CN114516997A - 一种高耐热阻燃pvc合金组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高耐热阻燃PVC合金组合物及其制备方法和应用，涉及工程塑料领域。PVC合金组合物包括以下重量份原料：树脂：100份；ABS树脂：100份‑120份；热稳定剂：1份‑5份；增韧剂：1.5份‑4份；润滑剂：1份‑3.5份；阻燃剂：1份‑4份；树脂包括重量比为(5‑7)：(3‑5)的PVC树脂和CPVC树脂。本申请开发的PVC合金材料具备有较高的球压温度，具备有优异的耐温性能和阻燃性能，满足部分电子电气充电器领域、蓄电池行业的性能要求，同时添加有大量的ABS树脂，可以整体降低材料的比重，使同样重量的材料生产出更多的产品，具有低成本优势。

Description

一种高耐热阻燃PVC合金组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及工程塑料领域，尤其涉及一种高耐热阻燃PVC合金组合物及其制备方法和应用。
背景技术
PVC材料即聚氯乙烯，是世界上产量最大的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛，通过加入不同的添加助剂，而可以呈现出不同的新的物理性能和力学性能。随着社会城市化、科技化、人性化的发展，PVC行业的高速发展，PVC材料越来越贴近人们的生活，随之而来的是对PVC性能提升方面需求量的增加。
然而PVC材料大多耐热性不好、易燃，普通PVC合金材料耐热温度提升有限，大部分较好的球压温度能达到75℃左右，同时阻燃性能较低，基于部分电子电气充电器领域、蓄电池行业需要高耐热和阻燃性能的要求，目前主流材料是普通ABS材料，性能难以同时兼顾以满足行业应用需求。
发明内容
本发明提供了一种高耐热阻燃PVC合金组合物及其制备方法和应用，以提高PVC合金材料的耐热和阻燃性能。
为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下重量份组分：
树脂：100份；
ABS树脂：100份-120份；
热稳定剂：1份-5份；
增韧剂：1.5份-4份；
润滑剂：1份-3.5份；
阻燃剂：1份-4份；
其中，所述树脂包括重量比为(5-7)：(3-5)的PVC树脂和CPVC树脂。
通过采用上述方案，由于CPVC树脂热稳定性较差，不稳定基团比例高，很容易造成体系降解，而一旦降解PVC树脂和CPVC树脂都是拉链式分解，一发不可收拾，这样会显著降低体系的整体性能，本申请将PVC树脂和CPVC树脂在一定比例范围内复配，复配后CPVC树脂的高耐热性可以更好地发挥，显著提高体系的耐热温度，阻燃性也有帮助；同时，ABS树脂的耐热性能和韧性较优，本申请添加尽量多含量的ABS树脂，通过体系中各组分协同融合作用，保证阻燃的前提下，提供材料优异的耐温性能，并改善材料整体体系的抗冲击强度；此外，ABS树脂材料的密度较低，在体系中含量较多，可以整体降低材料的比重，从而使同样重量的材料可以生产出更多的产品，性价比较高。
作为优选方案，所述PVC树脂的聚合度为400-500，所述CPVC树脂的聚合度为500-700。
其中，PVC聚合度和CPVC的测试方法为凝胶渗透色谱Gel PermeationChromatography。
作为优选方案，所述热稳定剂为硫醇有机锡稳定剂。
作为优选方案，所述热稳定剂为二甲基基团数量和一甲基基团数量的比值＞1的硫醇有机锡稳定剂。
其中，二甲基基团数量和一甲基基团数量的比值可以用Nuclear MagneticResonance核磁共振技术测量。
通过采用上述方案，二甲基基团数量和一甲基基团数量的比值在1以上，二甲基有助于提供材料后期的稳定性，一甲基有助于提供材料前期的稳定性，通过限定两者的比例，保证材料可以长期维持稳定性能，对材料的耐温阻燃性能具有提升作用。
作为优选方案，所述增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：(1-3)的比例混合而成。
作为优选方案，所述阻燃剂为锑白阻燃剂。
作为优选方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和石蜡中的一种或多种。
作为优选方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一种高耐热阻燃PVC合金组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将树脂、ABS树脂、热稳定剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂组分，加入高混设备中，进行高速混合，得到预混料；
(2)将预混料经过挤出、造粒后，制得PVC合金组合物。
为了解决上述技术问题，本发明目的之三提供了一种高耐热阻燃PVC合金组合物在电子电器或蓄电池领域中的应用。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
1、本申请通过对PVC树脂和CPVC树脂两者进行复配，复配后CPVC树脂的高耐热性可以更好地发挥，显著提高体系的耐热温度，阻燃性也有帮助；同时添加有大量的ABS树脂，ABS树脂的耐热性能和韧性较优，过量的ABS树脂会导致阻燃性能的下降，通过体系中各组分协同融合作用，以添加尽量多含量的ABS树脂，在保证阻燃的前提下，提高材料整体体系的抗冲击强度和耐温性能。
2、本申请最终开发的PVC合金材料具备有较高的球压温度，基本在85℃以上，具备有优异的耐温性能和阻燃性能，满足部分电子电气充电器领域、蓄电池行业需要高球压耐热和阻燃的性能要求。
3、ABS树脂材料具有低成本优势，ABS树脂材料的密度较低，在体系中含量较多，可以整体降低材料的比重，从而使同样重量的材料可以生产出更多的产品(降本可达6000元/吨)。
4、本申请添加的硫醇有机锡稳定剂中，二甲基/一甲基的比值在1以上，二甲基有助于提供材料后期的稳定性，一甲基有助于提供材料前期的稳定性，通过限定两者的比例，保证材料可以长期维持稳定性能，对材料的耐温阻燃性能具有提升作用。
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，ACR树脂、MBS树脂、锑白阻燃剂和聚乙烯蜡均通过市售获得，且平行实验中使用的是相同的ACR树脂、MBS树脂、锑白阻燃剂和聚乙烯蜡。
表1-本申请实施例和对比例中使用原料的来源和型号
Figure BDA0003568396210000041
Figure BDA0003568396210000051
实施例一
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下原料：树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂A3kg、增韧剂3kg、阻燃剂2kg、ABS树脂100kg和润滑剂2kg；其中，树脂包括50kg的PVC树脂和50kg的CPVC树脂，PVC树脂的聚合度为450-500，CPVC树脂的聚合物为600-750；硫醇有机锡稳定剂A的二甲基基团数量和e一甲基基团数量比值＞1，具体地，在本实施例中，二甲基基团数量和一甲基基团数量的比值为1.5；ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物；增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：1的比例混合而成；阻燃剂为锑白阻燃剂；润滑剂为聚乙烯蜡。
实施例二
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下原料：树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂A1kg、增韧剂1.5kg、阻燃剂4kg、ABS树脂100kg和润滑剂3.5kg；其中，树脂包括50kg的PVC树脂和50kg的CPVC树脂，PVC树脂的聚合度为450-500，CPVC树脂的聚合物为600-750；硫醇有机锡稳定剂A的二甲基基团数量和一甲基基团数量比值＞1，具体地，在本实施例中，二甲基基团数量和一甲基基团数量的比值为1.5；ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物；增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：2的比例混合而成；阻燃剂为锑白阻燃剂；润滑剂为氧化聚乙烯蜡。
实施例三
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下原料：树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂A5kg、增韧剂4kg、阻燃剂1kg、ABS树脂100kg和润滑剂1kg；其中，树脂包括50kg的PVC树脂和50kg的CPVC树脂，PVC树脂的聚合度为450-500，CPVC树脂的聚合物为600-750；硫醇有机锡稳定剂A的二甲基基团数量和一甲基基团数量比值＞1，具体地，在本实施例中，二甲基基团数量和一甲基基团数量为1.5；ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物；增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：3的比例混合而成；阻燃剂为锑白阻燃剂；润滑剂为石蜡。
实施例四
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下原料：树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂A3kg、增韧剂3kg、阻燃剂2kg、ABS树脂100kg和润滑剂2kg；其中，树脂包括70kg的PVC树脂和30kg的CPVC树脂，PVC树脂的聚合度为450-500，CPVC树脂的聚合物为600-750；硫醇有机锡稳定剂A的二甲基基团数量和一甲基基团数量比值＞1，具体地，在本实施例中，二甲基基团数量和一甲基基团数量比值为1.5；ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物；增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：1的比例混合而成；阻燃剂为锑白阻燃剂；润滑剂为聚乙烯蜡。
实施例五
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下原料：树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂A3kg、增韧剂3kg、阻燃剂2kg、ABS树脂100kg和润滑剂2kg；其中，树脂包括60kg的PVC树脂和40kg的CPVC树脂，PVC树脂的聚合度为450-500，CPVC树脂的聚合物为600-750；硫醇有机锡稳定剂A的二甲基基团数量和一甲基基团数量比值＞1，具体地，在本实施例中，二甲基基团数量和一甲基基团数量比值为1.5；ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物；增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：1的比例混合而成；阻燃剂为锑白阻燃剂；润滑剂为聚乙烯蜡。
实施例六
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下原料：树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂A3kg、增韧剂3kg、阻燃剂2kg、ABS树脂120kg和润滑剂2kg；其中，树脂包括70kg的PVC树脂和30kg的CPVC树脂，PVC树脂的聚合度为450-500，CPVC树脂的聚合物为600-750；硫醇有机锡稳定剂A的二甲基/一甲基＞1，具体地，在本实施例中，二甲基基团数量和一甲基基团数量比值为1.5；ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物；增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：1的比例混合而成；阻燃剂为锑白阻燃剂；润滑剂为聚乙烯蜡。
实施例七
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下原料：树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂A3kg、增韧剂3kg、阻燃剂2kg、ABS树脂110kg和润滑剂2kg；其中，树脂包括70kg的PVC树脂和30kg的CPVC树脂，PVC树脂的聚合度为450-500，CPVC树脂的聚合物为600-750；硫醇有机锡稳定剂A的二甲基基团数量和一甲基基团数量比值＞1，具体地，在本实施例中，二甲基基团数量和一甲基基团数量比值为1.5；ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物；增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：1的比例混合而成；阻燃剂为锑白阻燃剂；润滑剂为聚乙烯蜡。
实施例八
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下原料：树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂B3kg、增韧剂3kg、阻燃剂2kg、ABS树脂110kg和润滑剂2kg；其中，树脂包括70kg的PVC树脂和30kg的CPVC树脂，PVC树脂的聚合度为450-500，CPVC树脂的聚合物为600-750；硫醇有机锡稳定剂B的二甲基基团数量和一甲基基团数量比值≤50％，具体选用新加坡三益化学的SAKMT9001牌号；ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物；增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：1的比例混合而成；阻燃剂为锑白阻燃剂；润滑剂为聚乙烯蜡。
实施例九
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下原料：树脂100kg、硫醇有机锡稳定剂C3kg、增韧剂3kg、阻燃剂2kg、ABS树脂110kg和润滑剂2kg；其中，树脂包括70kg的PVC树脂和30kg的CPVC树脂，PVC树脂的聚合度为450-500，CPVC树脂的聚合物为600-750；硫醇有机锡稳定剂C的二甲基基团数量和一甲基基团数量比值为4；ABS树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物；增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：1的比例混合而成；阻燃剂为锑白阻燃剂；润滑剂为聚乙烯蜡。
实施例十
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，各步骤及各步骤使用的试剂、工艺参数均与实施例一相同，不同的地方在于，增韧剂为ACR树脂。
对比例一
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，各步骤及各步骤使用的试剂、工艺参数均与实施例一相同，不同的地方在于，树脂包括40kg的PVC树脂和60kg的CPVC树脂。
对比例二
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，各步骤及各步骤使用的试剂、工艺参数均与实施例一相同，不同的地方在于，树脂包括80kg的PVC树脂和20kg的CPVC树脂。
对比例三
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，各步骤及各步骤使用的试剂、工艺参数均与实施例一相同，不同的地方在于，ABS树脂的添加量为130kg。
对比例四
一种高耐热阻燃PVC合金组合物，各步骤及各步骤使用的试剂、工艺参数均与实施例一相同，不同的地方在于，ABS树脂的添加量为90kg。
上述实施例1-8和对比例1-4的高耐热阻燃PVC合金组合物的制备方法包括以下步骤：
(1)将树脂、ABS树脂、热稳定剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂组分，加入高混设备中，进行高速混合20min，得到预混料；
(2)待预混料温度达到120℃后，将预混料经过挤出、造粒后，制得PVC合金组合物。
性能检测试验
1)本申请中球压温度测试标准为IEC 60695-2021,样品尺寸为20*20*3.5mm，对实施例1-10和对比例1-4进行测试，检测结果如表2所示。
2)本申请中维卡软化点测试标准为：维卡ISO 306-2013,样品尺寸为80*10*4mm，对实施例1-10和对比例1-4进行测试，检测结果如表2所示。
3)本申请中5VA燃烧测试标准为UL94，样条尺寸为150*150*2.5mm方板及125*13*2.5mm样条，对实施例1-10和对比例1-4进行测试，测试结果符合5VA等级即判定为OK，不符合5VA等级即判定为NG，检测结果如表2所示。
表2-实施例1-10和对比例1-4的性能检测结果
Figure BDA0003568396210000091
结合表2中实施例1、4-5和对比例1-2的性能检测结果可知，本申请通过对PVC树脂和CPVC树脂两者进行复配，复配后CPVC树脂的高耐热性可以更好地发挥，显著提高体系的耐热温度，阻燃性也有帮助；同时由于CPVC热稳定性较差，不稳定基团比例高，很容易造成体系降解，而一旦降解PVC树脂和CPVC树脂都是拉链式分解，一发不可收拾，这样会显著降低体系的整体性能，包括耐热温度和力学性能等，将PVC树脂和CPVC树脂两者的比例限定在(5-7)：(3-5)的比例范围内，可以提高整体体系的热稳定性。
结合表2中实施例1、6-7和对比例3-4的性能检测结果可知，ABS的耐热性能和韧性较优，可以提供材料优异的耐温性能，并改善材料整体体系的抗冲击强度，但由于ABS树脂本身易燃的性能，过量的ABS树脂会导致阻燃性能的下降，本申请通过体系中各组分协同融合作用，以添加尽量多含量的ABS树脂，在保证阻燃的前提下，提高材料整体体系的抗冲击强度和耐温性能；此外，ABS树脂材料的密度较低，在体系中含量较多，可以整体降低材料的比重，从而使同样重量的材料可以生产出更多的产品，性价比较高。
结合表2中实施例1和8-9的性能检测结果可知，本申请添加的硫醇有机锡稳定剂中，二甲基/一甲基的比值在1以上，二甲基有助于提供材料后期的稳定性，一甲基有助于提供材料前期的稳定性，通过限定两者的比例，保证材料可以长期维持稳定性能，对材料的耐温阻燃性能具有提升作用。
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 (10)

1.一种高耐热阻燃PVC合金组合物，其特征在于，包括以下重量份组分：
树脂：100份；
ABS树脂：100份-120份；
热稳定剂：1份-5份；
增韧剂：1.5份-4份；
润滑剂：1份-3.5份；
阻燃剂：1份-4份；
其中，所述树脂包括重量比为(5-7)：(3-5)的PVC树脂和CPVC树脂。
2.如权利要求1所述的一种高耐热阻燃PVC合金组合物，其特征在于，所述PVC树脂的聚合度为400-500，所述CPVC树脂的聚合度为500-700。
3.如权利要求1所述的一种高耐热阻燃PVC合金组合物，其特征在于，所述热稳定剂为硫醇有机锡稳定剂。
4.如权利要求3所述的一种高耐热阻燃PVC合金组合物，其特征在于，所述热稳定剂为二甲基基团数量和一甲基基团数量比值＞1的硫醇有机锡稳定剂。
5.如权利要求1所述的一种高耐热阻燃PVC合金组合物，其特征在于，所述增韧剂由ACR树脂和MBS树脂按质量比为1：(1-3)的比例混合而成。
6.如权利要求1所述的一种高耐热阻燃PVC合金组合物，其特征在于，所述阻燃剂为锑白阻燃剂。
7.如权利要求1所述的一种高耐热阻燃PVC合金组合物，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和石蜡中的一种或多种。
8.如权利要求7所述的一种高耐热阻燃PVC合金组合物，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
9.一种高耐热阻燃PVC合金组合物的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-8任一所述的一种高耐热阻燃PVC合金组合物，包括以下步骤：
(1)将树脂、ABS树脂、热稳定剂、增韧剂、润滑剂和阻燃剂组分，加入高混设备中，进行高速混合，得到预混料；
(2)将预混料经过挤出、造粒后，制得PVC合金组合物。
10.一种如权利要求1-8任一所述的一种高耐热阻燃PVC合金组合物在电子电器或蓄电池领域中的应用。
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