CN114901749A - 用于多孔pvc的官能化加工助剂共混物 - Google Patents

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Abstract

一种降低发泡密度的方法，其使得发泡聚氯乙烯(PVC)部件的密度降低。发泡PVC部件至少含有PVC树脂和加工助剂共混物。加工助剂共混物含有1重量％‑60重量％(基于共混物的重量)的官能化加工助剂和99重量％‑40重量％(基于共混物的重量)的非官能化加工助剂。官能化加工助剂包括用反应性环氧基、羟基、β‑酮酯、β‑酮酰胺或羧酸官能团官能化的至少一种基础聚合物。含有加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度低于使用相同加工条件和添加剂制成但是仅含有非官能化加工助剂而不含官能化加工助剂的参比发泡PVC部件的密度。

Description

用于多孔PVC的官能化加工助剂共混物
技术领域
本公开涉及用于聚氯乙烯(PVC)配制物和其他热塑性聚合物的加工助剂。更具体地，本公开涉及能够降低发泡PVC部件和其他发泡热塑性聚合物部件的密度的加工助剂。
背景技术
发泡聚氯乙烯(PVC)树脂通常在化学上是惰性的，耐水并耐环境腐蚀，提供良好的电绝缘和热绝缘，并且可以在较大的温度范围内保持性能。用于氯乙烯(通常称为“PVC”或“乙烯基”)的商用聚合工艺和聚合后加工技术(例如挤出、注塑、吹塑等)已经成熟。这种生产基础以及PVC所呈现的基本性质已导致含PVC发泡产品的激增。例如，发泡聚氯乙烯部件用作结构和装饰建筑材料。乙烯基产品耐用、可回收且易于维护。其他们耐真菌和霉菌生长，并且不受腐烂、腐蚀、破裂、剥落或昆虫侵扰的影响。乙烯基产品具有出色的耐火性能，符合大多数关于可燃性、易燃性、放热、燃烧速率、火焰蔓延和烟雾产生的建筑规范。由于乙烯基产品通常是通体具有相同的颜色，因此轻微的划痕不需要涂漆或修复，并且通过用肥皂和水清洗很容易保持美观。此外，发泡聚氯乙烯建筑产品可以涂漆。正确安装和维护后，乙烯基产品可提供持久的美观、可靠的性能和持续的节能效果。
颜料分散在PVC配制物中可以提供颜色，而将消光剂掺入配制物中则可改变最终PVC产品表现出的表面光泽度。
PVC可以单独用作配制物中的基础树脂。PVC也可以与诸如丙烯酸树脂(包括聚甲基丙烯酸甲酯)、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物和聚偏二氟乙烯等其他热塑性树脂混合以形成合金。之后，可以用各种添加剂(包括颜料和消光剂)来配制这些PVC合金，从而以与PVC配制物相似的方式获得所需的外观。这些PVC合金还可以以类似于PVC树脂的容量并使用类似的聚合后加工来生产最终制品。
其他热塑性树脂也可以以与PVC树脂或PVC合金类似的容量使用并使用类似的聚合后加工来生产最终的发泡制品。这些树脂包括丙烯酸类聚合物、苯乙烯类聚合物、聚烯烃、PVC共混物、PVC合金、聚碳酸酯、聚氨酯、含氟聚合物及其混合物。
美国专利第3,301,919号公开了用于聚氯乙烯的加工助剂，其包括基本线性的共聚物，该共聚物通过使20-98.5重量％的甲基丙烯酸甲酯、0.5-40重量％的丙烯酸乙酯和1-40重量％的甲基丙烯酸缩水甘油酯的混合物聚合而获得，由此在至少85百分比的甲基丙烯酸缩水甘油酯单元中环氧乙烷环是完整的。
韩国专利第101030513号公开了一种制造甲基丙烯酸酯共聚物的方法，该共聚物用作氯乙烯树脂的加工助剂。该方法包括以下步骤：将单体混合物在水溶性引发剂和乳化剂存在下聚合，制备聚合物胶乳；固化聚合物胶乳。单体混合物含有60-85重量％的甲基丙烯酸甲酯、15-30重量％的基于丙烯酸烷基酯的化合物和1-10重量％的环氧化物基化合物。
本申请引用以下文献并将其整体纳入本文：2017年3月23日提交的美国序列第16/081,055号，其要求2016年3月25日提交的US62/313,187的优先权，以及2018年9月25日提交的PCT/US2018/052624，其要求2017年9月27日提交的US62/563,841的优先权。
发明内容
本发明总体上提供了包含加工助剂共混物的发泡聚氯乙烯(PVC)及其他热塑性聚合物和树脂。加工助剂共混物包含约1重量％-约60重量％(基于加工助剂共混物的重量)的官能化加工助剂和约99重量％-约40重量％(基于加工助剂共混物的重量)的非官能化加工助剂。官能化加工助剂包含至少一种基础聚合物，其用反应性环氧基、反应性羟基、反应性β-酮酯、反应性β-酮酰胺或反应性羧酸官能团以基于官能化加工助剂总重量的0.5重量％-35重量％的量官能化。
在另一个实施方式中，加工助剂共混物包含约1-约24重量％、优选约10重量％、更优选约1-约20重量％(基于加工助剂共混物的重量)的官能化加工助剂和约99-约76重量％、优选约90重量％、更优选约80-99重量％的非官能化加工助剂。官能化加工助剂包含至少一种基础聚合物，其用反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团以基于官能化加工助剂总重量的0.1重量％-35重量％的量官能化。
与仅包含非官能化加工助剂的类似的发泡PVC或PVC合金相比，包含本发明的加工助剂共混物的发泡PVC或PVC合金具有降低的密度。本发明还提供了一种与不包含加工助剂共混物的材料相比降低所述密度的方法。
与不包含加工助剂共混物的类似的材料相比，包含加工助剂共混物的发泡PVC或其他热塑性聚合物或其共混物或合金还表现出改进的泡孔结构。发泡PVC或其他热塑性聚合物/树脂部件包含：聚合物或树脂，例如PVC；以及加工助剂共混物。与未使用加工助剂共混物的类似的发泡部件相比，由PVC或其他热塑性聚合物/树脂和加工助剂共混物制成的发泡部件表现出更低的密度。由PVC或其他热塑性聚合物/树脂制成的部件可以用于汽车产品、建筑材料、家居或厨房用品、地板、医疗或办公用品、电子产品、服装或个人护理包装或其他消费品。
包含官能化和非官能化加工助剂的共混物的PVC或PVC合金可以表现出增加的熔体粘度和熔体强度，与仅用非官能化加工助剂(而没有官能化加工助剂)制造的泡沫材料相比，其有助于降低由其生产的泡沫材料的密度并改进多孔结构。
官能化加工助剂包含用基于官能化加工助剂总重量的约0.1重量％-约35重量％的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团官能化的至少一种基础聚合物。加工助剂的共混物可以以约0.1-约25phr或约0.1-约12phr的量存在于PVC配制物中，或以0.1-约20phr的量存在于其他(即非PVC)热塑性树脂部件中。当需要时，官能化加工助剂可以用基于加工助剂总重量的至少0.1重量％或优选至少1重量％的反应性官能团来官能化。官能化加工助剂中的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团可以衍生自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯；直链或支化羧酸的乙烯基酯；不饱和C3-C6一元羧酸和不饱和C4-C6二元羧酸；含环氧基单体；(甲基)丙烯酸的β-酮酯；(甲基)丙烯酸的β-酮酰胺；或其混合物。
降低聚氯乙烯(PVC)或其他热塑性树脂部件密度的方法包括将PVC或其他基础热塑性树脂、加工助剂共混物、发泡剂(BA)和其他添加剂(包括例如稳定剂和润滑剂)结合。发泡剂可以是化学发泡剂(CBA)或物理发泡剂或其组合。接下来，将PVC树脂、加工助剂共混物和BA结合以形成可发泡PVC组合物。之后，可以将可发泡PVC组合物在如本领域已知的聚合物加工设备中挤出或以其他方式加工以形成发泡PVC部件。本领域技术人员可以容易地理解结合步骤和成形步骤可以组合，例如，PVC、加工助剂共混物和CBA在加工中一起放入挤出机的料斗中，之后混合在一起并通过挤出工艺来形成。与仅使用非官能化加工助剂(而不使用官能化加工助剂)的类似的发泡PVC部件相比，所得发泡PVC部件表现出降低的密度。
降低密度的方法可以进一步包括加工助剂共混物以约0.1-约15重量份/100重量份(phr)PVC树脂存在于PVC配制物中或0.1-约25phr存在于其他热塑性树脂配制物中。当需要时，加工助剂共混物中的官能化加工助剂可以用基于官能化加工助剂总重量的至少0.1重量％的反应性官能团来官能化。加工助剂共混物中的官能化加工助剂的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团可以衍生自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯；直链或支化羧酸的乙烯基酯；不饱和C3-C6一元羧酸和不饱和C4-C6二元羧酸；含环氧基单体；(甲基)丙烯酸的β-酮酯；(甲基)丙烯酸的β-酮酰胺；或其混合物。反应性官能化加工助剂可以含有多于一种类型的官能团，例如，若官能化加工助剂衍生自甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和/或甲基丙烯酸(羟乙基)酯(HEMA)或衍生自任何上述化合物的混合物。官能化加工助剂的基础聚合物可以包含丙烯酸聚合物或共聚物。非官能化加工助剂的基础聚合物也可以包含丙烯酸聚合物或共聚物。该丙烯酸类聚合物或共聚物可以衍生自含乙烯基或含(甲基)丙烯酸类的单体；苯乙烯或苯乙烯衍生物；烯烃；二烯；或其混合物。官能化加工助剂的重均分子量(Mw)为约50,000g/mol或更高。
根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅旨在用于说明，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文所描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1所示为本公开的特定实施方式的各种加工助剂共混物以及比较加工助剂对PVC组合物的熔体强度和延伸性的影响。
图2所示为用本公开的一个实施方式的加工助剂共混物和比较加工助剂制成的发泡PVC部件的密度图。
图3所示为用本公开的一个实施方式的加工助剂共混物和比较加工助剂制成的发泡PVC部件的代表性光学显微镜图像。
图4所示为当PVC熔体强度过低时形成的多孔结构中的空隙的光学显微镜图像。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的并且绝不旨在限制本公开或其应用或用途。例如，根据本文所含教导使用并制备的聚氯乙烯(PVC)配制物可以在本公开全文中结合“PVC”或“乙烯基”装饰板、模制品、窗和门进行描述，以更充分地说明其组成和用途。该PVC配制物在其他应用或产品中掺入和使用被认为在本公开的范围内。在其他应用或产品中使用其他热塑性聚合物/树脂制成的树脂也被认为在本公开的范围内。该应用可以包括但不限于汽车产品、建筑材料、地板、家用或厨房用品、医疗或办公用品、服装或者其他消费产品或个人护理的包装。应当理解，在整个说明书中，相应的附图标记表示相同或相应的组分和特征。
本公开总体上提供了包含官能化和非官能化加工助剂的共混物的发泡聚氯乙烯(PVC)、发泡PVC合金或其他发泡热塑性树脂部件，与仅使用非官能化加工助剂而没有官能化加工助剂制成的类似发泡部件相比，其展现出降低的密度。更具体地，发泡PVC、发泡PVC合金或其他热塑性树脂部件包含聚氯乙烯(PVC)或其他热塑性树脂和加工助剂共混物。加工助剂共混物包含、基本上由、或由基于重量Q的1重量％-60重量％的官能化加工助剂和基于重量Q的99重量％-40重量％的非官能化加工助剂组成。官能化加工助剂包含、基本上由、或由至少一种基础聚合物组成，其用基于官能化加工助剂总重量的0.1重量％-35重量％的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团官能化。非官能化加工助剂没有特别限制，但是它不含任何反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团。包含加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度低于包含基于重量Q的100重量％的非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件，其中，包含重量Q的官能化加工助剂共混物的发泡PVC部件和在重量Q中包含100重量％非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件使用相同的加工条件和添加剂制备。
与使用相同加工条件、发泡剂等制造而仅包含非官能化加工助剂和不包含官能化加工助剂的发泡部件相比，官能化加工助剂(f-PA)和非官能化加工助剂(PA)的共混物令人惊讶地降低了密度，改善了所得泡沫的泡孔结构、形态和外观，并且保持或甚至可以改善发泡PVC或其他热塑性树脂部件表现出的机械性能。此外，使用官能化和非官能化加工助剂的共混物制造的泡沫材料的泡孔结构、形态和外观令人惊讶地比以相同方法制造但仅包含官能化加工助剂而没有非官能化加工助剂的类似的泡沫材料更好。因此，本文公开的官能化加工助剂和非官能化加工助剂的共混物令人惊讶地产生比单独使用任一种加工助剂时在降低密度、改进泡孔结构、改进泡孔形态和改进泡孔外观的至少一个方面更好的发泡PVC部件。此外，包含官能化和非官能化加工助剂的共混物的PVC或PVC合金表现出增加的熔体粘度和熔体强度，与仅用非官能化加工助剂制造的泡沫材料相比，其有助于降低由其生产的泡沫材料的密度并改进多孔结构。
在添加加工助剂的共混物时基本不受影响或变得增强的机械性能和熔体流变性包括但不限于冲击性能和密度，以及与可发泡PVC或其他热塑性树脂配制物的加工性能(例如挤出)相关的参数。
根据本公开的另一方面，与仅具有非官能化加工助剂而不包含任何官能化加工助剂的类似的发泡PVC部件相比，包含官能化和非官能化加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度降低可以替代地表征为，对于包含加工助剂共混物的组合物而言，其密度低至少2％(例如0.1g/cc，基于产品0.5g/cc的密度)。
加工助剂共混物
不希望受到理论的束缚，与同样包括在加工助剂共混物中的传统的非官能化加工助剂相比，本文中定义的用于发泡聚氯乙烯加工的加工助剂共混物中的官能化加工助剂可能会对聚氯乙烯基质具有不同的影响。
加工助剂共混物中的官能化加工助剂包含用反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团合成的丙烯酸类聚合物或共聚物。能够形成发泡PVC或其他热塑性树脂部件的方法的示例包括但不限于挤出工艺。因此，与仅使用非官能化加工助剂制成的此类泡沫材料相比，包含官能化和非官能化加工助剂的共混物的PVC或PVC合金可以表现出基本上相同或甚至增加的熔体粘度和增加的熔体强度，这可能会对其生产的泡沫材料的更低的密度和改进的多孔结构有贡献。
在发泡或可发泡聚氯乙烯(PVC)配制物的加工助剂共混物中使用的非官能化加工助剂通常包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体，其在此类加工过程中不发生反应。加工助剂共混物中的非官能化加工助剂还可以包含常规加工助剂，例如在加工PVC和发泡PVC的领域中已知和使用的那些。非限制性示例是氯化聚乙烯(PE-C)、聚烯烃基加工助剂(例如氧化聚乙烯)、EVA基聚合物、聚酯基聚合物(例如作为酮乙烯酯的
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(陶氏化学))、ABS和/或苯乙烯类聚合物。
本公开的加工助剂共混物的官能化加工助剂可以根据本领域已知的任何方法制备，包括但不限于乳液聚合。同样，本公开的加工助剂共混物的非官能化加工助剂可以根据本领域已知的任何方法制备，包括但不限于乳液聚合。
无论是官能化还是非官能化，加工助剂都可以包含“丙烯酸类”聚合物或共聚物作为其基础聚合物，其具有各种不同的组成和分子量。它们的分子量可以高于PVC树脂或其他热塑性树脂。特别是在PVC树脂中，因为它们与PVC树脂非常相容，所以这些加工助剂(官能化或非官能化)可以帮助PVC颗粒在熔融开始阶段的颗粒间混合，即在成形过程开始时聚合物丸粒或颗粒的熔化，例如挤出机的进料部分。
本公开的加工助剂共混物的官能化加工助剂可以具有大于约50,000g/mol的重均分子量(也称为摩尔质量(Mw))；或者，加工助剂的重均分子量大于约100,000g/mol；或者，加工助剂的分子量(Mw)为约250,000g/mol或更大；或者，加工助剂的(Mw)可溶部分为约50,000g/mol-约1500万g/mol之间，或者为约750,000g/mol-约1200万g/mol。官能化加工助剂的重均分子量可以是60,000g/mol、70,000g/mol、80,000g/mol、90,000g/mol、100,000g/mol、150,000g/mol、200,000g/mol、250,000g/mol、300,000g/mol、350,000g/mol、400,000g/mol、450,000g/mol、500,000g/mol、550,000g/mol、600,000g/mol、650,000g/mol、700,000g/mol、750,000g/mol、800,000g/mol、850,000g/mol、900,000g/mol、950,000g/mol、1,000,000g/mol、1,500,000g/mol、2,000,000g/mol、2,500,000g/mol、3,000,000g/mol、3,5000,000g/mol、4,000,000g/mol、4,500,000g/mol、5,000,000g/mol、5,500,000g/mol、6,000,000g/mol、6,500,000g/mol、7,000,000g/mol、7,500,000g/mol、8,000,000g/mol、8,500,000g/mol、9,000,000g/mol、9,500,000g/mol、10,000,000g/mol、10,500,000g/mol、11,000,000g/mol、11,500,000g/mol或12,000,000g/mol。
重均分子量可以通过任何已知的方法测量，包括但不限于凝胶渗透色谱法(GPC)。分子量测量值的上限可能会受到聚合物加工助剂之间发生交联的影响。
加工助剂的可溶部分的分子量可以通过各种已知方法和过程使用凝胶渗透色谱法(GPC)来确定。一种这样的方法使用配备有两个PL凝胶混合A柱和保护柱的差示折光仪。在35℃的温度下，将150微升注入体积的加工助剂的可溶部分作为浓度为0.5mg/mL的THF溶液注入色谱柱。使用流速为1.0mL/分钟的THF溶剂(HPLC级)通过柱对加工助剂进行洗脱。每个加工助剂样品都在未经过滤的状态下进行测试。获得每个测试样品的色谱图，并使用相对于聚(甲基丙烯酸甲酯)PMMA校准曲线计算的摩尔质量值进行分析。有关GPC法的更多信息见ASTM D4001-13(ASTM国际，宾夕法尼亚州西康肖霍肯市)。
将各样品的总共三次注入进行平均，以获得平均分子量(Mw)。测试样品的平均分子量(Mw)范围为约50,000g/mol-约500万g/mol。测量每个测试样品的多分散性，其定义为重均分子量与数均分子量的比(Mw/Mn)，测量值为约10-约20。
在一个实施方式中，本发明的官能化加工助剂令人惊讶地表现出不溶于有机溶剂。换而言之，本发明的官能化加工助剂可以具有可溶和不溶部分。在这种情况下，不溶部分的分子量被认为是无限的，不能通过GPC测量。但是，可以测量可溶部分的分子量。可溶部分的分子量范围可以是500g/mol-约1000万g/mol、50万-约700万g/mol、50万-约600万g/mol、或50万-约500万g/mol。加工助剂的可溶部分和不溶部分可以通过萃取技术来确定，该技术使用诸如丙酮、四氢呋喃(THF)或甲乙酮(MEK)等溶剂。加工助剂的不溶部分范围为1％-约95％(按重量计)、10％-约90％、40％-约90％、50％-约90％、60％-约90％、或60％-约85％。或者，不溶部分的范围为约2％-约70％；或约4％-约55％，优选约10-50％，更优选约20-45％，仍更优选约25-40％。
官能化加工助剂的玻璃化转变温度(Tg)为大于或等于0℃至最高约150℃；或者，加工助剂的Tg的范围为约60℃-约125℃，优选约60℃-约85℃。加工助剂的Tg可以作为粉末或由所述粉末形成的压制棒使用任何已知方法测量，包括差示扫描量热法(DSC)。
在-75℃至160℃的温度范围内，使用20℃/分钟的加热速率和10℃/分钟的冷却速率来获得各DSC测量值。Tg确定为每个样品配制物获得的至少两次测量值的平均值。有关DSC法的进一步描述见ASTM E1356-08(2014)(ASTM国际，宾夕法尼亚州西康肖霍肯市)。加工助剂的玻璃化转变温度(Tg)可以用粉末或由粉末形成的条测定。粉末在高压(例如25吨)下经受升高的温度(例如215℃)后可压制成条。
官能化加工助剂包含衍生自烯键式不饱和单体的基础聚合物或共聚物，其包括但不限于含乙烯基和含(甲基)丙烯酸类的单体，例如丙烯酸或甲基丙烯酸的直链或支化烷基酯；苯乙烯和苯乙烯衍生物；烯烃，例如乙烯；二烯，例如丁二烯；及其混合物，优选丙烯酸或甲基丙烯酸的直链或支化烷基酯。含乙烯基和含(甲基)丙烯酸类的单体的几个具体示例包括但不限于(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯(BMA)、(甲基)丙烯酸2-乙基基酯及其混合物，优选(甲基)丙烯酸甲酯和(甲基)丙烯酸乙酯。或者，官能化加工助剂的基础聚合物或共聚物可以是聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸丁酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)共聚物或其混合物。或者，官能化加工助剂的基础聚合物包含优选的聚(甲基丙烯酸甲酯)以与PVC基质相容。当需要时，可以添加10-30重量％的诸如聚(丙烯酸丁酯)或聚(丙烯酸乙酯)等其他丙烯酸酯，以控制官能化加工助剂的玻璃化转变温度(Tg)和熔融性质。
在一个实施方式中，基础聚合物用(甲基)丙烯酸缩水甘油酯官能化。在一个实施方式中，基础聚合物用衍生自甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯或其混合物的反应性环氧基官能团官能化。
添加到PVC或其他热塑性树脂配制物中以形成发泡PVC或其他发泡热塑性树脂部件的加工助剂共混物中使用的官能化加工助剂用基于官能化加工助剂总重量的约0.1重量％-约35重量％的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团或其混合物来官能化。或者，官能化加工助剂中反应性基团官能化的负载量为约1重量％-约25重量％；或者，官能化加工助剂包括基于官能化加工助剂总重量的至少约1重量％-约20重量％、或优选2％-约20％、或优选至少约3重量％-约20重量％、更优选约5重量％-约10重量％的反应性官能团。官能化加工助剂可以包括基于官能化加工助剂总重量的至少约0.1重量％、或约0.2重量％、或约0.3重量％、或约0.4重量％、或约0.5重量％、或约0.6重量％、或约0.7重量％、或约0.8重量％、或约0.9重量％、或约1.0重量％、或约1.5重量％、或约2.0重量％、或约2.5重量％、或约3.0重量％、或约3.5重量％、或约4.0重量％、或约4.5重量％、或约5.0重量％、或约6.0重量％、或约7.0重量％、或约8.0重量％、或约9.0重量％、或约10.0重量％、或约11.0重量％、或约12.0重量％、或约13.0重量％、或约14.0重量％、或约15.0重量％、或约16重量％、或约17重量％、或约18重量％、或约19重量％、或约20.0重量％、或约21.0重量％、或约22.0重量％、或约23.0重量％、或约24.0重量％、或约25.0重量％、或约26.0重量％、或约27.0重量％、或约28.0重量％、或约29.0重量％、或约30.0重量％、或约31.0重量％、或约32.0重量％、或约33.0重量％、或约34.0重量％、或约35重量％的反应性官能团(或此类基团的混合物)。
在组合物中使用的加工助剂共混物的总量中，官能化加工助剂的重量相对于非官能化加工助剂的重量的比例的范围可以是1:99-约60:40；或者约2:98；或约3:97；或约4:96；或约5:95；或约6:94；或约7:93；或约8:92；或约9:99；或约10:90；或约11:89；或约12:88；或约13:87；或约14:86；或约15:85；或约16:84；或约17:83；或约18:82；或约19:81；或约20:80；或约21:79；或约22:78；或约23:77；或约24:76；或约25:75；或约26:74；或约27:73；或约28:72；或约29:71；或约30:70；或约31:69；或约62:78；或约63:67；或约34:66；或约35:65；或约36:64；或约37:63；或约38:62；或约39:61；或约40:60；或约41:59；或约42:58；或约43:57；或约44:56；或约45:55；或约46:54；或约47:53；或约48:52；或约49:51或约50:50；或约51:49；或约52:48；或约53:47；或约54:46；或约55:45；或约56:44；或约57:43；或约58:42；或约59:41；或约60:40。
加工助剂共混物中的官能化和非官能化加工助剂可以以粉末或颗粒或丸状形式或其组合使用。加工助剂共混物可以是官能化和非官能化加工助剂的共喷雾干燥共混物。加工助剂共混物可以是如本文所公开的相对比例的官能化和非官能化加工助剂中的每一种的熔融共混和造粒或粉末混合物。加工共混物也可以是如本文所公开的相对比例的官能化和非官能化加工助剂中的每一种的丸粒或颗粒或粉末的干混物。在一个实施方式中，如本文所公开的加工助剂共混物可以作为独立产品提供，其可以与PVC或其他热塑性树脂混合或共混，例如在挤出机的料斗中。
包含官能化加工助剂的粉末或颗粒可以是包含基本用反应性基团官能化的基础聚合物的固体颗粒，或者官能化加工助剂可以包含伪芯-壳颗粒。官能化加工助剂(f-PA)可以以多步骤合成工艺来制备，以使得官能化加工助剂类似于伪芯-壳颗粒，其包含非官能化基础聚合物制成的芯部，并且至少部分所述芯部用包括反应性环氧基、羟基或羧酸官能团的壳包封，其也可以是加工助剂共混物的形式。
官能化加工助剂的反应性环氧基、羟基或羧酸基团可以源自将含有环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸的单体或此类单体的混合物添加至基础聚合物。此类单体的示例包括但不限于(甲基)丙烯酸的羟基取代的烷基酯，例如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯；(甲基)丙烯酸的β-酮酯；(甲基)丙烯酸的β-酮酰胺；直链或支化羧酸的乙烯基酯，例如戊酸乙烯酯；不饱和羧酸，包括诸如丙烯酸(AA)等不饱和C3-C6单羧酸和诸如马来酸和衣康酸等不饱和C4-C6二羧酸；以及含环氧基单体，例如丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。不饱和C3-C6单羧酸，例如丙烯酸(AA)，以及不饱和C4-C6二羧酸，例如马来酸和衣康酸；优选诸如丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)等含环氧基单体，更优选丙烯酸、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。或者，可以通过添加最优选的丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)或其混合物将官能团引入加工助剂的基础聚合物中。官能化加工助剂还可以通过一种方法制备，其包括聚合至少一种官能化单体的步骤，该官能化单体包含选自羟基官能团、环氧基官能团、β-酮酯官能团、β-酮酰胺官能团和羧酸官能团的至少一种官能团，其任选地与一种或多种非官能化单体一起使用。官能化加工助剂也可以通过包括以下步骤的方法来制备：使至少一种包含至少一个官能团(其为选自羟基官能团、环氧基官能团、β-酮基官能团、β-酮基酰胺官能团和羧酸官能团的官能团的前体)的单体聚合以获得包含至少一个官能团(其为选自羟基官能团、环氧基官能团、β-酮基官能团、β-酮基酰胺官能团和羧酸官能团的官能团的前体)的聚合物加工助剂前体，并使聚合物加工助剂前体中的至少一个官能团(其为选自羟基官能团、环氧基官能团、β-酮基官能团、β-酮基酰胺官能团和羧酸官能团的官能团的前体)的至少一部分转化为选自羟基官能团、环氧基官能团、β-酮基官能团、β-酮基酰胺官能团和羧酸官能团的至少一个官能团，以获得官能化加工助剂。
存在于发泡或可发泡PVC配制物中的加工助剂共混物的量可以是在PVC配制物中约0.1phr-约15phr或在其他热塑性树脂部件中0.1-约25phr；或者，在PVC配制物中约0.1phr-约10phr或在其他热塑性树脂部件中0.1-约10phr；或者，其大于或等于1phr。在本公开的上下文中，术语“phr”是指相对于不包括塑料添加剂聚合物的每百份总树脂共混物的份数(例如，PVC加非PVC聚合物，其中，PVC/非PVC共混物等于100phr)。PVC或其他热塑性树脂配制物中存在的加工助剂共混物的量也可以表示为基于PVC或其他热塑性树脂配制物的总重量的重量％。PVC配制物中加工助剂共混物的用量可以根据所选PVC配制物的类型以及将要使用发泡PVC或其他发泡热塑性树脂部件的应用所规定的规格而变化。换而言之，配制物中加工助剂共混物的量可以基于影响密度所必需的用量和对于使用发泡部件的给定应用(例如壁板、窗型材、管道或发泡板等)所需的泡孔形貌来预先确定。
不受任何理论的束缚，加工助剂共混物可以通过在挤出或施加热量的其他加工操作期间改变PVC配制物的熔体流变性来促进PVC树脂的熔融。加工助剂共混物还可以帮助控制熔体的粘度，在PVC树脂发生熔融时增强部件的混合，提高熔融聚合物共混物的强度和延伸性，并控制紧随熔融聚合物共混物离开模口之后发生的体积增加或溶胀(包括但不限于挤出件发泡时的模口膨胀)，减少析出(plate out)和结晶的发生，提高长期冲击强度和耐候性。
包含官能化和非官能化加工助剂的加工助剂共混物可以增加熔融聚合物共混物的熔体伸长率/延伸性和弹性。加工助剂共混物还可以增加熔融聚合物共混物的初始熔体强度。已知这两种性质一起(即高熔体强度和高断裂前伸长率的组合)有助于改进发泡部件的特性，例如泡孔结构、泡孔外观和泡孔形态。聚合物发泡材料的这些特性有助于降低发泡材料密度并改善机械性能和组合物接受高含量填料的能力。一般来说，本文公开的包含具有更高重均分子量的官能化加工助剂的加工助剂共混物可能倾向于导致更高水平的模头溶胀。当制备发泡PVC部件时，更高水平的模头膨胀可能是有利的。泡孔形态，即发泡部件中的泡沫材料所包含的泡孔的尺寸和尺寸范围，受到加工助剂共混物中官能化和非官能化加工助剂的相对量的影响。在其他热塑性树脂以及PVC中，官能化加工助剂的量可能会降低光泽度。
聚氯乙烯(PVC)树脂
可以使用本领域已知的任何方法以多种不同的分子量生产PVC树脂，该PVC树脂与本文公开的加工助剂共混物组合，用于生产发泡部件，所述方法包括包括但不限于溶液、悬浮液或乳液聚合。PVC树脂可以包括但不限于刚性PVC树脂、柔性PVC树脂、PVC塑料溶胶以及PVC与一种或多种其他热塑性和/或热固性树脂形成的混合物或组合。PVC树脂可以通过其分子量来表征，其通常被记录为特性粘度(IV)或K值。通常，PVC树脂的IV或K值越高，PVC或由其制成的其他热塑性树脂部件的冲击强度越大。然而，在不使用过多热量或剪切的情况下，高分子量PVC树脂也难以实现熔融以及聚合物流动。在制备PVC部件的配制物中使用的PVC的分子量可以基于最终产品所需的机械性质和经济因素来预先确定。通常，K值范围为约56-约72或者约63-约67或者约65的树脂被用于形成具有刚性轮廓的PVC部件，较低分子量用于泡沫材料应用。PVC树脂的分子量通常低于与其一起使用的加工助剂的分子量。用于形成发泡PVC或其他热塑性树脂部件的配制物中所用PVC树脂的量的范围可以是全部PVC配制物的约20重量％-约90重量％、30重量％-约85重量％、40重量％-约85重量％、或约50重量％-约80重量％。
其他热塑性塑料
可以用于与PVC共混以形成PVC共混物或合金以形成本发明中的发泡PVC部件的其他热塑性塑料包括但不限于丙烯酸类聚合物、苯乙烯类聚合物、聚烯烃、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、聚偏氟乙烯聚合物(PVDF)、聚乳酸(PLA)等，以及它们的混合物。本文所述的此类其他热塑性塑料可以与PVC结合，或在有或没有PVC的情况下以其任何组合使用，其还包括本发明的加工助剂共混物，以形成与加工助剂共混物中仅包括非官能化加工助剂而不包括官能化加工助剂的部件相比具有降低的密度和改进的泡孔结构、外观和形态的发泡部件。这些其他热塑性塑料可以以重量计50重量％或更少的量包括在PVC组合物中。
本文所用的苯乙烯类聚合物包括但不限于聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)共聚物、苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物、甲基丙烯酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段(SBS)共聚物及其部分或完全氢化的衍生物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物及其部分或完全氢化的衍生物、诸如苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(S/MMA)等苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物及其混合物。优选的苯乙烯类聚合物是ASA。本发明的苯乙烯类共聚物的苯乙烯单体含量为至少10重量％，优选至少25重量％。
苯乙烯类聚合物也可以与其他聚合物共混以形成相容的共混物。示例包括ASA与PVC的共混以及SAN与PMMA的共混。如本文所用，丙烯酸类聚合物包括但不限于包含(甲基)丙烯酸烷基酯的均聚物、共聚物和三元共聚物。(甲基)丙烯酸烷基酯单体优选为甲基丙烯酸甲酯，其可以占单体混合物的60-100重量％。单体混合物中也可以存在0-40重量％的其他丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和/或其他乙烯基单体。单体混合物中可用的其他甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和其他乙烯基单体包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯和丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂基酯和甲基丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸甲氧基乙酯和甲基丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸-2-乙氧基乙酯和甲基丙烯酸-2-乙氧基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、苯乙烯及其衍生物。诸如(甲基)丙烯酸和丙烯酸等烷基(甲基)丙烯酸可以用于单体混合物。还可以使用少量的多官能单体(如交联剂)。优选的丙烯酸类聚合物是甲基丙烯酸甲酯与2-16重量％的一种或多种C1-4丙烯酸酯的共聚物。
本发明的热塑性聚合物可以通过本领域中已知的任意方法制备，包括乳液聚合、溶液聚合和悬浮液聚合。在一个实施方式中，用凝胶渗透色谱法(GPC)测量时，基质中的非PVC热塑性塑料的重均分子量为50,000-500,000g/mol，优选75,000-150,000g/mol。热塑性基质的分子量分布可以是单峰或多分散度指数大于1.5的多峰类型。
用于基质聚合物的特别优选的热塑性塑料是苯乙烯类聚合物(包括SAN、ABS、MABS、ASA、HIPS)、丙烯酸和PVDF聚合物。
抗冲改性剂
当需要时，用于形成发泡PVC或其他热塑性树脂部件的PVC配制物可以任选地包括至少一种抗冲改性剂。在对发泡PVC或其他热塑性树脂部件进行的任何后续制造操作(例如在发泡部件的型材上切割或冲孔)中，抗冲改性剂可以提高最终发泡产品的韧性和抗裂性或抗碎裂性。抗冲改性剂通常通过吸收能量和/或消散扩展裂纹的能量来发挥作用。抗冲改性剂可以包括任意相容的聚合物颗粒，包括嵌段共聚物以及“芯-壳颗粒”聚合物，“芯-壳颗粒”聚合物具有与PVC树脂的相容性有限的软橡胶芯(Tg<0℃)或硬芯(Tg>0℃)以及相容的接枝聚合物外壳。聚合物颗粒或相容的聚合物外壳可以包含甲基丙烯酸酯/丁二烯/苯乙烯(MBS)、丙烯酸类聚合物(例如，称为丙烯酸类抗冲改性剂[AIM])，或丙烯酸酯/丁二烯/甲基丙烯酸酯，以及丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)；半相容的聚合物，例如氯化聚乙烯(CPE)和丙烯酸类接枝的CPE以及乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的聚合物；以及其他聚合物，例如乙烯/乙酸乙烯酯/一氧化碳、乙烯/丙烯/一氧化碳的三元共聚物，烯烃与丙烯酸酯的聚合物，丁二烯与丙烯腈、甲基丙烯酸酯或其他橡胶的各种共聚物，甚至聚硅氧烷增强材料。优选的壳包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
填料
用于形成发泡PVC部件的PVC或其他热塑性树脂配制物还可以任选地或优选地包含一种或多种无机填料或颗粒、颜料、润滑剂、稳定剂或其他所需添加剂。包含加工助剂共混物可以增强PVC组合物接受更高填充水平的填料的能力。例如，超细CaCO3颗粒可以用作填料以提高低温抗冲击性，并提高刚性发泡PVC产品中的UV稳定性。可以将合成的无定形二氧化硅颗粒掺入PVC配制物中以提高抗冲击性，并且提供改进的流动性质。也可以简单地将包括但不限于高岭土、滑石、云母、硅灰石和偏硅酸钙的其他固体填料添加至配制物中，从而降低配制物的成本，而不会显著影响发泡PVC或其他发泡热塑性树脂部件的性质。泡沫材料中填料的范围可以是约5phr-约150phr。
其他添加剂
可以包括各种颜料来为发泡PVC部件或其他发泡热塑性树脂部件提供颜色。这些颜料通常在高温和氯化氢存在下表现出稳定性。这些颜料可以包括但不限于各种有机颜料或陶瓷颜料，例如二氧化钛和其他金属氧化物，其具有或不具有二氧化硅或氧化铝表面处理剂。
多种润滑剂可以以相对少的量包含于PVC配制物中，以降低聚合物链和存在的其他成分的流动阻力。这些润滑剂可以用作外部润滑剂或金属脱模剂(滑移剂)，以促进“热”材料通过聚合物加工设备的流动，也可以用作降低所加工材料熔融粘度的内部润滑剂。润滑剂是可以添加到配制物中以帮助促进或推动PVC树脂熔融的主要其他组分。润滑剂的几个示例包括但不限于石蜡和长链羧酸或其酯、酰胺和盐。所用润滑剂的量通常低于可能导致“析出”发生的含量。当挤出物离开模头或通过真空校准器(vacuum calibrator)时，配制物中存在的润滑剂被从热的块状材料中压榨出来而导致析出，由此导致材料的堵塞或沉积。
PVC配制物或其他热塑性配制物中可以包含各种稳定剂，以增强发泡部件对热或紫外线的抗性等。热稳定剂可以包括但不限于铅基化合物或有机锡化合物、混合的金属稳定剂或有机稳定剂，例如环氧化物。UV稳定剂可以包括但不限于受阻胺或酚。
本发明的非限制性方面可以概括如下：
方面1：一种发泡聚氯乙烯(PVC)部件，其包含：
a)PVC树脂；
b)以份/百份(phr)PVC树脂计，重量Q的加工助剂共混物，其中，加工助剂共混物包含基于重量Q的1重量％-60重量％的官能化加工助剂和基于重量Q的99重量％-40重量％的非官能化加工助剂，
其中，官能化加工助剂包含至少一种基础聚合物，该基础聚合物用基于官能化加工助剂总重量的0.1重量％-35重量％的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团或其混合物官能化；
包含加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度低于包含基于重量Q的100重量％的非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件的密度，其中，包含重量Q的加工助剂共混物的发泡PVC部件和在重量Q中包含100重量％非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件使用相同的加工条件和添加剂制备。
方面2：如方面1所述的发泡PVC部件，其中，加工助剂共混物包含基于重量Q的1重量％-25重量％的官能化加工助剂和基于重量Q的99重量％-75重量％的非官能化加工助剂。
方面3：如方面1或方面2中任一项所述的发泡PVC部件，其中，官能化加工助剂包含至少1重量％的反应性官能团。
方面4：如方面1-3中任一项所述的发泡PVC部件，其中，官能化加工助剂包含至多25重量％的反应性官能团。
方面5：如方面1-4中任一项所述的发泡PVC部件，其中，重量Q为0.1-15份/百份(phr)PVC树脂重量。
方面6：如方面1-5中任一项所述的发泡PVC部件，其中，包含加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度比参比发泡PVC部件的密度小至少2％。
方面7：如方面1-6中任一项所述的发泡PVC部件，其中，官能化加工助剂的基础聚合物衍生自一种或多种单体，所述一种或多种单体包括含(甲基)丙烯酸类的单体。
方面8：如方面1-7中任一项所述的发泡PVC部件，其中，官能化加工助剂的基础聚合物衍生自i)包括含(甲基)丙烯酸类的单体的一种或多种单体和ii)选自含乙烯基单体、苯乙烯和苯乙烯衍生物、烯烃、二烯及其混合物的至少一种单体。
方面9：如方面1-8中任一项所述的发泡PVC部件，其中，反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团衍生自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯；直链或支化羧酸的乙烯基酯；不饱和C3-C6单羧酸和不饱和C4-C6二羧酸；(甲基)丙烯酸的β-酮酯；(甲基)丙烯酸的β-酮酰胺；含环氧基的单体；或其混合物。
方面10：如方面1-9中任一项所述的发泡PVC部件，其中，基础聚合物用衍生自甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯或其混合物的反应性环氧基官能团官能化。
方面11：如方面1-10中任一项所述的发泡PVC部件，其中，非官能化加工助剂包含丙烯酸类聚合物或丙烯酸类共聚物。
方面12：如方面1-11中任一项所述的发泡PVC部件，其中，官能化加工助剂的重均分子量为至少50,000g/mol。
方面13：如方面1-12中任一项所述的发泡PVC部件，其中，非官能化加工助剂包含聚合物。
方面14：如方面1-13中任一项所述的发泡PVC部件，其中，非官能化加工助剂包含氯化聚乙烯(PE-C)。
方面15：如方面1-14中任一项所述的发泡PVC部件，其中，发泡PVC部件是建筑材料或地板。
方面16：一种制造发泡聚氯乙烯(PVC)部件的方法，其中，该方法包括将以下物质结合：
a)聚氯乙烯(PVC)树脂；
b)以份/百份(phr)PVC树脂计，重量Q的加工助剂共混物，其中，加工助剂共混物包含基于重量Q的1重量％-60重量％的官能化加工助剂和基于重量Q的99重量％-40重量％的非官能化加工助剂；和
c)发泡剂(BA)；
以形成可发泡PVC组合物；以及
将可发泡PVC组合物加工以形成发泡PVC部件；
其中，官能化加工助剂包含至少一种基础聚合物，所述基础聚合物用基于官能化加工助剂总重量的0.1重量％-35重量％的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团或其混合物官能化；
包含加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度低于在重量Q中包含100重量％的非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件的密度，其中，包含重量Q的官能化加工助剂共混物的发泡PVC部件和包含基于重量Q的100重量％非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件使用相同的加工条件和添加剂制备。
方面17：如方面16所述的方法，其中，加工助剂共混物包含基于重量Q的1重量％-24重量％的官能化加工助剂和基于重量Q的99重量％-76重量％的非官能化加工助剂。
方面18：如方面16或17中任一项所述的制造发泡聚氯乙烯(PVC)部件的方法，其中，官能化加工助剂包含至少1重量％的反应性官能团。
方面19：如方面16-18中任一项所述的制备发泡PVC部件的方法，其中，官能化加工助剂包含至多25重量％的反应性官能团。
方面20：如方面16-19中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，重量Q为0.1-15份/百份(phr)PVC树脂重量。
方面21：如方面16-20中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，包含加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度比参比发泡PVC部件的密度小至少2％。
方面22：如方面16-21中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，官能化加工助剂的基础聚合物衍生自一种或多种单体，所述一种或多种单体包括含(甲基)丙烯酸类的单体。
方面23：如方面16-23中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，官能化加工助剂的基础聚合物衍生自i)包括含(甲基)丙烯酸类的单体的一种或多种单体和ii)选自含乙烯基单体、苯乙烯和苯乙烯衍生物、烯烃、二烯及其混合物的至少一种单体。
方面24：如方面16-23中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团衍生自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯；直链或支化羧酸的乙烯基酯；不饱和C3-C6单羧酸和不饱和C4-C6二羧酸；(甲基)丙烯酸的β-酮酯；(甲基)丙烯酸的β-酮酰胺；含环氧基单体；或其混合物。
方面25：如方面16-24中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，基础聚合物用衍生自甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯或其混合物的反应性环氧基官能团官能化。
方面26：如方面16-25中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，非官能化加工助剂包含丙烯酸类聚合物或丙烯酸类共聚物。
方面27：如方面16-26中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，官能化加工助剂的重均分子量为至少50,000g/mol。
方面28：如方面16中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，非官能化加工助剂包含聚合物。
方面29：如方面16-28中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，非官能化加工助剂包含氯化聚乙烯(PE-C)。
方面30：如方面16-29中任一项所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，发泡PVC部件是建筑材料。
方面31：一种加工助剂共混物，其中，加工助剂共混物包含1重量％-60重量％的官能化加工助剂和99重量％-40重量％的非官能化加工助剂，
其中，官能化加工助剂包含至少一种基础聚合物，其用基于官能化加工助剂总重量的0.1重量％-35重量％的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团或其混合物官能化。
方面32：如方面31所述的加工助剂共混物，其中，加工助剂共混物包含1重量％-24重量％的官能化加工助剂和99重量％-76重量％的非官能化加工助剂。
方面33：如方面31或方面32中任一项所述的加工助剂共混物，其中，反应性官能团占官能化加工助剂的至少1重量％。
方面34：如方面31-33中任一项所述的加工助剂共混物，其中，反应性官能团占官能化加工助剂的至多25重量％。
方面35：如方面31-34中任一项所述的加工助剂共混物，其中，官能化加工助剂的基础聚合物衍生自一种或多种单体，所述一种或多种单体包括含(甲基)丙烯酸类的单体。
方面36：如方面31-35中任一项所述的加工助剂共混物，其中，官能化加工助剂的基础聚合物衍生自i)包括含(甲基)丙烯酸类的单体的一种或多种单体和ii)选自含乙烯基单体、苯乙烯和苯乙烯衍生物、烯烃、二烯及其混合物的至少一种单体。
方面37：如方面31-36中任一项所述的加工助剂共混物，其中，反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团衍生自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯；直链或支化羧酸的乙烯基酯；不饱和C3-C6单羧酸和不饱和C4-C6二羧酸；(甲基)丙烯酸的β-酮酯；(甲基)丙烯酸的β-酮酰胺；含环氧基单体；或其混合物。
方面38：如方面31-37中任一项所述的加工助剂共混物，其中，基础聚合物用衍生自甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯或其混合物的反应性环氧基官能团官能化。
方面39：如方面31-38中任一项所述的加工助剂共混物，其中，非官能化加工助剂包含丙烯酸类聚合物或丙烯酸类共聚物。
方面40：如方面31-39中任一项所述的加工助剂共混物，其中，官能化加工助剂的重均分子量为至少50,000g/mol。
方面41：如方面31-40中任一项所述的加工助剂共混物，其中，非官能化加工助剂包含聚合物。
方面42：如方面31-41中任一项所述的加工助剂共混物，其中，非官能化加工助剂包含氯化聚乙烯(PE-C)。
方面43：一种可发泡PVC组合物，其包含：
a)聚氯乙烯(PVC)树脂；
b)以份/百份(phr)PVC树脂计，重量Q的加工助剂共混物，其中，加工助剂共混物包含基于重量Q的1重量％-60重量％的官能化加工助剂和基于重量Q的99重量％-40重量％的非官能化加工助剂；和
c)发泡剂(BA)；
其中，官能化加工助剂包含至少一种基础聚合物，其用基于官能化加工助剂总重量的0.1重量％-35重量％的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团或其混合物官能化；
当发泡时，可发泡PVC组合物提供一种发泡PVC部件，其密度低于包含重量Q的100％的非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件的密度，其中，发泡PVC部件和包含基于重量Q的100重量％的非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件使用相同的加工条件和添加剂制备。
实施例
实施例1：熔体强度和拉断速度
将表1所示的PVC配制物与3phr表2所示的加工助剂共混物在5磅(2.27kg)亨舍尔(Henschel)混合机中共混。之后，使用实验室规模的配备有造粒机的布拉本德(Brabender)锥形双螺杆挤出机对粉末形式的PVC配制物进行造粒。布拉本德挤出机使用如下温度分布进行加工和造粒：分别为162℃/164℃/164℃/164℃(1区/2区/3区/模头)。挤出机螺杆速度设置为20RPM。所得PVC复合颗粒用于流变拉伸(Rheotens)流变学评估。使用2000巴传感器在高福德流变记录器(Goettfert Rheograph)毛细管流变仪上进行流变拉伸测试。在测试开始之前，让材料在测试桶中平衡5分钟。使用脊状表面不锈钢拉离轮运行样品。实验条件如下。处理温度设定为190℃。用于线材挤出的模头几何形状是具有180度配置的30/2L/D(mm/mm)模头。轮间隙设置为0.2mm，轮加速度设置为6mm/s2。毛细管活塞直径为12mm，活塞速度为0.2mm/s。因此毛细管剪切速率为28.8s-1。初始轮速度V0为5.2mm/s。
得到的曲线如图1所示。这些曲线说明了各种加工助剂共混物对初始熔体强度和伸长率的影响。该数据可以用于估计“发泡性能”，即在挤出过程中将发泡剂(例如化学或物理发泡剂)添加到PVC配制物中以制造发泡PVC部件时，熔体将如何膨胀并保持泡孔结构。
表1：用于实施例1的流变拉伸评估的发泡PVC配制物
Figure BDA0003721411280000231
表2：添加到PVC的实施例1加工助剂共混物的重量比例
Figure BDA0003721411280000241
从图1中可以看出和理解，仅包含非官能化加工助剂(A)而不含官能化加工助剂(B)的PVC组合物具有良好的熔体延伸性，但初始熔体强度较差。当PVC发泡时，更差的初始熔体强度与更低质量的发泡有关。相反，仅包含官能化加工助剂(B)而不含非官能化加工助剂(A)的PVC组合物具有良好的初始熔体强度，但熔体延伸性差，因为挤出的线材在约25mm/s的拉伸速度下断裂。采用A和B两者的加工助剂共混物且其重量的一半或更多为官能化加工助剂(B)的PVC组合物甚至表现出比100％官能化加工助剂更好的熔体强度，但熔体伸长率仍然太低，无法生产出可以接受的泡沫材料。令人惊讶的是，当PVC配制物采用加工助剂共混物且加工助剂共混物包含按重量计超过一半的非官能化加工助剂(A)而加工助剂共混物的其余部分是官能化加工助剂(B)时，其初始熔体强度的劣化最小，而与采用包含按重量计超过一半的官能化加工助剂的加工助剂共混物的PVC组合物相比，其伸长率显著提高。因此，这些结果说明了令人惊讶的效果，即官能化和非官能化加工助剂的组合以及官能化和非官能化加工助剂各自的相对量的特定范围对于实现高质量的发泡PVC部件而言都是必要的。
实施例2：泡沫密度和泡孔结构
使用化学发泡剂(CBA)和两种不同的加工助剂以四种不同的进料速率制备PVC发泡样品。使用辛辛那提米拉克龙(Cincinnati Milacron)CM-55锥形双螺杆挤出机进行泡沫PVC挤出。泡沫挤出使用的机筒和模头区温度分布设置为：285°F(140℃)/300°F(150℃)/320°F(160℃)/385°F(200℃)/360°F(180℃)(分别为桶区1/区2/区3/区4/模头区)。油用于冷却螺杆和板模。流经挤出机螺杆的螺杆油设定为265°F(130℃)，而板模唇中的油设定为355°F(180℃)。PVC板挤出使用具有0.250英寸(0.64cm)模头开口的科罗炼(Cloeren)9英寸(22.9cm)宽板模进行。将离开模头的PVC熔体通过三辊组套进行进料，在那里形成厚度约为0.500英寸(1.27cm)的PVC发泡板。
除了添加加工助剂外，PVC组成和加工条件是相同的。PVC配制物与表1中所示的相同，但添加的加工助剂或加工助剂共混物的总量为5phr，而不是实施例1中使用的3phr。加工助剂为：
1)重量比为70:30的非官能化加工助剂(A)与官能化加工助剂(B)；以及
2)100％非官能化加工助剂(A)。
每个样品的密度测量如下：1”Lx1”Wx1/2”厚的样品从9”Wx3’Lx1/2”厚PVC发泡板的中心切下。之后，使用阿尔法米拉奇(Alfa Mirage)电子密度计MD-300S获得样品密度值，遵循“通过位移测定塑料的密度和比重(相对密度)”的ASTM D792标准测试方法，测试方法A——用于测试水(去离子)中的固体塑料。使用在五(5)分钟内收集的三个单独的测试样本重复该过程三次，以获得平均密度。
结果示于图2。
表3显示了PVC样品的测量密度以及与单独使用非官能化加工助剂相比时使用加工助剂共混物导致的密度降低百分比。密度降低百分比计算如下：
密度降低百分比＝100x[(ρnf-ρb)/ρnf]
其中：ρnf＝仅使用非官能化加工助剂制成的发泡PVC的密度
而ρb＝由官能化和非官能化加工助剂的共混物制成的发泡PVC的密度。
表3：实施例2的发泡PVC部件的密度
Figure BDA0003721411280000261
光学显微镜分析了使用5phr加工助剂制成的PVC发泡样品。光学显微镜分析使用尼康(Nikon)ME600光学显微镜和尼康D850 DSLR。在成像和分析之前，PVC发泡样品经过抛光并用墨涂漆以帮助测量泡孔尺寸。波米公司(WaveMetrics)的IGOR
Figure BDA0003721411280000262
7用于通过测量平均泡孔(2-D颗粒)尺寸来分析泡孔均匀性，以显示基于PVC泡沫配制物中使用的加工助剂共混物产生的泡孔结构的差异。该软件将霍夫(Hough)变换应用于图像，或者用户可以手动识别泡孔以开始分析并查看平均泡孔尺寸。在识别PVC发泡结构中的泡孔或空隙后，图像从8位灰度转换为二进制格式，例如，泡孔被分配为“1”，非泡孔区域被分配为“0”。之后，使用参比，将像素缩放到已知的微米测量值，从而可以分配泡孔尺寸。尼康提供的比例尺用于校准图3和表4中所示的样品。表4显示了仅使用非官能化加工助剂(A)与使用加工助剂共混物(70/30A/B)的发泡PVC之间的差异。泡孔尺寸和均匀性分析取自1/2”挤出PVC发泡板中心的多孔结构。此外，图3中的图像显示了仅使用非官能化加工助剂(A)的PVC泡沫材料和使用加工助剂共混物(A:B，比例为70:30)的PVC泡沫材料。从图中可以看出，与重量比为70:30的非官能化与官能化加工助剂的共混物相比，使用100％非官能化加工助剂制成的PVC泡沫不仅具有更高的密度，而且泡孔均匀性更低。参考表3和图2，当PVC的熔体强度不再能够从配制物中使用的CBA中捕获逸出气体时，发泡PVC制品中就会开始出现空隙。图4显示了多孔结构中的空隙图像。在其中形成空隙的泡沫制品中，由于大的开孔结构，密度降低可能会更高，但是，泡孔均匀性差且不合需要。
表4.通过光学显微镜进行的泡孔结构分析
加工助剂 CBA进料速率(kg/hr) 平均泡孔尺寸(μm)
A 1.43 145±89
A 1.63 135±71
70/30(A/B) 1.43 133±56
70/30(A/B) 1.63 113±48
在本说明书中，已经以能够写出清楚和简明的说明的方式对实施方式进行了描述，但是旨在于并且应当理解，可以各种方式对实施方式进行组合或分离而不背离本发明。例如，应当理解，本文描述的所有优选特征适用于本文描述的本发明的所有方面。
本申请各种形式的以上描述是为了阐述和说明的目的。本文无意于穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改或变化是可能的。选择和描述所讨论的形式，以提供对本发明原理及其实际应用的最佳说明，从而使本领域的普通技术人员能够以各种形式和适合特定用途的各种修改来利用本发明。所有这样的修改和变化都在所附权利要求所确定的本发明的范围内，需要根据它们公平、合法和公平地享有的范围进行解释。

Claims (29)

1.一种发泡聚氯乙烯(PVC)部件，其包含：
a)PVC树脂；
b)以份/百份(phr)PVC树脂计，重量Q的加工助剂共混物，其中，加工助剂共混物包含基于重量Q的1重量％-60重量％的官能化加工助剂和基于重量Q的99重量％-40重量％的非官能化加工助剂，
其中，官能化加工助剂包含至少一种基础聚合物，该基础聚合物用基于官能化加工助剂总重量的0.1重量％-35重量％的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团或其混合物官能化；
包含加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度低于包含基于重量Q的100重量％的非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件的密度，其中，包含重量Q的加工助剂共混物的发泡PVC部件和在重量Q中包含100重量％非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件使用相同的加工条件和添加剂制备。
2.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，加工助剂共混物包含基于重量Q的1重量％-25重量％的官能化加工助剂和基于重量Q的99重量％-75重量％的非官能化加工助剂。
3.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，官能化加工助剂包含至少1重量％的反应性官能团。
4.如权利要求3所述的发泡PVC部件，其中，官能化加工助剂包含至多25重量％的反应性官能团。
5.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，重量Q为0.1-15份/百份(phr)PVC树脂重量。
6.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，包含加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度比参比发泡PVC部件的密度小至少2％。
7.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，官能化加工助剂的基础聚合物衍生自一种或多种单体，所述一种或多种单体包括含(甲基)丙烯酸类的单体。
8.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，官能化加工助剂的基础聚合物衍生自i)包括含(甲基)丙烯酸类的单体的一种或多种单体和ii)选自含乙烯基单体、苯乙烯和苯乙烯衍生物、烯烃、二烯及其混合物的至少一种单体。
9.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团衍生自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯；直链或支化羧酸的乙烯基酯；不饱和C3-C6单羧酸和不饱和C4-C6二羧酸；(甲基)丙烯酸的β-酮酯；(甲基)丙烯酸的β-酮酰胺；含环氧基的单体；或其混合物。
10.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，非官能化加工助剂包含丙烯酸类聚合物或丙烯酸类共聚物。
11.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，官能化加工助剂的重均分子量为至少50,000g/mol。
12.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，非官能化加工助剂包含聚合物。
13.如权利要求13所述的发泡PVC部件，其中，非官能化加工助剂包含氯化聚乙烯(PE-C)。
14.如权利要求1所述的发泡PVC部件，其中，发泡PVC部件是建筑材料或地板。
15.一种制造发泡聚氯乙烯(PVC)部件的方法，其中，该方法包括将以下物质结合：
a)聚氯乙烯(PVC)树脂，
b)以份/百份(phr)PVC树脂计，重量Q的加工助剂共混物，其中，加工助剂共混物包含基于重量Q的1重量％-60重量％的官能化加工助剂和基于重量Q的99重量％-40重量％的非官能化加工助剂；和
c)发泡剂(BA)；
以形成可发泡PVC组合物；
将可发泡PVC组合物加工以形成发泡PVC部件；
其中，官能化加工助剂包含至少一种基础聚合物，所述基础聚合物用基于官能化加工助剂总重量的0.1重量％-35重量％的反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团或其混合物官能化；
包含加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度低于在重量Q中包含100重量％的非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件的密度，其中，包含重量Q的官能化加工助剂共混物的发泡PVC部件和包含基于重量Q的100重量％非官能化加工助剂的参比发泡PVC部件使用相同的加工条件和添加剂制备。
16.如权利要求15所述的方法，其中，加工助剂共混物包含基于重量Q的1重量％-25重量％的官能化加工助剂和基于重量Q的99重量％-75重量％的非官能化加工助剂。
17.如权利要求15所述的制造发泡聚氯乙烯(PVC)部件的方法，其中，加工助剂共混物包含至少1重量％的官能化加工助剂。
18.如权利要求17所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，加工助剂共混物包含至多25重量％的官能化加工助剂。
19.如权利要求15所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，重量Q为0.1-15份/百份(phr)PVC树脂重量。
20.如权利要求15所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，包含加工助剂共混物的发泡PVC部件的密度比参比发泡PVC部件的密度小至少2％。
21.如权利要求15所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，官能化加工助剂的基础聚合物衍生自一种或多种单体，所述一种或多种单体包括含(甲基)丙烯酸类的单体。
22.如权利要求15所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，官能化加工助剂的基础聚合物衍生自i)包括含(甲基)丙烯酸类的单体的一种或多种单体和ii)选自含乙烯基单体、苯乙烯和苯乙烯衍生物、烯烃、二烯及其混合物的至少一种单体。
23.如权利要求15所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，反应性环氧基、羟基、β-酮酯、β-酮酰胺或羧酸官能团衍生自(甲基)丙烯酸的羟基取代烷基酯；直链或支化羧酸的乙烯基酯；不饱和C3-C6单羧酸和不饱和C4-C6二羧酸；(甲基)丙烯酸的β-酮酯；(甲基)丙烯酸的β-酮酰胺；含环氧基单体；或其混合物。
24.如权利要求23所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，基础聚合物用衍生自甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯或其混合物的反应性环氧基官能团官能化。
25.如权利要求15所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，非官能化加工助剂包含丙烯酸类聚合物或丙烯酸类共聚物。
26.如权利要求15所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，官能化加工助剂的重均分子量为至少50,000g/mol。
27.如权利要求15所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，非官能化加工助剂包含聚合物。
28.如权利要求27所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，非官能化加工助剂包含氯化聚乙烯(PE-C)。
29.如权利要求15所述的制造发泡PVC部件的方法，其中，发泡PVC部件是建筑或地板材料。
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