CN114940795A - 一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料的技术领域，涉及一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物，所述组合物包括以质量计的以下组分：PVC树脂100份；丁腈橡胶5‑20份；聚氨酯10‑30份；氯醋共聚树脂5‑20份；增塑剂30‑80份；热稳定剂1.5‑3份；PVC加工助剂2‑5份；碳酸钙5‑50份；颜料0‑1份；所述PVC树脂采用高聚合度PVC树脂，其平均聚合度不低于2500；所述丁腈橡胶采用粉末丁腈橡胶；所述碳酸钙采用纳米碳酸钙。本发明还提供了一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法。本发明提供的橡塑合成材料高分子改性颗粒，具有绿色环保、耐寒、耐热、抗干燥、抗潮湿、抗老化、防紫外线、耐臭氧、使用寿命长的特点。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料的技术领域，涉及一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物及制备方法。
背景技术
在日常生活、生产中，聚氯乙烯(PVC)是一种应用非常广泛的管材材料，当应用于不同的场景时，就需要PVC管的某些物理性能满足特定需求，例如，耐热性、耐寒性或耐冲击性等。为了使PVC材料所制备的PVC管具有特定的性能，就需要使用不同的配方，使之呈现出特定的物理性能。
例如，中国发明专利申请201110306510.8公开了一种PVC管材的专用材料及其制备方法，所述PVC管材的专用材料由如下按照重量份的组分组成：PVC树脂100份、丁晴橡胶/纳米碳酸钙复合粉末橡胶4～16份、氯化聚乙烯2.5～7份、热稳定剂0.4～6份、润滑剂1.1～3.5份和着色剂0.3～3.8份；其制备方法是将各原料按照比例混匀即可，其中，所述丁晴橡胶/纳米碳酸钙复合粉末橡胶的制备方法如下：在丁晴橡胶乳液中，按干胶重量的3～8％加入辐照交联助剂TMPTA，然后进行辐照交联，经辐照交联后丁晴橡胶乳液中含有超细硫化丁晴橡胶粒子；将纳米碳酸钙加入含有表面活性剂的水中，然后搅拌10～15min，配制成纳米碳酸钙重量百分含量为15～20％的悬浮液；将经过辐照交联的丁晴橡胶乳液和纳米碳酸钙悬浮液搅拌均匀，然后进行喷雾干燥，即可得到丁晴橡胶/纳米碳酸钙复合粉末橡胶。由此制备的PVC管材具有非常好的抗冲击性。
上述专利提供的PVC管材虽然扩展了其用途，但依然有着局限性。
发明内容
本发明针对现有技术的不同，提供了一种橡塑合成材料高分子改性颗粒，具有绿色环保、耐寒、耐热、抗干燥、抗潮湿、抗老化、防紫外线、耐臭氧、使用寿命长的特点。
为解决上述技术问题，本发明的目的通过下述技术方案得以实现：
一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物，所述组合物包括以质量计的以下组分：
PVC树脂100份
丁腈橡胶5-20份
聚氨酯10-30份
氯醋共聚树脂5-20份
增塑剂30-80份
热稳定剂1.5-3份
PVC加工助剂2-5份
碳酸钙5-50份
颜料0-1份；
所述PVC树脂采用高聚合度PVC树脂，其平均聚合度不低于2500；所述丁腈橡胶采用粉末丁腈橡胶；所述碳酸钙采用纳米碳酸钙。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物中，优选的，所述PVC树脂采用牌号SH-2500与牌号H-3000的混合物。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物中，所述增塑剂采用季戊四醇四酯(如Pevalen)、对苯二甲酸二辛酯(DOTP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)、癸二酸二辛酯(DOS)中的一种或多种组合。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物中，所述增塑剂优选为40-60份；所述碳酸钙优选为20-30份。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物中，所述丁腈橡胶(NBR)优选为10-15份；所述聚氨酯(PU)优选为15-20份；所述氯醋共聚树脂优选为8-15份。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物中，所述PVC加工助剂采用牌号为P551A的PVC加工助剂。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物中，所述热稳定剂采用有机锡热稳定剂或钙锌复合热稳定剂。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物中，所述丁腈橡胶与PVC树脂具有优异的相容性，可以改善制品耐油、耐寒和耐老化性能；所述聚氨酯可以改善制品的回弹性、耐磨性及耐溶剂性和耐低温性；所述氯醋共聚树脂
本发明还提供了所述橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)对高速混合机预加热到120℃，投入PVC树脂，慢慢倒入增塑剂，搅拌至85℃；
(2)加入热稳定剂、聚氨酯和纳米碳酸钙，搅拌至120℃；
(3)加入粉末丁腈橡胶、氯醋共聚树脂和加工助剂后，进行高速混合，所述高速混合温度为100-130℃。
(4)搅拌均匀后放料冷却至60℃以下。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法中，当组合物中有颜料时，于第(2)步中添加。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法中，优选的，所述高速混合机的总加料量控制在高速混合机的50％-70％。加料量过小，物料翻腾较差，产生的摩擦热低，升温慢，耗时长，也影响物料混合均匀效果。相反加料量大，电动机负荷太高，主轴转速下降，同样影响物料的翻腾情况及混料质量，还存在过载危险。因此，使用合适的加料量在制备工艺中至关重要。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法中，优选的，物料在所述高速混合机中的捏合时间大于7min。优选的，所述捏合时间在8分钟左右。所述物料在混合过程中经历的密实、均化、部分凝胶化过程，均需要一定时间完成。混料时间延长有助于稳定剂及其他添加剂更均匀地扩散到树脂中。进一步提高物料稳定性和均匀程度。混料过程中由于是间歇性的每锅配混操作，起始温度会有一定的差异，且不断提高，如不了解时间对混合料质量的影响，温度一到即开始出料，混合时间将会越来越短，达不到预定时间，这样制得的混合料加工会比较困难，物料熔融时间延长，挤出工艺参数明显改变，制品表面质量变差，严重时会无法正常生产。因此，选用合适的时间也是很重要的。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法中，优选的，所述高速混合温度为100-120℃。
在上述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法中，所述橡塑合成材料高分子改性颗粒进一步制备管件，所述管件包括：
农业领域：农业打药用高压喷雾管、橡塑高压力编织喷雾软管等；
工业领域：工业用氧气乙炔管、煤气专用管、工业空气管、阻燃管等；
园林领域：园林浇水花园管、透明管等；
建筑领域：建筑用钢丝绕线增强管、空气管、消防卷盘软管等。
本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明以高聚合度的PVC树脂为基础，通过丁腈橡胶、聚氨酯、氯醋共聚树脂对其进行改性，辅以纳米碳酸钙等辅料，深入研究其配比组成，制备得到橡塑合成材料高分子改性颗粒。本发明提供的橡塑合成材料高分子改性颗粒，在进一步改善物理性能的基础上，使其对各种环境的耐受性得以大幅提高，具有耐寒、耐热、抗干燥、抗潮湿、抗老化、防紫外线、耐臭氧的特点，大大拓展了同一配方的使用用途，可广泛用于农业领域、工业领域、园林领域、建筑领域等一切需要PVC管的领域。同时也有着更长的使用寿命，满足绿色环保的需求。
2、本发明改进了橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法，通过使用物料混合顺序和工艺参数，在不使用其他工序的基础上，就可以得到质量均匀、干流性好的混合料，大大简化了橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备流程。
具体实施方式
下面通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或者改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例中所使用的原料如表1所示：
表1原料来源
实施例中使用的检测方法均为本领域的公知方法。
实施例1
准备好如下原料：PVC树脂(SH-2500)100份；丁腈橡胶(P83)5份；聚氨酯(FM-264)30份；氯醋共聚树脂(H-2)5份；增塑剂(DOTP)30份；热稳定剂(有机锡)1.5份；PVC加工助剂(P551A)2份；纳米碳酸钙(CCR-800)5份。
按照以下步骤混合制备橡塑合成材料高分子改性颗粒：
(1)对高速混合机预加热到120℃，投入PVC树脂，慢慢倒入增塑剂，搅拌至85℃；
(2)加入热稳定剂、聚氨酯和纳米碳酸钙，搅拌至120℃；
(3)加入粉末丁腈橡胶、氯醋共聚树脂和加工助剂后，进行高速混合，所述高速混合温度为100-130℃；
(4)搅拌均匀后放料冷却至60℃以下。
实施例2
准备好如下原料：PVC树脂(1：1混合的SH-2500与H-3000)100份；丁腈橡胶(N-2)20份；聚氨酯(FM-264)10份；氯醋共聚树脂(H-2)10份；增塑剂(DOTP)80份；热稳定剂(有机锡)2份；PVC加工助剂(P551A)3份；纳米碳酸钙(CCR-800)50份。
按照以下步骤混合制备橡塑合成材料高分子改性颗粒：
(1)对高速混合机预加热到120℃，投入PVC树脂，慢慢倒入增塑剂，搅拌至85℃；
(2)加入热稳定剂、聚氨酯和纳米碳酸钙，搅拌至120℃；
(3)加入粉末丁腈橡胶、氯醋共聚树脂和加工助剂后，进行高速混合，所述高速混合温度为100-120℃；
(4)搅拌均匀后放料冷却至60℃以下。
实施例3
准备好如下原料：PVC树脂(1：1混合的SH-2500与H-3000)100份；丁腈橡胶(1：1混合的P83、N-2)10份；聚氨酯(FM-264)20份；氯醋共聚树脂(H-2)10份；增塑剂(DOTP)50份；热稳定剂(有机锡)3份；PVC加工助剂(P551A)5份；纳米碳酸钙(CCR-800)30份。
按照以下步骤混合制备橡塑合成材料高分子改性颗粒：
(1)对高速混合机预加热到120℃，投入PVC树脂，慢慢倒入增塑剂，搅拌至85℃；
(2)加入热稳定剂、聚氨酯和纳米碳酸钙，搅拌至120℃；
(3)加入粉末丁腈橡胶、氯醋共聚树脂和加工助剂后，进行高速混合，所述高速混合温度为100-120℃；
(4)搅拌均匀后放料冷却至60℃以下。
对比实施例
准备好如下原料：PVC树脂(SH-2500)100份；丁腈橡胶(P83)20份；增塑剂(DOTP)50份；热稳定剂(有机锡)3份；PVC加工助剂(P551A)5份；纳米碳酸钙(CCR-800)30份。
按照以下步骤混合制备橡塑合成材料高分子改性颗粒：
(1)对高速混合机预加热到120℃，投入PVC树脂，慢慢倒入增塑剂，搅拌至85℃；
(2)加入热稳定剂、纳米碳酸钙，搅拌至120℃；
(3)加入粉末丁腈橡胶和加工助剂后，进行高速混合，所述高速混合温度为100-120℃；
(4)搅拌均匀后放料冷却至60℃以下。
通过挤出机挤出熔融状态的实施例1、实施例2、实施例3、对比实施例中的颗粒，制备出管材。按照公知方法检测各项物理性能。
表2各实施例中颗粒制备管材的检测数据
通过以上数据可以看出，相对于对比实施例，实施例1-3中的管材在提高了物理性能的基础上，其耐热耐寒耐臭氧的能力也得到了大幅提高。
Claims (10)
1.一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物，其特征在于，所述组合物包括以质量计的以下组分：
PVC树脂100份
丁腈橡胶5-20份
聚氨酯10-30份
氯醋共聚树脂5-20份
增塑剂30-80份
热稳定剂1.5-3份
PVC加工助剂2-5份
碳酸钙5-50份
颜料0-1份；
所述PVC树脂采用高聚合度PVC树脂，其平均聚合度不低于2500；所述丁腈橡胶采用粉末丁腈橡胶；所述碳酸钙采用纳米碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物，其特征在于，所述PVC树脂采用牌号SH-2500与牌号H-3000的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物，其特征在于，所述增塑剂采用季戊四醇四酯、对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、癸二酸二辛酯中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物，其特征在于，所述增塑剂优选为40-60份；所述碳酸钙优选为20-30份。
5.根据权利要求1所述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物，其特征在于，所述丁腈橡胶优选为10-15份；所述聚氨酯优选为15-20份；所述氯醋共聚树脂优选为8-15份。
6.根据权利要求1所述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的组合物，其特征在于，所述PVC加工助剂采用牌号为P551A的PVC加工助剂。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)对高速混合机预加热到120℃，投入PVC树脂，慢慢倒入增塑剂，搅拌至85℃；
(2)加入热稳定剂、聚氨酯和纳米碳酸钠，搅拌至120℃；
(3)加入粉末丁腈橡胶、氯醋共聚树脂和加工助剂后，进行高速混合，所述高速混合温度为100-130℃。
(4)搅拌均匀后放料冷却至60℃以下。
8.根据权利要求7所述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法，其特征在于，所述高速混合机的总加料量控制在高速混合机的50％-70％。
9.根据权利要求7所述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法，其特征在于，物料在所述高速混合机中的捏合时间大于7min。
10.根据权利要求7所述的一种橡塑合成材料高分子改性颗粒的制备方法，其特征在于，所述橡塑合成材料高分子改性颗粒进一步制备管件，所述管件包括农业打药用高压喷雾管、橡塑高压力编织喷雾软管；工业用氧气乙炔管、煤气专用管、工业空气管、阻燃管；园林浇水花园管、透明管；建筑用钢丝绕线增强管、空气管、消防卷盘软管。
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