CN1618864A - 高填充碳酸钙的硬质聚氯乙烯材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高填充碳酸钙的硬质聚氯乙烯材料，其由复配的纳、微米级碳酸钙作为填充剂和聚氯乙烯树脂、热稳定剂、润滑剂、冲击改性剂及钛白粉在140～180℃熔融共混后在160～200℃挤出制得。与现有的硬质聚氯乙烯材料相比，本发明不仅降低了材料成本，而且提高了材料的性能(如拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度及维卡软化点等)。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬质聚氯乙烯材料，具体地说，涉及一种高填充碳酸钙的硬质聚氯乙烯材料。
技术背景
聚氯乙烯是一种通用热塑性塑料，它具有绝缘、阻燃、耐化学腐蚀、力学性能好等优点，已被广泛应用于各个领域。近年来随着中国化学建材市场的活跃发展，硬质聚氯乙烯(UPVC)制品呈现突飞猛进的发展，硬制品所占比例将达到50％以上。至2010年，我国建筑行业将有30％以上的新建房屋使用聚氯乙烯门窗，需求量将达到6000万米2；聚氯乙烯排水管的普及率也将达到60％以上，发展潜力显著。目前UPVC的需求量每年还在以10％的速率增长。
通常填充聚氯乙烯所采用的填充剂为微米碳酸钙，将其以5～30份填入到100份聚氯乙烯中后，可符合应用要求，这方面的专利很多，并已得到了应用。如中国专利CN1306038，轻质碳酸钙高填充聚氯乙烯穿线管材制备方法。但要继续增加微米碳酸钙的含量以降低成本，会导致材料性能大大降低，无法达到使用要求。随着纳米技术的发展，为聚氯乙烯的改性提供了新的途径，如中国专利CN1340564A，纳米粒子增韧增强聚氯乙烯复合材料的制备方法。但将纳米颗粒完全替代微米颗粒不但存在高含量纳米颗粒的分散问题，而且使材料成本增加。
发明内容
本发明目的在于，提供一种高填充碳酸钙、低弹性体含量的硬质聚氯乙烯材料。
本发明所说的硬质聚氯乙烯材料，其由下列重量份数的原料在140～180℃熔融共混后在160～200℃挤出制得：
聚氯乙烯树脂 100份
热稳定剂 0.5～5份
润滑剂 0.1～2份
冲击改性剂 1～20份
加工助剂 0～3份
钛白粉 2～6份
微米碳酸钙 5～30份
纳米碳酸钙 5～30份；
其中：所说的热稳定剂为：铅盐类稳定剂(如三碱式硫酸铅、二碱式硫酸铅、二碱式邻苯二甲酸铅等)、金属皂类稳定剂(如硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸铅等)、有机锡类稳定剂(如月桂酸二丁基锡、硫醇二丁基锡等)和/或环氧化合物；
所说的润滑剂为：硬脂酸钙、硬脂酸、石蜡和/或氧化聚乙烯蜡；
所说的冲击改性剂为：氯化聚乙烯(CPE)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)或聚丙烯酸酯(ACR)；
所说的加工助剂为聚丙烯酸酯类化合物；
所说的微米碳酸钙为：1～5μm的轻质碳酸钙；
所说的纳米碳酸钙为：粒经为20～80nm，吸油值在25～27g DOP/100g，白度在90以上的碳酸钙。上述原料均为市售品。
在本发明中，发明人以复配的纳、微米级碳酸钙作为填充剂制得了高填充碳酸钙的硬质聚氯乙烯材料。与现有的硬质聚氯乙烯材料相比，本发明突出性的进步是：不仅降低了材料成本，而且提高了材料的性能(如拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度及维卡软化点等)。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明，所举之例并不限制本发明的保护范围：
实施例1
将下列重量份数的原料置于挤出机中，在160℃下熔融混合，经成型机头在180℃下挤出，冷却定型制得φ50mm(壁厚2mm)管材。
PVC(PVC-SG，振云化工) 100份
三碱式硫酸铅 2.0份
二碱式硫酸铅 1.0份
硬脂酸钙 1.0份
硬脂酸 0.5份
石蜡 0.5份
氯化聚乙烯 4份
钛白粉 2份
2μm碳酸钙 20份
50nm碳酸钙 10份
实施例2
将下列重量份数的原料按实施例1的方法制成同样规格的管材。
PVC(PVC-SG，振云化工) 100份
三碱式硫酸铅 3.0份
二碱式硫酸铅 1.0份
硬脂酸钙 1.0份
硬脂酸 0.5份
石蜡 0.5份
氯化聚乙烯 8份
钛白粉 2份
50nm碳酸钙 20份
对比例1
将下列重量份数的原料按实施例1的方法制成同样规格的管材。
PVC(PVC-SG，振云化工) 100份
三碱式硫酸铅 3.0份
二碱式硫酸铅 1.0份
硬脂酸钙 1.0份
硬脂酸 0.5份
石蜡 0.5份
氯化聚乙烯 8份
钛白粉 2份
2μm碳酸钙 20份
从由实施例1、实施例2和对比例1制得的管材上取样进行测试性能，其结果见表1：
表1 实施例1及对比例1性能测试结果
落锤击
拉伸强度 断裂伸长率 扁平 悬臂梁冲击 纵向变化率 维卡软化点
50mm管
破坏个数
(MPa) (％) 压至5％ kJ/m2 (％) (℃)
/10次
对比例1 35.5 122 无破裂 0 8.6 2.1 80.2
实施例1 37.8 162 无破裂 0 9.1 1.5 82.7
实施例2 42.2 298 无破裂 0 26.5 1.1 81.3
从表1可以看出，纳米和微米碳酸钙以此比例复配不但可以降低氯化聚乙烯的用量，还使拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、维卡软化点和纵向尺寸变化率等性能都有所提高，而且成本下降4.6％。
实施例3
将下列重量份数的原料置于挤出机中，在180℃下熔融混合，经成型机头在200℃下挤出，冷却定型制得型材(80推拉框)。
PVC(WS-1000S，氯碱化工) 100份
三碱式硫酸铅 4份
硬脂酸 0.7份
氧化聚乙烯蜡 0.3份
ACR-401 1.5份
氯化聚乙烯 4份
钛白粉 4份
5μm碳酸钙 8份
80nm碳酸钙 8份
对比例2
将下列重量份数的原料按实施例3的方法制成同样规格的型材。
PVC(WS-1000S，氯碱化工) 100份
三碱式硫酸铅 4份
硬脂酸 0.7份
氧化聚乙烯蜡 0.3份
ACR-401 1.5份
氯化聚乙烯 8份
钛白粉 4份
5μm碳酸钙 8份
从由实施例2及对比例2制得的管材上取样进行测试性能，其结果见表2：
表2 实施例2及对比例2性能测试结果
拉伸强度 断裂伸长率 简支梁冲击(kJ/m2)
80推拉框
(MPa) (％) 23℃ -10℃
对比例2 45.3 126 55 60
实施例3 46.1 176 63 71
续表2
落锤冲击破坏 弯曲模量 硬度 加热后尺寸
80推拉框
个数/10次 (MPa) (HRR) 变化率(％)
对比例2 0 2519 90.3 1.78
实施例3 0 2989 92.7 1.69
从表2可以看出，纳米和微米碳酸钙以此比例复配不但可以降低氯化聚乙烯的用量，还使拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、硬度、维卡软化点和弯度模量等一系列性能都有所提高，而且成本下降1.5％。
Claims (4)
1、一种硬质聚氯乙烯材料，其由下列重量份数的原料在140～180℃熔融共混后在160～200℃挤出制得：
聚氯乙烯树脂 100份
热稳定剂 0.5～5份
润滑剂 0.1～2份
冲击改性剂 1～20份
加工助剂 0～3份
钛白粉 2～6份
微米碳酸钙 5～30份
纳米碳酸钙 5～30份；
其中：所说的热稳定剂为：铅盐类稳定剂、金属皂类稳定剂、有机锡类稳定剂和/或环氧化合物；
所说的润滑剂为：硬脂酸钙、硬脂酸、石蜡和/或聚乙烯蜡；
所说的冲击改性剂为：氯化聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或丙烯酸酯；
所说的加工助剂为聚丙烯酸酯类化合物；
所说的微米碳酸钙为：1～5μm的轻质碳酸钙；
所说的纳米碳酸钙为：粒经为20～80nm，吸油值在25～27g DOP/100g，白度在90以上的碳酸钙。
2、如权利要求1所说的硬质聚氯乙烯材料，其特征在于，其中所说的铅盐类稳定剂为三碱式硫酸铅、二碱式硫酸铅或二碱式邻苯二甲酸铅。
3、如权利要求1所说的硬质聚氯乙烯材料，其特征在于，其中所说的金属皂类稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸镉、硬脂酸钡、硬脂酸锌或硬脂酸铅。
4、如权利要求1所说的硬质聚氯乙烯材料，其特征在于，其中所说的有机锡类稳定剂为月桂酸二丁基锡或硫醇二丁基锡。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |