CN114410027A - 一种pvc/abs合金材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PVC/ABS合金材料及其应用，涉及改性塑料技术领域。本发明提供的PVC/ABS合金材料包括如下重量份数的组分：PVC树脂100份、ABS树脂50‑100份、稳定剂2‑5份、阻燃剂5‑8份、增韧剂5‑15份、润滑剂1‑2份。采用本发明技术方案制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度达到257.5℃以上，材料的缺口冲击强度达到41.5MPa以上，兼具良好的稳定性和韧性，可应用于绝大部分注塑级PVC合金制件的生产制备。

Description

一种PVC/ABS合金材料及其应用

技术领域

本发明涉及改性塑料技术领域，特别涉及一种PVC/ABS合金材料及其应用。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)材料刚性强、耐腐蚀、成型方式多样且不易燃烧，其实际应用范围广泛，长期应用于运输管道、家用电器、电子电线等领域。但PVC材料具有明显缺点：一是热稳定性差，极易发生分解，不进行改性的PVC树脂不具备使用价值；二是材料较脆，韧性差，制约了其使用价值和应用领域。目前采用ABS和PVC共混改性的方式得到的PVC/ABS高分子合金材料，一方面具有PVC独特的难燃自熄性、耐化学腐蚀性等优点，另一方面又具备ABS的耐热、耐冲击和容易加工的性能，可实现性能互补，在电子电器、安防设备等领域拓宽了应用范围。但是，PVC/ABS合金材料受制于PVC树脂热稳定性差的因素，其相对ABS材料的热稳定性也相差较大。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的主要目的是提供一种PVC/ABS合金材料及其制备方法和应用。

为实现上述目的，第一方面，本发明提出了一种PVC/ABS合金材料，包括如下重量份数的组分：PVC树脂100份、ABS树脂50-100份、稳定剂2-5份、阻燃剂5-8份、增韧剂5-15份和润滑剂1-2份。

本发明技术方案将PVC树脂和ABS树脂复配作为基体树脂，并添加稳定剂、阻燃剂、增韧剂等组分，制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度可达到257.5℃以上，材料的缺口冲击强度可达到41.5MPa以上，兼具良好的稳定性和韧性，可应用于绝大部分注塑级PVC合金制件的生产制备。

作为本发明所述PVC/ABS合金材料的优选实施方式，所述ABS树脂为本体法ABS树脂和高冲乳液法ABS树脂的复配物，且本体法ABS树脂和高冲乳液法ABS树脂的重量比为(1-3):1。

由于本体法ABS树脂和乳液法ABS树脂的合成方法具有显著的区别，通常来说，乳液法ABS树脂中橡胶含量高，材料的韧性较好，对应的缺口冲击强度较高。需要注意的是，乳液法ABS树脂按照韧性还可分为高冲乳液法ABS树脂、中冲乳液法ABS树脂和低冲乳液法ABS树脂三种，上述三种乳液法ABS树脂对应的缺口冲击强度具有一定的差异，以高冲乳液法ABS树脂对应的缺口冲击强度更高，而低冲乳液法ABS树脂对应的缺口冲击强度更低。本体法ABS树脂中杂质较少，材料的热稳定性一般较高。

本发明技术方案将本体法ABS树脂和高冲乳液法ABS树脂复配得到ABS树脂，将复配后的ABS树脂与PVC树脂及其余添加剂混合制备PVC/ABS合金材料。发明人经过大量实验发现，通过优化ABS树脂中的本体法ABS树脂和高冲乳液法ABS树脂的重量比可以进一步提高PVC/ABS合金材料的起始分解温度和缺口冲击强度。当ABS树脂中的本体法ABS树脂和高冲乳液法ABS树脂的重量比为(1-3):1时，制备的PVC/ABS合金材料的综合性能更佳。

作为本发明所述PVC/ABS合金材料的优选实施方式，所述稳定剂为硫醇有机锡和水滑石的复配物。

本发明技术方案中，采用硫醇有机锡和水滑石的复配物作为稳定剂，其中的硫醇有机锡起到置换PVC中不稳定氯原子的作用，水滑石主要起到吸收材料中酸性物质的作用，两者混合发挥协效作用，可使制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度达到257.5℃以上，材料的缺口冲击强度达到41.5MPa以上。

作为本发明所述PVC/ABS合金材料的优选实施方式，所述稳定剂中的硫醇有机锡为1.5-3重量份，所述稳定剂中的水滑石为0.5-2重量份。

作为本发明所述PVC/ABS合金材料的优选实施方式，所述PVC树脂按照GB/T 5761-2006测试其聚合度为400-800。

目前市面上PVC树脂的聚合度基本在400以上，本发明技术方案中，采用聚合度为400-800的PVC树脂制备的PVC/ABS合金材料可直接应用于注塑件的制备，PVC树脂的聚合度过高，对应的PVC/ABS合金材料的流动性变差，不适用于注塑件的制备。

作为本发明所述PVC/ABS合金材料的优选实施方式，所述阻燃剂为三氧化二锑；所述增韧剂可选自丙烯酸酯、氯化聚乙烯(CPE)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)中的至少一种；所述润滑剂可选自聚乙烯蜡、硬脂酸、石蜡中的至少一种。

作为本发明所述PVC/ABS合金材料的优选实施方式，所述PVC/ABS合金材料还包括加工助剂0-10重量份。

作为本发明所述PVC/ABS合金材料的优选实施方式，所述加工助剂为填充剂、抗氧剂中的至少一种。进一步地，所述填充剂为重质碳酸钙；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种。

本发明所述PVC/ABS合金材料的制备方法包括以下步骤：

(1)按配比称取PVC树脂、ABS树脂、部分稳定剂、阻燃剂、增韧剂、润滑剂和抗氧剂置于带排气口的高速混合机中，加热并进行低速混合；

(2)按配比称取填充剂和剩余部分稳定剂后启动高速混合，高速混合至混合粉达到90-110℃时，放料到带循环冷却水装置的冷缸中，达到60-70℃即获得混合料；

(3)将步骤(2)中获得的混合料采用双阶双螺杆挤出机挤出造料即为PVC/ABS合金材料，其中，控制挤出温度为80-150℃，转速为100-120rpm。

第二方面，本发明还提出一种PVC/ABS合金材料在制备注塑级PVC合金制件中的应用。

本发明技术方案中，注塑级PVC合金制件主要包括家用电器电控盒、火灾报警器外壳、过滤器、行李架等对材料热稳定性和韧性具有较高要求的制件。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明技术方案通过将PVC树脂和ABS树脂复配作为基体树脂，并添加稳定剂、阻燃剂、增韧剂等组分，制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度达到257.5℃以上，材料的缺口冲击强度达到41.5MPa以上，兼具良好的稳定性和韧性，可应用于绝大部分注塑级PVC合金制件的生产制备。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将通过具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例及对比例所采用的原材料来源如下：

1、PVC树脂

PVC树脂1：聚合度为400，牌号为PVC S400，购自KANEKA CORPORATION；

PVC树脂2：聚合度为500，牌号为PVC S-50，购自台塑工业有限公司；

PVC树脂3：聚合度为800，牌号为PVC S-60，购自台塑工业有限公司；

2、ABS树脂

本体法ABS树脂：牌号为ABS 8364，购自上海高桥石油化工公司；

高冲乳液法ABS树脂：缺口冲击强度34KJ/m²，牌号为ABS D-120A，购自国乔石油化学股份有限公司；

中冲乳液法ABS树脂：缺口冲击强度21KJ/m²，牌号为ABS 750NSW，购自锦湖石油化工株式会社；

低冲乳液法ABS树脂：缺口冲击强度14KJ/m²，牌号为ABS D-190，购自中化塑料有限公司；

3、稳定剂

硫醇有机锡：牌号为YT-181，购自云南锡业集团有限责任公司；

水滑石：牌号为HC-103S，购自本隆商事(天津)国际贸易有限公司；

钙锌混合物：牌号为SC-188G，购自艾迪科投资有限公司；

4、阻燃剂：三氧化二锑，市售；

5、增韧剂

氯化聚乙烯(CPE)：市售；

6、润滑剂

聚乙烯蜡：市售；

7、加工助剂

填充剂：重质碳酸钙，市售；

抗氧剂：抗氧剂1010，市售；

本发明实施例和对比例中所采用的阻燃剂、增韧剂、润滑剂、填充剂和抗氧剂来源均相同。

本发明实施例及对比例均是通过以下方法制备PVC/ABS合金材料，具体制备方法如下：

(1)按配比称取PVC树脂、ABS树脂、稳定剂(硫醇有机锡或钙锌混合物)、阻燃剂、增韧剂、润滑剂和抗氧剂置于带排气口的高速混合机中，加热并进行低速混合；

(2)按配比称取填充剂和稳定剂(水滑石)后启动高速混合，高速混合至混合粉达到90-110℃时，放料到带循环冷却水装置的冷缸中，达到60-70℃即获得混合料；

(3)将步骤(2)中获得的混合料采用双阶双螺杆挤出机挤出造料即为PVC/ABS合金材料，其中，控制挤出温度为80-150℃，转速为100-120rpm。

本发明实施例及对比例中相关性能测试标准或方法如下：

1、热稳定性能

以材料起始分解温度为评价指标，测试仪器为NETZSCH热重分析仪，型号为TG209F1。测试方法为氮气氛围，以20℃/min升温速度从常温升到750℃停止，记录PVC/ABS合金材料质量分解1％的温度即为起始分解温度；

2、韧性

以悬臂梁缺口冲击强度为评价指标，测试标准为GB/T 1843-2008，样品为4mm注塑缺口样条。

实施例1-5、对比例1-5的原料组成及性能测试结果如下表1、表2所示。各原料组分按重量份数计。

表1.实施例1-5、对比例1-5的原料组成情况

表2.实施例1-5、对比例1-5的性能测试结果

由表1、2可知，实施例1-5制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度均达到257.5℃以上，材料的悬臂梁缺口冲击强度均达到41.5MPa以上，兼具良好的稳定性和韧性。

与实施例4相比，对比例1采用中冲乳液法ABS树脂代替高冲乳液法ABS树脂，对比例1制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度和韧性均有所降低，无法兼具良好的稳定性和韧性；

与实施例4相比，对比例2采用低冲乳液法ABS树脂代替高冲乳液法ABS树脂，对比例2制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度和韧性均有所降低，同样无法兼具良好的稳定性和韧性；

与实施例4相比，对比例3未添加本体法ABS树脂，对比例3制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度和韧性均明显降低；

与实施例4相比，对比例4未添加高冲乳液法ABS树脂，对比例4制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度和韧性均明显降低；

与实施例4相比，对比例5中ABS树脂的用量过低，对比例5制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度和韧性均明显降低。

在实施例4的基础上，考察ABS树脂中的本体法ABS树脂和高冲乳液法ABS树脂的重量比对PVC/ABS合金材料性能的影响。相关原料组成及性能测试结果如下表3、表4所示。各原料组分按重量份数计。

表3.实施例4、6-9的原料组成情况

表4.实施例4、6-9的性能测试结果

由表3、4可知，实施例7、实施例4和实施例8制备的PVC/ABS合金材料相较于实施例6、实施例9制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度更高，且悬臂梁缺口冲击强度均大于42.0KJ/m²。其中，实施例6中高冲乳液法ABS树脂的添加量明显高于本体法ABS树脂的添加量，对应的PVC/ABS合金材料的悬臂梁缺口冲击强度最高，但是其起始分解温度明显降低。由此表明当ABS树脂中的本体法ABS树脂和高冲乳液法ABS树脂的重量比为(1-3):1时，制备的PVC/ABS合金材料的综合性能更佳。进一步地，实施例4制备的PVC/ABS合金材料表现出最高的起始分解温度。

在实施例4的基础上，考察稳定剂的选择及用量对PVC/ABS合金材料性能的影响。相关原料组成及性能测试结果如下表5、表6所示。各原料组分按重量份数计。

表5.实施例4、10-15的原料组成情况

表6.实施例4、10-15的性能测试结果

由表5、6可知，实施例4、12-13制备的PVC/ABS合金材料的起始分解温度均达到257.5℃以上，材料的缺口冲击强度均达到41.5MPa以上，兼具良好的稳定性和韧性。

而实施例10中采用钙锌混合物代替硫醇有机锡，对应制备的PVC/ABS合金材料起始分解温度下降明显；

实施例11、14、15中硫醇有机锡和/或水滑石的用量并不在限定范围内，其对应制备的PVC/ABS合金材料无法兼顾良好的热稳定性和韧性。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种PVC/ABS合金材料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：PVC树脂100份、ABS树脂50-100份、稳定剂2-5份、阻燃剂5-8份、增韧剂5-15份和润滑剂1-2份。

2.如权利要求1所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于，所述ABS树脂为本体法ABS树脂和高冲乳液法ABS树脂的复配物，且本体法ABS树脂和高冲乳液法ABS树脂的重量比为(1-3):1。

3.如权利要求1所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于，所述稳定剂为硫醇有机锡和水滑石的复配物。

4.如权利要求3所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于，所述稳定剂中的硫醇有机锡为1.5-3重量份，所述稳定剂中的水滑石为0.5-2重量份。

5.如权利要求1所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于，所述PVC树脂按照GB/T 5761-2006测试其聚合度为400-800。

6.如权利要求1所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于，所述阻燃剂为三氧化二锑；所述增韧剂为丙烯酸酯、氯化聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物中的至少一种；所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、石蜡中的至少一种。

7.如权利要求1所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于，所述PVC/ABS合金材料还包括加工助剂0-10重量份。

8.如权利要求7所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于，所述加工助剂为填充剂、抗氧剂中的至少一种。

9.如权利要求8所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于，所述填充剂为重质碳酸钙；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种。

10.如权利要求1-9任一项所述的PVC/ABS合金材料在制备注塑级PVC合金制件中的应用。