CN117863685A - 一种pvc自由发泡共挤板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVC自由发泡共挤板材及其制备方法，属于PVC板材技术领域。本发明共挤板材包括发泡的芯层和覆盖在芯层表面的皮层。芯层包括PVC树脂、氯化聚乙烯、碳酸钙粉体、发泡剂和热稳定剂等助剂；皮层包括PVC树脂、氯化聚乙烯、热稳定剂等助剂以及硫酸钙晶须、石墨烯、纳米二氧化硅颗粒等增强填料。硫酸钙晶须和石墨烯、纳米二氧化硅组成多维度复合增强骨架，可以防止应力集中，分散基体受力，从而达到协同增强、增韧的目的。制备的共挤板材耐弯折性能优异，在保持板材韧性的同时，其强度及刚性也得到了提高。制备工艺简单，易于实施。

Description

一种PVC自由发泡共挤板材及其制备方法
技术领域
本发明属于PVC板材技术领域，具体涉及一种PVC自由发泡共挤板材及其制备方法。
背景技术
PVC 是世界上最早实现工业化生产的塑料品种之一，具有优良的阻燃、绝缘和耐腐蚀等性能，并且价格低廉，被广泛应用于管材、型材、电缆绝缘、塑料门窗等行业。目前，市场上的 PVC 制品主要有下水管、楼梯扶手、防震缓冲包装材料、橱柜浴柜、展览架用板、箱体芯层、广告标示板等。
木材作为人类最喜欢的装饰材料，近年来木材资源的消耗过大，造成热带雨林急剧减少，森林资源供给不足，天然木材己经无法支撑大量用于建材家居的木材需求。为了满足装饰用板材的需求及人们对木材特质的追求，研究者致力于研制各种人造板材代替天然木材。
PVC 板材主要由聚氯乙烯树脂与增塑剂、稳定剂等加工助剂配合后，经挤出或压延加工而成，其中以挤出加工为主。PVC 板材因其具有优异的防腐蚀性、绝缘性、耐温性、耐冲击性、强度高、二次加工方便，可锯、钻、刨，被广泛用作化工、建筑、环保、水净化处理等行业的耐酸、耐腐蚀结构材料。
然而，现有的共挤出板材表面硬度低，耐磨性较差；且存在无法满足强度和韧性相互匹配的问题。产品刚性强度低，收缩性大，易导致变形和脆裂，严重制约了PVC共挤板材的发展。目前，虽然有研究者采用玻璃纤维、纳米无机颗粒对PVC板材进行增强的技术，然而，其普遍存在填料分散性较差，与PVC难以相容的问题。并且，为了提高板材力学性能，通常需要大量添加增强填料，然而大量填料的添加易导致填料团聚，影响产品外观与力学性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种PVC自由发泡共挤板材及其制备方法，该共挤板材原料来源广泛、能耗和生产成本低，具有良好的力学性能，可以满足恶劣环境下的使用要求，具有良好的应用前景。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
本发明的第一个方面，提供一种PVC自由发泡共挤板材，共挤板材包括发泡的芯层和覆盖在芯层表面的皮层，所述皮层包括覆盖在芯层上表面的上皮层和覆盖在芯层下表面的下皮层，上皮层和下皮层原料组成与用量均相同；所述皮层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅰ 75-90份、氯化聚乙烯 3-6份、三盐基硫酸铅1-2份、三盐基硬脂酸铅1-2份、硬脂酸丁酯0.5-1份、氧化聚乙烯蜡0.5-1份、硬脂酸锌0.2-1份、偶联剂 1-3份、硫酸钙晶须 4-8份、石墨烯 4-8份、纳米二氧化硅颗粒 4-8份；其中，纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为100-300nm，其中，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为900-1100；
所述芯层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅱ 65-85份、氯化聚乙烯 3-6份、碳酸钙粉体 15-25份、三盐基硫酸铅1-2份、三盐基硬脂酸铅1-2份、AC发泡剂0.5-1.5份、发泡调节剂 2-5份、硬脂酸丁酯0.5-1份、氧化聚乙烯蜡0.5-1份、硬脂酸锌0.2-1份，其中，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为650-750。
本发明采用硫酸钙晶须作为线性填料增强PVC板材的力学性能，相较于玻璃纤维以及其他类型晶须其柔韧性更佳，解决了普通纤维填料添加易导致板材毛边、浮纤的技术问题。且硫酸钙晶须没有普通玻璃纤维存在的取向问题，其在微观改善制品的同时，使制品各向同性，防止板材纵向和横向性能产生差异，导致应力集中或翘曲现象。但是，单一硫酸钙晶须增强性能有限，单纯提高硫酸钙晶须含量以增强力学性能反而易导致其团聚。为了解决上述问题，本发明引入了片层状的石墨烯材料以及颗粒状纳米二氧化硅。首先，硫酸钙晶须与石墨烯和纳米二氧化硅形貌不同，而且石墨烯与纳米级二氧化硅表面存在一定的活性基团，其可以与晶须、偶联剂相互作用增强与PVC基体的相容性，解决了无机填料增加易导致团聚的技术问题。硫酸钙晶须和石墨烯、纳米二氧化硅组成多维度复合增强骨架。其中，线型硫酸钙晶须和片层状石墨烯搭建复合增强网络，小粒径纳米二氧化硅分散其中，可以防止应力集中，分散基体受力，从而达到协同增强、增韧的目的。纳米二氧化硅粒径过小时，易导致团聚现象的发生；粒径过大时，无法有效填充到晶须或石墨烯片层之间，不能起到隔离、分散晶须和石墨烯的作用。
三盐基硫酸铅与三盐基硬脂酸铅复配作为热稳定剂。PVC 树脂的热稳定性极差，对热敏感，热稳定剂的加入能够捕捉PVC 树脂释放出来的具有自催化作用的物质，或是能够与PVC树脂产生的不稳定的聚烯烃结构发生加成反应，以阻止PVC 树脂的分解。氯化聚乙烯的加入可以赋予树脂制品更高的韧性和冲击强度，为 PVC 树脂优良的抗冲击改性剂。
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种的混合物。
所述碳酸钙粉体粒径为3500-4000目。
所述发泡调节剂为丙烯酸酯类共聚物。
进一步的，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为1000。
进一步的，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为700。
进一步的，硫酸钙晶须、石墨烯、纳米二氧化硅颗粒三者重量比为1:1:1。
本发明的第二个方面，提供一种PVC自由发泡共挤板材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取芯层原料，将芯层原料加入温度为80-100℃的热混机，控制搅拌混合速度为800-1400r/min，混合8-25min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为150-300r/min，冷却至30-45℃，得芯层混合料；
S2、按重量份数称取皮层原料，将皮层原料加入温度为90-100℃的热混机，控制搅拌混合速度为900-1300r/min，混合10-25min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为150-350r/min，冷却至25-45℃，得皮层混合料；
S3、将S1中制备的芯层混合料加入主锥形双螺杆挤出机中，将S2中制备的皮层混合料加入辅锥形双螺杆挤出机中，同时挤出；
S4、将S3中挤出的芯层熔体、皮层熔体通过分配器输送至模具中，冷却、定型、牵引，计量切割后即得PVC自由发泡共挤板材。
所述主锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区150-155℃、二区155-160℃、三区160-165℃、四区165-175℃、五区175-185℃；所述辅锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区155-160℃、二区160-165℃、三区165-170℃、四区170-180℃、五区180-190℃。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明所述的PVC自由发泡共挤板材原料来源广泛，制备工艺简单，易于实施，有利于市场推广。
（2）本发明所述的PVC自由发泡共挤板材，高强度的皮层提高了复合板材的力学性能，耐弯折性能优异，在提高板材韧性的同时，其强度及刚性也得到了保持。
（3）本发明所述的PVC自由发泡共挤板材表面硬度较高，耐磨性优异。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
实施例1
一种PVC自由发泡共挤板材，共挤板材包括发泡的芯层和覆盖在芯层表面的皮层，所述皮层包括覆盖在芯层上表面的上皮层和覆盖在芯层下表面的下皮层，上皮层和下皮层原料组成与用量均相同；所述皮层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅰ 75份、氯化聚乙烯 3份、三盐基硫酸铅1份、三盐基硬脂酸铅1份、硬脂酸丁酯0.5份、氧化聚乙烯蜡0.5份、硬脂酸锌0.2份、偶联剂 1份、硫酸钙晶须 4份、石墨烯 4份、纳米二氧化硅颗粒 4份；其中，纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为100nm，其中，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为900；
所述芯层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅱ 65份、氯化聚乙烯 3份、碳酸钙粉体 15份、三盐基硫酸铅1份、三盐基硬脂酸铅1份、AC发泡剂0.5份、发泡调节剂 2份、硬脂酸丁酯0.5份、氧化聚乙烯蜡0.5份、硬脂酸锌0.2份，其中，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为650。
偶联剂为KH550；碳酸钙粉体粒径为3500目；发泡调节剂为泰兴市临江化工厂生产的LH-530丙烯酸酯类共聚物；
所述PVC自由发泡共挤板材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取芯层原料，将芯层原料加入温度为80℃的热混机，控制搅拌混合速度为800r/min，混合25min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为150r/min，冷却至30℃，得芯层混合料；
S2、按重量份数称取皮层原料，将皮层原料加入温度为90℃的热混机，控制搅拌混合速度为1300r/min，混合10min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为150r/min，冷却至25℃，得皮层混合料；
S3、将S1中制备的芯层混合料加入主锥形双螺杆挤出机中，将S2中制备的皮层混合料加入辅锥形双螺杆挤出机中，同时挤出；
S4、将S3中挤出的芯层熔体、皮层熔体通过分配器输送至模具中，冷却、定型、牵引，计量切割后即得PVC自由发泡共挤板材；
所述主锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区150℃、二区155℃、三区160℃、四区165℃、五区175℃；所述辅锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区155℃、二区160℃、三区165℃、四区170℃、五区180℃。
实施例2
一种PVC自由发泡共挤板材，共挤板材包括发泡的芯层和覆盖在芯层表面的皮层，所述皮层包括覆盖在芯层上表面的上皮层和覆盖在芯层下表面的下皮层，上皮层和下皮层原料组成与用量均相同；所述皮层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅰ90份、氯化聚乙烯 6份、三盐基硫酸铅2份、三盐基硬脂酸铅2份、硬脂酸丁酯1份、氧化聚乙烯蜡1份、硬脂酸锌1份、偶联剂 3份、硫酸钙晶须 8份、石墨烯 8份、纳米二氧化硅颗粒 8份；其中，纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为300nm，其中，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为1100；
所述芯层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅱ85份、氯化聚乙烯 6份、碳酸钙粉体 25份、三盐基硫酸铅2份、三盐基硬脂酸铅2份、AC发泡剂1.5份、发泡调节剂 5份、硬脂酸丁酯1份、氧化聚乙烯蜡 1份、硬脂酸锌1份，其中，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为750。
偶联剂为KH560；碳酸钙粉体粒径为4000目；发泡调节剂为泰兴市临江化工厂生产的LH-530丙烯酸酯类共聚物；
所述PVC自由发泡共挤板材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取芯层原料，将芯层原料加入温度为100℃的热混机，控制搅拌混合速度为1400r/min，混合8min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为300r/min，冷却至45℃，得芯层混合料；
S2、按重量份数称取皮层原料，将皮层原料加入温度为100℃的热混机，控制搅拌混合速度为900r/min，混合25min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为350r/min，冷却至45℃，得皮层混合料；
S3、将S1中制备的芯层混合料加入主锥形双螺杆挤出机中，将S2中制备的皮层混合料加入辅锥形双螺杆挤出机中，同时挤出；
S4、将S3中挤出的芯层熔体、皮层熔体通过分配器输送至模具中，冷却、定型、牵引，计量切割后即得PVC自由发泡共挤板材。
所述主锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区155℃、二区160℃、三区165℃、四区175℃、五区185℃；所述辅锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区160℃、二区165℃、三区170℃、四区180℃、五区190℃。
实施例3
一种PVC自由发泡共挤板材，共挤板材包括发泡的芯层和覆盖在芯层表面的皮层，所述皮层包括覆盖在芯层上表面的上皮层和覆盖在芯层下表面的下皮层，上皮层和下皮层原料组成与用量均相同；所述皮层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅰ 80份、氯化聚乙烯 5份、三盐基硫酸铅1.5份、三盐基硬脂酸铅1.5份、硬脂酸丁酯0.8份、氧化聚乙烯蜡0.8份、硬脂酸锌0.6份、偶联剂 2份、硫酸钙晶须 6份、石墨烯 6份、纳米二氧化硅颗粒 6份；其中，纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为200nm，其中，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为1000；
所述芯层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅱ 70份、氯化聚乙烯 5份、碳酸钙粉体 20份、三盐基硫酸铅1.6份、三盐基硬脂酸铅1.5份、AC发泡剂1.1份、发泡调节剂 3份、硬脂酸丁酯0.6份、氧化聚乙烯蜡0.6份、硬脂酸锌0.6份，其中，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为700。
偶联剂为KH550；碳酸钙粉体粒径为3800目；发泡调节剂为泰兴市临江化工厂生产的LH-530丙烯酸酯类共聚物。
所述PVC自由发泡共挤板材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取芯层原料，将芯层原料加入温度为90℃的热混机，控制搅拌混合速度为1000r/min，混合18min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为250r/min，冷却至38℃，得芯层混合料；
S2、按重量份数称取皮层原料，将皮层原料加入温度为95℃的热混机，控制搅拌混合速度为1000r/min，混合18min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为200r/min，冷却至30℃，得皮层混合料；
S3、将S1中制备的芯层混合料加入主锥形双螺杆挤出机中，将S2中制备的皮层混合料加入辅锥形双螺杆挤出机中，同时挤出；
S4、将S3中挤出的芯层熔体、皮层熔体通过分配器输送至模具中，冷却、定型、牵引，计量切割后即得PVC自由发泡共挤板材。
所述主锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区152℃、二区158℃、三区163℃、四区170℃、五区180℃；所述辅锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区159℃、二区162℃、三区168℃、四区175℃、五区185℃。
实施例4
一种PVC自由发泡共挤板材，共挤板材包括发泡的芯层和覆盖在芯层表面的皮层，所述皮层包括覆盖在芯层上表面的上皮层和覆盖在芯层下表面的下皮层，上皮层和下皮层原料组成与用量均相同；所述皮层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅰ 78份、氯化聚乙烯 3.6份、三盐基硫酸铅1.4份、三盐基硬脂酸铅1.7份、硬脂酸丁酯0.6份、氧化聚乙烯蜡0.7份、硬脂酸锌0.3份、偶联剂 2.3份、硫酸钙晶须 4份、石墨烯 6份、纳米二氧化硅颗粒 7份；其中，纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为180nm，其中，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为980；
所述芯层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅱ 68份、氯化聚乙烯 3.8份、碳酸钙粉体 18份、三盐基硫酸铅1.4份、三盐基硬脂酸铅1.9份、AC发泡剂0.9份、发泡调节剂 2.5份、硬脂酸丁酯0.6份、氧化聚乙烯蜡0.7份、硬脂酸锌0.8份，其中，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为690。
偶联剂为KH550；碳酸钙粉体粒径为3600目；发泡调节剂为泰兴市临江化工厂生产的LH-530丙烯酸酯类共聚物。
所述PVC自由发泡共挤板材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取芯层原料，将芯层原料加入温度为88℃的热混机，控制搅拌混合速度为900r/min，混合15min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为180r/min，冷却至35℃，得芯层混合料；
S2、按重量份数称取皮层原料，将皮层原料加入温度为94℃的热混机，控制搅拌混合速度为1100r/min，混合19min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为190r/min，冷却至35℃，得皮层混合料；
S3、将S1中制备的芯层混合料加入主锥形双螺杆挤出机中，将S2中制备的皮层混合料加入辅锥形双螺杆挤出机中，同时挤出；
S4、将S3中挤出的芯层熔体、皮层熔体通过分配器输送至模具中，冷却、定型、牵引，计量切割后即得PVC自由发泡共挤板材。
所述主锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区152℃、二区157℃、三区164℃、四区169℃、五区181℃；所述辅锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区158℃、二区165℃、三区168℃、四区178℃、五区187℃。
实施例5
1. 一种PVC自由发泡共挤板材，共挤板材包括发泡的芯层和覆盖在芯层表面的皮层，所述皮层包括覆盖在芯层上表面的上皮层和覆盖在芯层下表面的下皮层，上皮层和下皮层原料组成与用量均相同；所述皮层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅰ 85份、氯化聚乙烯 4.6份、三盐基硫酸铅1.6份、三盐基硬脂酸铅1.8份、硬脂酸丁酯0.7份、氧化聚乙烯蜡0.6份、硬脂酸锌0.8份、偶联剂 2.5份、硫酸钙晶须 7份、石墨烯 5份、纳米二氧化硅颗粒 6份；其中，纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为250nm，其中，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为1000；
所述芯层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅱ 83份、氯化聚乙烯 5份、碳酸钙粉体 19份、三盐基硫酸铅1.4份、三盐基硬脂酸铅1.3份、AC发泡剂1.1份、发泡调节剂 4份、硬脂酸丁酯0.6份、氧化聚乙烯蜡0.9份、硬脂酸锌0.4份，其中，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为700。
偶联剂为KH550；碳酸钙粉体粒径为3900目；发泡调节剂为泰兴市临江化工厂生产的LH-530丙烯酸酯类共聚物。
所述PVC自由发泡共挤板材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取芯层原料，将芯层原料加入温度为90℃的热混机，控制搅拌混合速度为1200r/min，混合22min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为240r/min，冷却至40℃，得芯层混合料；
S2、按重量份数称取皮层原料，将皮层原料加入温度为94℃的热混机，控制搅拌混合速度为1100r/min，混合24min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为220r/min，冷却至35℃，得皮层混合料；
S3、将S1中制备的芯层混合料加入主锥形双螺杆挤出机中，将S2中制备的皮层混合料加入辅锥形双螺杆挤出机中，同时挤出；
S4、将S3中挤出的芯层熔体、皮层熔体通过分配器输送至模具中，冷却、定型、牵引，计量切割后即得PVC自由发泡共挤板材。
所述主锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区154℃、二区158℃、三区163℃、四区171℃、五区180℃；所述辅锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区155℃、二区162℃、三区168℃、四区178℃、五区187℃。
实施例6
一种PVC自由发泡共挤板材，共挤板材包括发泡的芯层和覆盖在芯层表面的皮层，所述皮层包括覆盖在芯层上表面的上皮层和覆盖在芯层下表面的下皮层，上皮层和下皮层原料组成与用量均相同；所述皮层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅰ 88份、氯化聚乙烯 5.6份、三盐基硫酸铅1.2份、三盐基硬脂酸铅1.5份、硬脂酸丁酯0.7份、氧化聚乙烯蜡0.9份、硬脂酸锌0.6份、偶联剂 2.3份、硫酸钙晶须 5份、石墨烯 7份、纳米二氧化硅颗粒 4份；其中，纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为150nm，其中，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为950；
所述芯层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅱ82份、氯化聚乙烯 5份、碳酸钙粉体 24份、三盐基硫酸铅1.2份、三盐基硬脂酸铅1.8份、AC发泡剂0.8份、发泡调节剂 3.5份、硬脂酸丁酯0.8份、氧化聚乙烯蜡0.7份、硬脂酸锌0.6份，其中，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为720。
偶联剂为KH550；碳酸钙粉体粒径为3700目；发泡调节剂为泰兴市临江化工厂生产的LH-530丙烯酸酯类共聚物。
所述PVC自由发泡共挤板材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取芯层原料，将芯层原料加入温度为85℃的热混机，控制搅拌混合速度为1200r/min，混合17min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为220r/min，冷却至35℃，得芯层混合料；
S2、按重量份数称取皮层原料，将皮层原料加入温度为98℃的热混机，控制搅拌混合速度为1000r/min，混合19min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为250r/min，冷却至33℃，得皮层混合料；
S3、将S1中制备的芯层混合料加入主锥形双螺杆挤出机中，将S2中制备的皮层混合料加入辅锥形双螺杆挤出机中，同时挤出；
S4、将S3中挤出的芯层熔体、皮层熔体通过分配器输送至模具中，冷却、定型、牵引，计量切割后即得PVC自由发泡共挤板材。
所述主锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区151℃、二区157℃、三区164℃、四区169℃、五区179℃；所述辅锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区156℃、二区163℃、三区167℃、四区175℃、五区183℃。
实施例7
一种PVC自由发泡共挤板材，共挤板材包括发泡的芯层和覆盖在芯层表面的皮层，所述皮层包括覆盖在芯层上表面的上皮层和覆盖在芯层下表面的下皮层，上皮层和下皮层原料组成与用量均相同；所述皮层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅰ 79份、氯化聚乙烯 5.1份、三盐基硫酸铅1.1份、三盐基硬脂酸铅1.7份、硬脂酸丁酯0.9份、氧化聚乙烯蜡0.5份、硬脂酸锌0.3份、偶联剂 1.8份、硫酸钙晶须 6份、石墨烯 7份、纳米二氧化硅颗粒 6份；其中，纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为200nm，其中，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为1000；
所述芯层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅱ 70份、氯化聚乙烯 4份、碳酸钙粉体 18份、三盐基硫酸铅1.2份、三盐基硬脂酸铅1.5份、AC发泡剂1.3份、发泡调节剂 3份、硬脂酸丁酯0.6份、氧化聚乙烯蜡0.7份、硬脂酸锌0.6份，其中，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为690。
偶联剂为KH560；碳酸钙粉体粒径为3800目；发泡调节剂为泰兴市临江化工厂生产的LH-530丙烯酸酯类共聚物。
所述PVC自由发泡共挤板材的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取芯层原料，将芯层原料加入温度为85℃的热混机，控制搅拌混合速度为900r/min，混合25min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为200r/min，冷却至40℃，得芯层混合料；
S2、按重量份数称取皮层原料，将皮层原料加入温度为90℃的热混机，控制搅拌混合速度为1200r/min，混合20min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为200r/min，冷却至34℃，得皮层混合料；
S3、将S1中制备的芯层混合料加入主锥形双螺杆挤出机中，将S2中制备的皮层混合料加入辅锥形双螺杆挤出机中，同时挤出；
S4、将S3中挤出的芯层熔体、皮层熔体通过分配器输送至模具中，冷却、定型、牵引，计量切割后即得PVC自由发泡共挤板材。
所述主锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区155℃、二区159℃、三区163℃、四区168℃、五区175℃；所述辅锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区158℃、二区165℃、三区169℃、四区180℃、五区185℃。
对比例1
其组分和配比以及制备工艺与实施例3基本相同，不同之处在于硫酸钙晶须 0份、石墨烯 9份、纳米二氧化硅颗粒 9份。
对比例2
其组分和配比以及制备工艺与实施例3基本相同，不同之处在于硫酸钙晶须 9份、石墨烯 0份、纳米二氧化硅颗粒 9份。
对比例3
其组分和配比以及制备工艺与实施例3基本相同，不同之处在于硫酸钙晶须 9份、石墨烯 9份、纳米二氧化硅颗粒 0份。
对比例4
其组分和配比以及制备工艺与实施例3基本相同，不同之处在于纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为50nm。
对比例5
其组分和配比以及制备工艺与实施例3基本相同，不同之处在于纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为600nm。
对比例6
其组分和配比以及制备工艺与实施例3基本相同，不同之处在于硫酸钙晶须2份。
对比例7
其组分和配比以及制备工艺与实施例3基本相同，不同之处在于硫酸钙晶须 12份。
将实施例1-7和对比例1-7中制得的PVC自由发泡共挤板材进行相关测试，测试结果如表1-2所示：
从对比例1-7与实施例1-7可以看出：本发明制备的PVC自由发泡共挤板材表面硬度高，耐磨性较好；复合板材实现了强度和韧性的相互匹配，产品刚性强度大，力学性能优异。
从对比例1-3与实施例3可以看出硫酸钙晶须和石墨烯、纳米二氧化硅组成多维度复合增强骨架，三者存在协同增强作用。线型硫酸钙晶须和片层状石墨烯搭建复合增强网络，纳米二氧化硅分散其中，更加有利于分散晶须与石墨烯，防止无机填料团聚。
从对比例4-7可以看出：纳米二氧化硅粒径过大时，不易隔离分散石墨烯；粒径过小时，则可能存在团聚现象，影响板材的力学性能。而晶须含量较低时，无法起到搭建网络的作用；晶须含量过多时，分散性不佳，且易导致浮纤现象，影响产品外观与硬度，降低板材力学性能。
综上所述，本发明通过硫酸钙晶须和石墨烯、特定粒径纳米二氧化硅组成多维度复合增强骨架提高了PVC板材力学性能，起到了协同增强、增韧的作用。制备的共挤板材原料来源广泛、能耗和生产成本低，具有良好的力学性能，可以满足恶劣环境下的使用要求，具有良好的应用前景。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种PVC自由发泡共挤板材，其特征在于，共挤板材包括发泡的芯层和覆盖在芯层表面的皮层，所述皮层包括覆盖在芯层上表面的上皮层和覆盖在芯层下表面的下皮层，上皮层和下皮层原料组成与用量均相同；所述皮层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅰ 75-90份、氯化聚乙烯 3-6份、三盐基硫酸铅1-2份、三盐基硬脂酸铅1-2份、硬脂酸丁酯0.5-1份、氧化聚乙烯蜡0.5-1份、硬脂酸锌0.2-1份、偶联剂 1-3份、硫酸钙晶须4-8份、石墨烯 4-8份、纳米二氧化硅颗粒 4-8份；其中，纳米二氧化硅颗粒粒径以激光散射测量方式测量，按体积计其平均粒径D50为100-300nm，其中，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为900-1100；
所述芯层包括以下重量份的原料：
PVC树脂Ⅱ 65-85份、氯化聚乙烯 3-6份、碳酸钙粉体 15-25份、三盐基硫酸铅1-2份、三盐基硬脂酸铅1-2份、AC发泡剂0.5-1.5份、发泡调节剂 2-5份、硬脂酸丁酯0.5-1份、氧化聚乙烯蜡0.5-1份、硬脂酸锌0.2-1份，其中，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为650-750。
2.如权利要求1所述PVC自由发泡共挤板材，其特征在于，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种的混合物。
3.如权利要求1所述PVC自由发泡共挤板材，其特征在于，所述碳酸钙粉体粒径为3500-4000目。
4.如权利要求1所述PVC自由发泡共挤板材，其特征在于，所述发泡调节剂为丙烯酸酯类共聚物。
5.如权利要求1所述PVC自由发泡共挤板材，其特征在于，所述PVC树脂Ⅰ聚合度为1000。
6.如权利要求1所述PVC自由发泡共挤板材，其特征在于，所述PVC树脂Ⅱ聚合度为700。
7.如权利要求1所述PVC自由发泡共挤板材，其特征在于，硫酸钙晶须、石墨烯、纳米二氧化硅颗粒三者重量比为1:1:1。
8.如权利要求1所述PVC自由发泡共挤板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量份数称取芯层原料，将芯层原料加入温度为80-100℃的热混机，控制搅拌混合速度为800-1400r/min，混合8-25min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为150-300r/min，冷却至30-45℃，得芯层混合料；
S2、按重量份数称取皮层原料，将皮层原料加入温度为90-100℃的热混机，控制搅拌混合速度为900-1300r/min，混合10-25min后，将混合物料送入冷混机中，控制搅拌混合速度为150-350r/min，冷却至25-45℃，得皮层混合料；
S3、将S1中制备的芯层混合料加入主锥形双螺杆挤出机中，将S2中制备的皮层混合料加入辅锥形双螺杆挤出机中，同时挤出；
S4、将S3中挤出的芯层熔体、皮层熔体通过分配器输送至模具中，冷却、定型、牵引，计量切割后即得PVC自由发泡共挤板材。
9.如权利要求8所述PVC自由发泡共挤板材的制备方法，其特征在于，所述主锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区150-155℃、二区155-160℃、三区160-165℃、四区165-175℃、五区175-185℃；所述辅锥形双螺杆挤出机五个区的温度分别为：一区155-160℃、二区160-165℃、三区165-170℃、四区170-180℃、五区180-190℃。
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