CN114874562B - 一种透明耐候pvc组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明耐候PVC组合物及其制备方法和应用，涉及塑料领域。PVC组合物包括以下重量份组分：PVC树脂100份；PET树脂3份‑5份；其他聚酯树脂3份‑6份；热稳定剂2份‑5份；增韧剂5份‑15份；润滑剂1份‑3份；其他聚酯树脂包括PBT和PTT，PBT树脂和PTT树脂的质量比为1：(1‑2)，增韧剂为接枝聚合度100‑250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为5％‑10％。本申请采用接枝低聚合度PET的丙烯酸酯取代传统的增韧剂，同时添加有PET、PBT和PTT树脂，丰富了聚酯成分，产物透明度较高，同时具备有优异的耐候性能和韧性，满足电子元器件领域中在综合性能方面的要求。
Description
技术领域
本发明涉及塑料领域，尤其涉及一种透明耐候PVC组合物及其制备方法和应用。
背景技术
PVC是我国产量最大的通用型热塑性塑料之一，具有优异的机械性能和化学性能，硬质PVC产品因其具有硬度大、刚性和强度高、耐化学腐蚀和耐老化性能优异的特点，可以取代传统的不锈钢钢材或耐腐蚀制品，且加工方便，原料价格低廉，应用广泛。
传统的PVC材料韧性不足，使其应用领域受到限制，通常需要在体系中添加MBS树脂、CPE树脂或ACR树脂等作为增韧剂，以提高整体PVC材料的韧性。然而一般MBS树脂中含有丁二烯双键，在紫外光的照射下容易发生氧化，导致产品的耐候性能较差；一般耐候的ACR树脂作为增韧剂添加到PVC材料中，产品透明度低，同时CPE树脂作为增韧剂也很难用于透明制品，且其增韧效果也差。
目前，普通硬质PVC产品很难同时兼顾透明、韧性和耐候的性能，导致目前的硬质PVC中透明和耐候是互相矛盾的两个性能，急需做出突破性的研究进展，以抢占市场的经济。
发明内容
本发明提供了一种透明耐候PVC组合物及其制备方法和应用，以提供可以同时兼顾透明、耐候和高韧性的PVC产品。
为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种透明耐候PVC组合物，包括以下重量份组分：
PVC树脂：100份；
PET树脂：3份-5份；
其他聚酯树脂：3份-6份；
热稳定剂：2份-5份；
增韧剂：5份-15份；
润滑剂：1份-3份；
其中，所述其他聚酯树脂包括PBT树脂和PTT树脂，所述PBT树脂和PTT树脂的质量比为1：(1-2)，所述增韧剂为接枝聚合度为100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为5％-10％。
其中，枝化率采用N I COLET I S5傅立叶变换红外光谱仪进行检测，聚合度的测试方法为凝胶渗透色谱Ge l Permeat i on Chromatography。
通过采用上述方案，本申请同时添加有PBT树脂和PTT树脂，两者复配加工后结晶度较低，从而可以形成透明体系，同时对体系的韧性提升效果好，协同效果好；采用接枝低聚合度PET的丙烯酸酯作为增韧剂，且控制其接枝率在5％-10％范围内，提高其与PVC体系的相容性，从而可以极大地提高体系的透明度，同时保持较高的耐候性能和韧性；PET树脂材料的耐候性能优越，自身的透明度也较高，可以进一步提高材料的韧性，与PBT树脂和PTT树脂相互协同作用，改善材料的透明度、耐候性和韧性，使最终获得的PVC组合物可以同时兼具有耐候性、透明和高韧性的优点，扩大其应用领域。
作为优选方案，所述热稳定剂为有机锡类稳定剂。
作为优选方案，所述有机锡类稳定剂的锡含量为17％-20％。
其中，有机锡类稳定剂的锡含量采用电感耦合等离子体光谱仪(I CP-AES)测试。
作为优选方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和硬脂酸脂类润滑剂中的一种或多种。
作为优选方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
作为优选方案，所述PVC的聚合度为700-1000。
其中，PVC的聚合度的测试方法为凝胶渗透色谱Ge l Permeat i onChromatography。
作为优选方案，所述PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为5％-10％。
其中，PET树脂的结晶度的测试方法为结晶度差示扫描量热法DSC(d i fferent ia l scann i ng ca l or imetry)。
作为优选方案，所述PBT树脂和PTT树脂的质量比为1：1。
通过采用上述方案，通过对PBT树脂和PTT树脂的比例进行具体限定，可以发现材料的色差、透明度和缺口冲击强度都得到了改善，尤其是韧性得到了显著的提高，两者在该比例内复配的协同效果较优。
为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一种透明耐候PVC组合物的制备方法，包括以下步骤：将PVC树脂、PET树脂、其他聚酯树脂、热稳定剂和润滑剂经过高混设备混合，待温度达到110℃-130℃后加入增韧剂，继续高速混合，随后经过平行异向双螺杆挤出造粒，得到PVC组合物。
通过采用上述方案，本申请加工工艺中的加工温度可以降低材料体系中各组分的结晶度，从而有助于提高最终合成材料的透明度，满足产品的性能要求。
为了解决上述技术问题，本发明目的之三提供了一种透明耐候PVC组合物在电子元器件领域中的应用，电子元器件包括储存电阻元器件、电子芯片或二三级管挤出级透明产品。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
针对目前PVC材料难以兼具耐候和透明的性能，本申请采用接枝低聚合度PET的丙烯酸酯增韧剂取代传统的增韧剂，同时添加有PET、PBT和PTT树脂，丰富了聚酯成分，各组分相容性和协同效果好，组分结晶度较低，使最终产物可以获得更高的透明度，同时具备有优异的耐候性能和韧性，满足电子元器件领域中在综合性能方面的要求。
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，润滑剂、增韧剂均通过市售获得，且平行实验中使用的是相同的润滑剂、增韧剂。
表1-本申请实施例或对比例使用原料的来源和型号
实施例一
一种透明耐候PVC组合物，可以应用于电子元器件领域，主要是储存电阻元器件、电子芯片、二三级管等挤出级透明产品；包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂3kg、其他聚酯树脂4kg、热稳定剂2kg、增韧剂5kg和润滑剂1kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂包括质量比为1：1的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为8％，具体选用中国石化的PET YP-08牌号；润滑剂为氧化聚乙烯蜡。
实施例二
一种透明耐候PVC组合物，可以应用于电子元器件领域，主要是储存电阻元器件、电子芯片、二三级管等挤出级透明产品；包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂4kg、其他聚酯树脂6kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂包括质量比为1：1的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为8％，具体选用中国石化的PET YP-08牌号；润滑剂为聚乙烯蜡。
实施例三
一种透明耐候PVC组合物，可以应用于电子元器件领域，主要是储存电阻元器件、电子芯片、二三级管等挤出级透明产品；包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂5kg、其他聚酯树脂3kg、热稳定剂5kg、增韧剂15kg和润滑剂3kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂包括质量比为1：2的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为8％，具体选用中国石化的PET YP-08牌号；润滑剂为硬脂酸脂类润滑剂。
实施例四
一种透明耐候PVC组合物，可以应用于电子元器件领域，主要是储存电阻元器件、电子芯片、二三级管等挤出级透明产品；包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂4kg、其他聚酯树脂6kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂包括质量比为1：2的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为8％，具体选用中国石化的PET YP-08牌号；润滑剂为聚乙烯蜡。
实施例五
一种透明耐候PVC组合物，可以应用于电子元器件领域，主要是储存电阻元器件、电子芯片、二三级管等挤出级透明产品；包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂4kg、其他聚酯树脂6kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为1100-1200，具体选用天津大沽的5型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂包括质量比为1：1的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为8％，具体选用中国石化的PET YP-08牌号；润滑剂为聚乙烯蜡。
实施例六
一种透明耐候PVC组合物，可以应用于电子元器件领域，主要是储存电阻元器件、电子芯片、二三级管等挤出级透明产品；包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂4kg、其他聚酯树脂6kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂包括质量比为1：1的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为21％，具体选用新加坡三益化学的MT9002牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为8％，具体选用中国石化的PET YP-08牌号；润滑剂为聚乙烯蜡。
对比例一
一种透明耐候PVC组合物，包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂4kg、其他聚酯树脂9kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂包括质量比为2：1的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为8％，具体选用中国石化的PET YP-08牌号；润滑剂为聚乙烯蜡。
对比例二
一种透明耐候PVC组合物，包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂4kg、其他聚酯树脂5kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂为PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为8％，具体选用中国石化的PET YP-08牌号；润滑剂为聚乙烯蜡。
对比例三
一种透明耐候PVC组合物，包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂4kg、其他聚酯树脂5kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂为PBT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为8％，具体选用中国石化的PET YP-08牌号；润滑剂为聚乙烯蜡。
对比例四
一种透明耐候PVC组合物，包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂4kg、其他聚酯树脂6kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂包括质量比为1：1的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为ACR树脂；润滑剂为聚乙烯蜡。
对比例五
一种透明耐候PVC组合物，包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂4kg、其他聚酯树脂6kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂包括质量比为1：1的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为MBS树脂；润滑剂为聚乙烯蜡。
对比例六
一种透明耐候PVC组合物，包括以下组分：PVC树脂100kg、PET树脂4kg、其他聚酯树脂6kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；PET树脂的结晶度为15％-20％，枝化率为6％；其他聚酯树脂包括质量比为1：1的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为12％，具体选用中国石化的PET YP-12牌号；润滑剂为聚乙烯蜡。
对比例七
一种透明耐候PVC组合物，包括以下组分：PVC树脂100kg、其他聚酯树脂6kg、热稳定剂3kg、增韧剂10kg和润滑剂2kg；PVC树脂的聚合度为700-800，具体选用天津大沽的8型；其他聚酯树脂包括质量比为1：1的PBT树脂和PTT树脂；热稳定机为有机锡类稳定剂，其锡含量为19％，具体选用湖北犇星的SW-977牌号；增韧剂为接枝聚合度100-250的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为8％，具体选用中国石化的PET YP-08牌号；润滑剂为聚乙烯蜡。
上述实施例1-6和对比例1-7的透明耐候PVC组合物的制备方法包括以下步骤：将PVC树脂、PET树脂、其他聚酯树脂、稳定剂和润滑剂经过高混机混合20mi n，待温度达到110℃-130℃后加入增韧剂，在本实施例中，优选温度为120℃，继续高速混合2mi n，随后经过平行异向双螺杆挤出造粒，得到透明PVC组合物粒子。
性能检测试验
1、色差ΔE：采用I SO 4892标准检测样品的色差，将实施例1-6和对比例1-7的PVC组合物采用日光滤光器处理，102mi n光照+18mi n喷淋，辐照度为(0.51±0.02)W/(m2*nm)@340nm，黑标温度为(65±3)℃，箱体温度为(38±3)℃，相对湿度为(50±10)％，测试1000h，随后进行色差检测，检测结果如表2所示。
2、透明度：采用I CS 83标准和2.0mm色板检测样品的透明度，对实施例1-6和对比例1-7的PVC组合物样品进行检测，检测结果如表2所示。
3、悬臂梁缺口冲击强度：采用I SO180-2001检测标准测样品，将实施例1-6和对比例1-7的PVC组合物样品在4mm、23℃条件下测试，检测结果如表2所示。
表2-实施例1-6和对比例1-7的性能试验结果
结合表2中实施例2和对比例1-3的性能检测结果可知，本申请中同时添加有PBT树脂和PTT树脂，这两种聚酯树脂在本申请制备步骤的加工温度下，结晶度较低，从而可以形成透明体系，两者结合后进一步降低结晶度，同时对体系的韧性提升效果好，两者结合可以显著提高材料的缺口冲击强度，协同效果较优。
结合表2中实施例2和对比例4-5的性能检测结果可知，MBS树脂中含有丁二烯双键，在紫外光的照射下容易发生氧化，导致产品的色差明显，耐候性能较差；同时ACR树脂作为增韧剂添加到PVC材料中，导致产品透明度大幅降低；而本申请采用接枝低聚合度PET的丙烯酸酯作为增韧剂，可以极大地提高体系的透明度，同时体系可以保持较高的耐候性能，缺口冲击强度显著提高，韧性较好。
结合表2中实施例2和对比例6-7的性能检测结果可知，当接枝低聚合度PET的丙烯酸酯的枝化率超出5％-10％范围之后，难以与PVC体系相融合，材料加工过程中也难以控制其结晶程度，从而会严重影响体系的透明度。
结合表2中实施例2和对比例8的性能检测结果可知，PET树脂材料的耐候性能优越，其自身的透明度也较高，加入体系中，可以进一步提高材料的缺口冲击强度，赋予材料高韧性，同时与体系中的PBT树脂和PTT树脂相互协同作用，对材料的透明度、耐候性和韧性可以产生增效的效果。
结合表2中实施例2和4的性能检测结果可知，通过限定PBT树脂和PTT树脂两者的比例在1：1，可以发现材料的色差、透明度和缺口冲击强度都得到了改善，尤其是韧性得到了显著的提高，说明两者在该比例内复配的协同效果较优。
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)
1.一种透明耐候PVC组合物，其特征在于，包括以下重量份组分：
PVC树脂：100份；
PET树脂：3份-5份；
其他聚酯树脂：3份-6份；
热稳定剂：2份-5份；
增韧剂：5份-15份；
润滑剂：1份-3份；
其中，所述其他聚酯树脂包括PBT树脂和PTT树脂，所述PBT树脂和PTT树脂的质量比为1：（1-2），所述增韧剂为接枝低聚合度的PET的丙烯酸酯增韧剂，其枝化率为5%-10%，所述低聚合度为100-250。
2.如权利要求1所述的一种透明耐候PVC组合物，其特征在于，所述热稳定剂为有机锡类稳定剂。
3.如权利要求2所述的一种透明耐候PVC组合物，其特征在于，所述有机锡类稳定剂的锡含量为17%-20%。
4.如权利要求1所述的一种透明耐候PVC组合物，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和硬脂酸脂类润滑剂中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的一种透明耐候PVC组合物，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
6.如权利要求1所述的一种透明耐候PVC组合物，其特征在于，所述PVC的聚合度为700-1000。
7.如权利要求1所述的一种透明耐候PVC组合物，其特征在于，所述PET树脂的结晶度为15%-20%，枝化率为5%-10%。
8.如权利要求1所述的一种透明耐候PVC组合物，其特征在于，所述PBT树脂和PTT树脂的质量比为1：1。
9.一种透明耐候PVC组合物的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-8任一所述的一种透明耐候PVC组合物，包括以下步骤：将PVC树脂、PET树脂、其他聚酯树脂、热稳定剂和润滑剂经过高混设备混合，待温度达到110℃-130℃后加入增韧剂，继续高速混合，随后经过平行异向双螺杆挤出造粒，得到PVC组合物。
10.一种如权利要求1-8任一所述的透明耐候PVC组合物在电子元器件领域中的应用。
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