CN114163747A - 一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料组合配方及制备方法 - Google Patents

一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料组合配方及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料组合配方，包括下列重量份数的组分组成：聚氯乙烯66～71份，热稳定剂6～8份，钛白粉9～11份，紫外线吸收剂1～2.5份，加工改性剂2～4.5份，聚氯乙烯增韧改性剂6～8份，超细活性碳酸钙6～8份。本发明还提供了上述高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的制备方法。本发明提高聚氯乙烯制品的防老化耐候性能。本发明产品适用于户外高抗紫外线塑料直接挤出或共挤制品。

Description

一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料组合配方及制备方法
技术领域
本发明属于聚氯乙烯防老化技术领域，尤其是涉及一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料组合配方及制备方法。
背景技术
高分子材料在户外暴露于太阳光和大气的情况下，因吸收紫外光而发生一系列复杂而有害的过程，人们常称这种过程为大气环境中的光氧老化，实质上就是高分子链发生了种种物理和化学变化的结果。
塑料和其他高分子材料在加工、贮存和使用过程中，特别是在户外使用时，长期受光、氧、热等环境因素作用，导致塑料制品变色、发脆、力学性能下降，以致于无法使用，影响其使用寿命。塑料制品在自然气候或人工气候中的性能变化统称为耐候性。
聚氯乙烯树脂是一种非结晶、极性的高分子聚合物。纯PVC树脂对太阳光和紫外光极为敏感，PVC制品在大气环境中会发生光氧老化，会由原来的白色逐步变为微红－黄色—橙色—棕色—褐色。光氧老化还会导致聚氯乙烯制品韧性和强度急剧下降，丧失制品力学性能。由此可见，光氧老化对聚氯乙烯制品应用是有害的，并且制约聚氯乙烯制品的应用领域。因此研发聚氯乙烯防老化耐候性技术具有重要意义。
聚氯乙烯制品暴露在户外自然环境中，受光、热、氧等综合因素的影响，会发生一系列复杂而有害的光氧老化。那么，为了防止聚氯乙烯光氧老化，就需要添加热稳定剂、光稳定剂和光屏蔽剂等防老化剂进行防老化处理，使聚氯乙烯制品具有优良的防老化耐候性能。
发明内容
本发明的目的：针对聚氯乙烯制品存在防老化耐候性能不足的问题，提供一种在聚氯乙烯生产加工应用中的耐候性好、相容性好、分散性好的高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，提供一种工艺简便、易于操作的高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的制备方法。
本发明从聚氯乙烯防老化入手，针对性地选用热稳定剂、钛白粉、光稳定剂多种防老化剂，复合使用，用来消除受自然环境中光、热、氧而产生的有害光氧老化，解决聚氯乙烯制品耐候性。本发明采用热混捏合和冷混快冷定型工艺生产混配料。再将混配料经过双螺杆挤出、磨面热切、三级螺旋风冷、过筛后即得产品。
实现本发明的技术方案如下：
一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，包括下列重量份数的组分：聚氯乙烯66～71份，热稳定剂6～8份，钛白粉9～11份，紫外线吸收剂1～2.5份，加工改性剂2～4.5份，聚氯乙烯增韧改性剂6～8份，超细活性碳酸钙6～8份。
如上所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，钛白粉是金红石型，具有三层包覆物，从外至内依次为三羟甲基丙烷、二氧化锆、三氧化二铝，具有很好的分散性能，与聚氯乙烯有较好的相容性。
如上所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，紫外线吸收剂是羟基二苯甲酮类型，能够吸收约290～300nm波长的有害紫外光避免紫外光对聚氯乙烯的损害。
如上所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，热稳定剂是钙锌复合稳定剂，是以硬脂酸钙和硬脂酸锌为主体的金属皂，辅以多元醇酯、亚磷酸酯、酮类抗氧剂或环氧酯类及数种润滑剂复合优化而制成的一类热稳定剂产品，是环保型稳定剂。符合现在对制造业卫生、安全和环保等方面高要求。
如上所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，聚氯乙烯增韧改性剂是新疆天业(集团)有限公司生产的一种PVC高分子绿色增韧新材料，它能够增强柔韧性的同时确保硬度，能够促进塑化、增强聚氯乙烯熔体加工流动性，与聚氯乙烯有较好的相容性，是绿色环保新材料。
如上所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，超细活性碳酸钙的粒径为0.04～0.08μm，活化度≥98％，白度≥93％。
本发明提供一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的制备方法如下：
一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的制备方法，包含以下步骤：首先，启动热混锅后投入聚氯乙烯，≥55℃时投入热稳定剂，≥75℃时投入热稳定剂、钛白粉、紫外线吸收剂、加工改性剂、聚氯乙烯增韧改性剂、超细活性碳酸钙等其他助剂。
其次，进行热混捏合，热混捏合转速950～1000转/分钟，热混捏合放料温度是110℃，热混捏合时间7～9min。冷混锅转速500～550转/分钟，冷混放料温度是45℃，冷混锅配置强制冷却装置和冷却循环水，确保冷混时间5～6min。
再次，配置好的混配料要求放置在熟料储料仓内进行熟化，混配料熟化时间≥24h，之后转挤出设备上料系统。熟化好的混配料经过料筒温度为160～190℃的双螺杆设备挤出、磨面热切、三级螺旋风冷、过筛后制备获得产品。加工工艺简便，易于控制。
本发明的显著优点有：
该高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料组合配方中，热稳定剂优选钙锌复合稳定剂，是以硬脂酸钙和硬脂酸锌为主体的金属皂，是绿色环保型热稳定剂，符合国家对制造业卫生、安全和环保等方面高质量发展要求；屏蔽剂优选的金红石型钛白粉，具有三层包覆物，具有良好的分散性能，与聚氯乙烯有较好的相容性；紫外线吸收剂有效阻隔290～300nm波长的有害紫外光，避免紫外光对聚氯乙烯的损害；优选的聚氯乙烯增韧改性剂是一种PVC高分子绿色增韧新材料，它能够增强柔韧性的同时确保硬度，能够促进塑化、增强聚氯乙烯熔体加工流动性。因此使用高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料加工制品，会具有很好的加工性，会在制品表面形成一层防老化保护层，阻隔自然环境中光、氧、热对聚氯乙烯制品的光氧老化。本发明的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料具有较好的耐候性能，同时与聚氯乙烯有较好的相容性。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1，一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料由下列重量份数比的原料组成：聚氯乙烯71份，热稳定剂6份，钛白粉9份，紫外线吸收剂1份，加工改性剂2份，聚氯乙烯增韧改性剂6份，超细活性碳酸钙6份。
实施例2，一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料由下列重量份数比的原料组成：聚氯乙烯65份，热稳定剂7份，钛白粉10份，紫外线吸收剂1.5份，加工改性剂3份，聚氯乙烯增韧改性剂7份，超细活性碳酸钙7份。
实施例3，一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料由下列重量份数比的原料组成：聚氯乙烯60.5份，热稳定剂7份，钛白粉11份，紫外线吸收剂2份，加工改性剂3.5份，聚氯乙烯增韧改性剂8份，超细活性碳酸钙8份。
实施例4，一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料由下列重量份数比的原料组成：聚氯乙烯58份，热稳定剂8份，钛白粉11份，紫外线吸收剂2.5份，加工改性剂4.5份，聚氯乙烯增韧改性剂8份，超细活性碳酸钙8份。
上述各实施例一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的制备方法为：将纳米碳酸钙与各种不同性能、不同功能的改性剂高速热混捏合处理而成，具体生产工艺：配料→热混捏合→冷混定型→熟化→加料→双螺杆挤出机→磨面热切→三级螺旋风冷→过筛→合格入库。
上述一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的制备加料工艺步骤：启动热混锅后投入聚氯乙烯，≥55℃时投入热稳定剂，≥75℃时投入热稳定剂、钛白粉、紫外线吸收剂、加工改性剂、聚氯乙烯增韧改性剂、超细活性碳酸钙等其他助剂。
上述一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的制备工艺参数为：热混捏合转速1000转/分钟，热混物料温度是110℃，时间7—9分钟，冷混定型转速500～550转/分钟，冷混物料温度是45℃，时间5—6分钟。
对本发明的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料和普通聚氯乙烯母料进行老化性能评价如下：
分别将100％的高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料和普通聚氯乙烯粒料，使用注塑制样机，在同一设备、185℃的同一工艺温度下，制作性能评价样品。按照《塑料在玻璃下日光、自然气候或实验室光源暴露后颜色和性能变化的测定》GB/T 15596-2009国家标准，对颜色变化、拉伸强度、断裂伸长率、简支梁冲击强度等性能进行对比检测。
使用上海QUV加速老化试验机15-0095-84-SPRAY进行人工老化试验，统一老化时间200h。使用色差仪测定试样色差，来评价聚氯乙烯制品老化后颜色变化；按照《塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》GB/T1040.2测试两种制成样品的力学性能；按照《塑料简支梁冲击强度的测定》GB/T1043.1测定两种制成样品的简支梁冲击强度性能。对比结果如下：
Figure BDA0002678692480000051
由上表可以看出，一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料比普通聚氯乙烯粒料制成样品的色差△E小很多，说明高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料耐候性能较好；一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料制成样品的断裂伸长率、拉伸强度、简支梁冲击强度等的保留率，均比普通聚氯乙烯粒料试样要高出很多，也说明高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料具有较好的耐候性能。本发明的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料产品，不仅具有较好的防老化耐候性能，与聚氯乙烯通用料共挤生产时还具有较好的相容性。

Claims (10)

1.一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，其特征在于包括下列重量份数的组分：聚氯乙烯66～71份，热稳定剂6～8份，钛白粉9～11份，紫外线吸收剂1～2.5份，加工改性剂2～4.5份，聚氯乙烯增韧改性剂6～8份，超细活性碳酸钙6～8份。
2.根据权利要求1所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，其特征在于：所述钛白粉是金红石型，具有三层包覆物，从外至内依次为三羟甲基丙烷、二氧化锆、三氧化二铝，具有很好的分散性能，与聚氯乙烯有较好的相容性。
3.根据权利要求1所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，其特征在于：所述紫外线吸收剂是羟基二苯甲酮类型，吸收约290～300nm波长的有害紫外光，避免紫外光对聚氯乙烯的损害。
4.根据权利要求1所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，其特征在于：所述热稳定剂是绿色环保型钙锌复合稳定剂，是以硬脂酸钙和硬脂酸锌为主体的金属皂，辅以多元醇酯、亚磷酸酯、酮类抗氧剂或环氧酯类及数种润滑剂复合制成的热稳定剂。
5.根据权利要求1所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料，其特征在于：所述超细活性碳酸钙的粒径为0.04～0.08μm，活化度≥98％，白度≥93％。
6.根据权利要求1～5任一所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的制备方法，其特征在于：将聚氯乙烯与热稳定剂、钛白粉、紫外线吸收剂、加工改性剂、抗冲改性剂、超细活性碳酸钙经过110～120℃高速热混捏合处理成混配料，再将混配料依次经过温度是160～190℃的双螺杆挤出、磨面热切、三级螺旋风冷、过筛的制备后获得产品。
7.根据权利要求6所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的生产方法，其特征在于：热混锅投料顺序：①启动热混锅后投入聚氯乙烯；②≥55℃时投入热稳定剂；③≥75℃时投入其他助剂；④热混锅到达放料温度后放料至冷混锅。
8.根据权利要求6所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的生产方法，其特征在于：热混捏合转速950～1000转/分钟，热混捏合放料温度是110℃，热混捏合时间7～9min。
9.根据权利要求7所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的生产方法，其特征在于：冷混锅转速500～550转/分钟，冷混放料温度是45℃，冷混锅配置强制冷却装置和冷却循环水，确保冷混时间5～6min。
10.根据权利要求7所述的一种高抗紫外线聚氯乙烯专用粒料的生产方法，其特征在于：配置好的混配料置于熟料储料仓内进行熟化，混配料熟化时间≥24h，之后进行下一步工序。
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