0.6份。
S3、将步骤S2原料和助剂加入高速混合机进行分散混合,高速混合机以550rpm的搅拌速度混合35min,混合均匀的物料送入到密炼机中进行预塑化;然后输送到挤出机,经过25min反复混炼塑化后,滤出异物并输送到压延机,经压延辊压延成型;
S4、将步骤S3所得的压延成型的料胚再经过连续压延进一步塑炼,并压延成0.30mm厚度的薄膜,然后经剥离辊引出,再经冷却、测厚、卷取得到制品。
PVC片材制品的性能检测结果见表1。
实施例3
无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法包括如下步骤:
S1、取CaSiO3质量含量为90%,粒度X50为5um,长径比为12:1硅灰石微纳米粉体加入其质量2%的硅烷偶联剂,改性温度控制在80℃,改性时间20min。
S2、将步骤S1所得改性硅灰石粉体配合其它原料,按质量份包括:PVC树脂100份、MBS树脂12份、改性硅灰石粉体8份、有机锡稳定剂3份、PE蜡0.2份、氯化聚乙烯3份、脂肪酸酰胺合成润滑剂5份、高压聚乙烯0.6份;
S3、将步骤S2原料和助剂加入高速混合机进行分散混合,高速混合机以550rpm的搅拌速度混合35min,混合均匀的物料送入到密炼机中进行预塑化;然后输送到挤出机,经过30min反复混炼塑化后,滤出异物并输送到压延机,经压延辊压延成型;
S4、将步骤S3所得的压延成型的料胚再经过连续压延进一步塑炼,并压延成0.30mm厚度的薄膜,然后经剥离辊引出,再经冷却、测厚、卷取得到制品。
PVC片材制品的性能检测结果见表1。
对比例1
在不添加硅灰石粉体和MBS树脂的前提下,进行试验对比。
将质量份为PVC树脂100份、有机锡稳定剂3份、PE蜡0.2份、氯化聚乙烯3份、脂肪酸酰胺合成润滑剂5份、高压聚乙烯0.6份的原料和助剂加入高速混合机进行分散混合,高速混合机以550rpm的搅拌速度混合35min,混合均匀的物料送入到密炼机中进行预塑化;然后输送到挤出机,经过25min反复混炼塑化后,滤出异物并输送到压延机,经压延辊压延成型;压延成型的料胚再经过连续压延进一步塑炼,并压延成0.30mm厚度的薄膜,然后经剥离辊引出,再经冷却、测厚、卷取得到制品。
PVC片材制品的性能检测结果见表1。
对比例2
在仅添加MBS树脂的前提下,进行试验对比。
将质量份为PVC树脂100份、MBS树脂20份、有机锡稳定剂3份、PE蜡0.2份、氯化聚乙烯3份、脂肪酸酰胺合成润滑剂5份、高压聚乙烯0.6份的原料和助剂加入高速混合机进行分散混合,高速混合机以550rpm的搅拌速度混合35min,混合均匀的物料送入到密炼机中进行预塑化;然后输送到挤出机,经过25min反复混炼塑化后,滤出异物并输送到压延机,经压延辊压延成型;压延成型的料胚再经过连续压延进一步塑炼,并压延成0.30mm厚度的薄膜,然后经剥离辊引出,再经冷却、测厚、卷取得到制品。
PVC片材制品的性能检测结果见表1。
表1 PVC片材制品性能检测结果
对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
S1、硅灰石微纳米粉体加入其质量1-3%的改性助剂,改性温度控制在40-90℃范围内,改性时间为15-25min;
S2、将步骤S1所得改性硅灰石粉体配合其它原料,按质量份包括:PVC树脂100份、MBS树脂0-12份、改性硅灰石粉体8-20份、稳定剂2.0-3.5份、PE蜡0.1-0.3份、氯化聚乙烯2.0-4.0份、润滑剂2-8份、高压聚乙烯0.4-0.7份;
S3、将步骤S2原料和助剂加入高速混合机进行分散混合,混合均匀的物料送入密炼机中进行预塑化;然后输送到挤出机,经过20-30min反复混炼塑化后,滤出异物并输送到压延机,经压延辊压延成型;
S4、将步骤S3所得的压延成型的料胚再经过连续压延进一步塑炼,并压延成0.3-1.0mm厚度的薄膜,然后经剥离辊引出,再经冷却、测厚、卷取得到制品。
2.根据权利要求1所述的无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法,其特征在于:所述MBS树脂和改性硅灰石粉体的合计总量占PVC树脂质量的20%,所述MBS树脂可部分或全部被替换为改性硅灰石粉体。
3.根据权利要求1所述的无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法,其特征在于:所述硅灰石粉体的改性助剂为硅烷偶联剂、硬脂酸、钛酸酯的至少一种。
4.根据权利要求1所述的无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法,其特征在于:所述高速混合机以350-750rpm的搅拌速度混合10-55min。
5.根据权利要求1所述的无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法,其特征在于:所述硅灰石微纳米粉体的CaSiO3质量含量为75-98%,粒度X50为2-10um,长径比为6-20:1。
6.根据权利要求1所述的无机矿物材料硅灰石替代MBS树脂应用于PVC片材的方法,其特征在于:所述润滑剂为脂肪酸酰胺合成润滑剂;所述稳定剂为钙锌复合稳定剂和有机锡稳定剂中的一种。
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