CN114516996B - 一种耐水煮pvc合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐水煮pvc合金材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐水煮PVC合金材料及其制备方法和应用，涉及塑料领域。PVC合金材料包括以下重量份的组分：PVC树脂：100份；稳定剂：3份‑5份；ABS树脂：90份‑110份；增韧剂：3份‑5份；润滑剂：2份‑5份；PE蜡：0.2份‑0.8份；其中，ABS树脂的PB组分摩尔含量在23％以上，增韧剂为MBS树脂。本申请对ABS树脂的添加量进行具体的限定，控制其最大限度的添加量，利用PE蜡降低ABS树脂受温度影响而产生的性能劣化，保证材料在高温水煮环境中仍然保持较高的机械强度和表面性能，材料的耐水煮性能得到提升，可以适用于水介质高温环境，扩大PVC合金材料的应用领域。

Description

一种耐水煮PVC合金材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及塑料的领域，尤其涉及一种耐水煮PVC合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
PVC合金材料的主要成分为聚氯乙烯，与稳定剂、润滑剂等配合后挤压成型，通过结合组分中其他成分以增强耐热性、韧性、延展性的一种材料，具有良好的化学稳定性。由于PVC材料自身存在比重轻、耐腐蚀、耐压强度高、安全方便等优势，能替代部分不锈钢或其他耐腐蚀性合成材料，被广泛应用于电子电器、化工、石油、电镀、水净化处理设备、环保设备、矿山、医药、电子、通讯及装潢等行业。
目前，PVC合金材料的耐高温耐水煮性能相对比较薄弱，当材料的工作环境是浸泡在相对较高温度的水溶液中时，较高的温度促使水分子与有机成分相互发生水解反应，材料的整体性能会大幅下降而影响使用，导致材料的机械强度下降，表面的色差严重，甚至发生严重的变形收缩等现象，材料的耐水煮性能不能满足特定环境的使用，导致材料的应用受限。
发明内容
本发明提供了一种耐水煮PVC合金材料及其制备方法和应用，以提高材料的耐水煮能力，保证材料具有较高的机械强度和表面性能。
为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种耐水煮PVC合金材料，包括以下重量份的组分：
PVC树脂：100份；
稳定剂：3份-5份；
ABS树脂：90份-110份；
增韧剂：3份-5份；
润滑剂：2份-5份；
PE蜡：0.2份-0.8份；
其中，所述ABS树脂的PB摩尔组分含量在23％以上，所述增韧剂为MBS树脂。
通过采用上述方案，ABS树脂具有较高的冲击强度和韧性，且具有耐热性，添加一定量的ABS树脂可以提供PVC材料较优的机械性能和表面性能，但是ABS树脂的力学性能受到温度影响较大，本申请对ABS树脂的添加量进行具体的限定，通过控制其最大限度的添加量，与其他组分的充分融合，可以保证材料在高温水煮环境中仍然保持较高的机械强度和表面性能；PE蜡可以显著降低ABS树脂受温度影响而产生的性能劣化，使ABS树脂在体系中发挥自身力学性能，提升整体的冲击强度；且PE蜡具有较高软化点和抗湿能力，可以减少材料因水煮而产生的色差，提高材料的外观性能，材料的耐水煮性能得到提升。
作为优选方案，所述稳定剂为硫醇有机锡稳定剂，其二甲基和一甲基的基团数量比值＞1。
作为优选方案，所述润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂。
作为优选方案，所述PVC树脂的聚合度为450-500。
其中，PVC树脂的聚合度测试方法为凝胶渗透色谱Gel PermeationChromatography。
作为优选方案，所述增韧剂和ABS树脂的质量比为(1-5)：(22-110)。
作为优选方案，所述PE蜡的熔点≥100℃。
其中，PE蜡熔点的测试方法差示扫描量热法DSC(differential scanningcalorimetry)。
为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一种耐水煮PVC合金材料的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将PVC树脂、ABS树脂、稳定剂、增韧剂、润滑剂和PE蜡加入高混设备中混合，待温度达到110℃-130℃以后，混合物料放入低混设备中冷却至70℃-90℃，得到预混料；
(2)将所述预混料经过双阶设备进行挤出，再经过模面热切造粒后，得到PVC合金材料。
为了解决上述技术问题，本发明目的之三提供了一种耐水煮PVC合金材料在电气领域中的应用。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
1、本申请对ABS树脂的添加量进行具体的限定，可以提供PVC材料较优的机械性能和表面性能，但是ABS树脂的力学性能受到温度影响较大，通过控制其最大限度的添加量，与其他组分的充分融合，可以保证材料在高温水煮环境中仍然保持较高的机械强度和表面性能。
2、PE蜡可以显著降低ABS树脂受温度影响而产生的性能劣化，使ABS树脂在体系中发挥自身力学性能，提升整体的冲击强度；且PE蜡具有较高软化点和抗湿能力，可以减少材料因水煮而产生的色差，提高材料的外观性能，材料的耐水煮性能得到提升。
3、本申请获得的PVC合金材料具有较高的软化温度，软化温度在78℃以上，冲击强度在12KJ/m2以上，60℃水煮助理3小时后的色差在3以下，可以适用于水介质高温环境，应用的水温范围可以在23℃-60℃，扩大PVC合金材料的应用领域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例和对比例中，如无特别说明，硬脂酸酯类润滑剂、MBS树脂和ACR树脂均通过市售获得，且平行实验中使用的是相同的硬脂酸酯类润滑剂、MBS树脂和ACR树脂。
表1-本申请实施例或对比例中使用的原料来源和型号
实施例一
一种耐水煮PVC合金材料，适用于水介质环境，可以应用于电气连接件，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂5kg、ABS树脂110kg、增韧剂5kg、润滑剂5kg和PE蜡0.8kg，其中，PVC树脂的聚合度为450-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比值为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用高冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，23％≤PB组分摩尔含量≤28％，具体地，在本实施例中选用国乔的D-120A型号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃；增韧剂与ABS树脂的质量比为1：22。
实施例二
一种耐水煮PVC合金材料，适用于水介质环境，可以应用于电气连接件，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂90kg、增韧剂3kg、润滑剂2kg和PE蜡0.2kg，其中，PVC树脂的聚合度为450-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用高冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，23％≤PB组分摩尔含量≤28％，具体地，在本实施例中选用国乔的D-120A型号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃；增韧剂与ABS树脂的质量比为1：30。
实施例三
一种耐水煮PVC合金材料，适用于水介质环境，可以应用于电气连接件，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂100kg、增韧剂3kg、润滑剂2kg和PE蜡0.5kg，其中，PVC树脂的聚合度为450-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用高冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，23％≤PB组分摩尔含量≤28％，具体地，在本实施例中选用国乔的D-120A型号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃；增韧剂与ABS树脂的质量比为3：100。
实施例四
一种耐水煮PVC合金材料，适用于水介质环境，可以应用于电气连接件，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂110kg、增韧剂3kg、润滑剂2kg和PE蜡0.8kg，其中，PVC树脂的聚合度为450-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用高冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，23％≤PB组分摩尔含量≤28％，具体地，在本实施例中选用国乔的D-120A型号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃；增韧剂与ABS树脂的质量比为3：110。
实施例五
一种耐水煮PVC合金材料，适用于水介质环境，可以应用于电气连接件，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂110kg、增韧剂5kg、润滑剂2kg和PE蜡0.8kg，其中，PVC树脂的聚合度为45-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用高冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，23％≤PB组分摩尔含量≤28％，具体地，在本实施例中选用国乔的D-120A型号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃；增韧剂与ABS树脂的质量比为5：110。
实施例六
一种耐水煮PVC合金材料，适用于水介质环境，可以应用于电气连接件，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂90kg、增韧剂3kg、润滑剂2kg和PE蜡0.2kg，其中，PVC树脂的聚合度为450-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为0.5，具体选用SAK MT9001型号；ABS树脂选用高冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，23％≤PB组分摩尔含量≤28％，具体地，在本实施例中选用国乔的D-120A型号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃；增韧剂与ABS树脂的质量比为1：30。
实施例七
一种耐水煮PVC合金材料，各步骤及各步骤使用的试剂、工艺参数均与实施例一的区别在于，PVC树脂的聚合度为700。
对比例一
一种耐水煮PVC合金材料，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂120kg、增韧剂3kg、润滑剂2kg和PE蜡0.5kg，其中，PVC树脂的聚合度为400-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用高冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，23％≤PB组分摩尔含量≤28％，具体地，在本对比例中选用国乔的D-120A型号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃。
对比例二
一种耐水煮PVC合金材料，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂120kg、增韧剂3kg、润滑剂2kg和PE蜡0.5kg，其中，PVC树脂的聚合度为400-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用低冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，18％≤PB组分摩尔含量<23％，具体地，本对比例选用大沽的DG-417A牌号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃。
对比例三
一种耐水煮PVC合金材料，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂100kg、增韧剂3kg、润滑剂2kg和PE蜡1kg，其中，PVC树脂的聚合度为400-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用高冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，23％≤PB组分摩尔含量≤28％，具体地，在本对比例中选用国乔的D-120A型号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃。
对比例四
一种耐水煮PVC合金材料，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂100kg、增韧剂3kg、润滑剂2kg和PE蜡0.5kg，其中，PVC树脂的聚合度为400-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用低冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，18％≤PB组分摩尔含量<23％，具体地，本对比例选用大沽的DG-417A牌号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃。
对比例五
一种耐水煮PVC合金材料，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂100kg、增韧剂3kg、润滑剂2kg和PE蜡0kg，其中，PVC树脂的聚合度为400-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用高冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，23％≤PB组分摩尔含量≤28％，具体地，在本对比例中选用国乔的D-120A型号；增韧剂具体为MBS树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃；增韧剂与ABS树脂的质量比为100：3。
对比例六
一种耐水煮PVC合金材料，包括以下原料：PVC树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂3kg、ABS树脂90kg、增韧剂3kg、润滑剂2kg和PE蜡0.2kg，其中，PVC树脂的聚合度为400-500；硫醇有机锡稳定剂的二甲基和一甲基的基团数量比例为1.5，具体选用K70型号；ABS树脂选用高冲击丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物，23％≤PB组分摩尔含量≤28％，具体地，在本对比例中选用国乔的D-120A型号；增韧剂具体为ACR树脂；润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂；PE蜡的熔点100℃-120℃。
上述实施例1-7和对比例1-6的耐水煮PVC合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、ABS树脂、硫醇有机锡稳定剂、增韧剂、润滑剂和PE蜡加入高混机中高速搅拌混合20min，待温度达到120℃以后，混合物料放入低混设备中冷却至80℃，得到预混料；
(2)将所述预混料经过双阶设备进行挤出，再经过模面热切造粒后，得到PVC合金材料。
性能检测试验
1、色差ΔE：采用GB/T 7921-2008标准检测样品，将实施例1-7和对比例1-6的PVC合金材料预先经过水煮处理，在温度60℃条件下水煮3小时，再在温度为97℃条件下水煮0.5小时，随后进行色差检测，检测结果如表2所示。
2、热变形：采用ISO75-2013检测标准测试样品的热变形温度，将实施例1-7和对比例1-6的PVC合金材料样品预先经过水煮处理，在温度60℃条件下水煮3小时，再在温度为97℃条件下水煮0.5小时，随后在0.45MPa下进行热变形检测，检测结果如表2所示。
3、悬臂梁缺口冲击强度：采用ISO180-2001检测标准测样品，将实施例1-7和对比例1-6的PVC合金材料样品预先经过水煮处理，在温度60℃条件下水煮3小时，再在温度为97℃条件下水煮0.5小时，随后进行悬臂梁缺口冲击强度检测，检测结果如表2所示。
表2-实施例1-7和对比例1-6的性能试验结果
结合表2中实施例2-4和对比例1-2、4的性能检测结果可知，本申请对ABS树脂的添加量进行具体的限定，ABS树脂具有较高的冲击强度和韧性，且具有耐热性，添加一定量的ABS树脂可以提供PVC材料较优的机械性能和表面性能，但是ABS树脂的力学性能受到温度影响较大，通过控制其最大限度的添加量，与其他组分的充分融合，可以保证材料在高温水煮环境中仍然保持较高的机械强度和表面性能。
结合表2中实施例3和对比例3、5的性能检测结果可知，本申请通过限定PE蜡的具体添加量，PE蜡可以显著降低ABS树脂受温度影响而产生的性能劣化，可以承受较高温度的水煮，使ABS树脂在体系中发挥自身力学性能，提升整体的冲击强度；同时PE蜡具有较高软化点和抗湿能力，可以减少材料因水煮而产生的色差，提高材料的外观性能，材料的耐水煮性能得到提升。
结合表2中实施例2和对比例6的性能检测结果可知,ACR树脂相比于MBS树脂，在材料体系中发挥的耐水煮性能较差，与组分中协同效果不足，使材料的表面色差严重，色差的较小降低也会导致肉眼发现明显的外观性能下降，不能满足产品质量要求。
结合表2中实施例4-5的性能检测结果可知，本申请对ABS树脂和增韧剂两者的质量比值具体限定在110：3，ABS树脂和增韧剂两者对材料体系进行协同增韧，可以提高整体材料的缺口冲击强度，改善力学性能。
结合表2中实施例2和6的性能检测结果可知，将硫醇有机锡稳定剂中二甲基/一甲基的比值限定在1以上，有助于提供材料后期的稳定性，保证材料可以长期维持耐水煮的性能，提高材料的缺口冲击强度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐水煮PVC合金材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：
PVC树脂：100份；
稳定剂：3份-5份；
ABS树脂：90份-110份；
增韧剂：3份-5份；
润滑剂：2份-5份；
PE蜡：0.2份-0.8份；
其中，所述ABS树脂的PB组分摩尔含量在23%以上，所述增韧剂为MBS树脂；所述PVC树脂的聚合度为400-500；
所述稳定剂为硫醇有机锡稳定剂，其二甲基和一甲基的基团数量比值＞1且≤1.5。
2.如权利要求1所述的一种耐水煮PVC合金材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸酯类润滑剂。
3.如权利要求1所述的一种耐水煮PVC合金材料，其特征在于，所述增韧剂和ABS树脂的质量比为3：110。
4.如权利要求1所述的一种耐水煮PVC合金材料，其特征在于，所述PE蜡的熔点≥100℃。
5.一种耐水煮PVC合金材料的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-4任一所述的一种耐水煮PVC合金材料，包括以下制备步骤：
（1）将PVC树脂、ABS树脂、稳定剂、增韧剂、润滑剂和PE蜡加入高混设备中混合，待温度达到110℃-130℃以后，混合物料放入低混设备中冷却至70℃-90℃，得到预混料；
（2）将所述预混料经过双阶设备进行挤出，再经过模面热切造粒后，得到PVC合金材料。
6.一种如权利要求1-4任一所述的耐水煮PVC合金材料在电气领域中的应用。
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