專利名稱：：一種玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料及其制備方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明屬于玻璃纖維增強復合材料
技術(shù)領域：
，具體涉及一種玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來，國內(nèi)大部分能源如石油、鐵礦石等的大幅度漲價和新勞動法的實施導致的人力成本的增加，使中下游工業(yè)產(chǎn)品的成本壓力非常大。對PVC注塑產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)來說，盡管國內(nèi)聚氯乙烯(PVC)樹脂粉大部分走的是煤電石路線，受石油影響的不大，但煤炭的價格也日趨升高，PVC樹脂粉也有了明顯的升價，而PVC注塑產(chǎn)品的價格因為客戶市場的諸多因素，又不能將價格提得太高。這使得很多小型PVC注塑產(chǎn)品企業(yè)失去了價格的優(yōu)勢而紛紛倒閉。中大型企業(yè)的產(chǎn)品利潤空間也越來越低。在這樣的情形下，充分挖掘產(chǎn)品內(nèi)在的剩余價值，有效降低生產(chǎn)和原料成本，已經(jīng)成為很多企業(yè)勢在必行的考慮了。但是在PVC注塑產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)，沿用過去添加大量碳酸鈣的做法雖然能夠降低成本，但帶來了產(chǎn)品性能下降特別是脆性明顯加大的后果，使得產(chǎn)品整體質(zhì)量和市場競爭力顯著下降。上述做法已經(jīng)受到了很多行業(yè)技術(shù)人員和大中型企業(yè)的摒棄。由此，開發(fā)選用新型的添加材料來改性PVC產(chǎn)品，通過創(chuàng)新來提高PVC注塑產(chǎn)品的附加值，是當前PVC產(chǎn)品行業(yè)研究的一種主流方向之一。塑料添加改性是在聚合物(樹脂)中加入小分子無機物或有機物，通過物理或化學作用，以取得某種預期性能的一種改性方法。無機物由于本身成本低廉、物理力學強度優(yōu)良而在塑料改性中占據(jù)了重要的地位。目前最常見的無機物包括碳酸鈣、增強纖維(玻璃纖維、木纖維、碳纖維)、滑石粉等。其中增強纖維是一類具有較高尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐腐蝕性和易于加工的填充無機材料。這里具有耐熱性且價格適中的適合PVC注塑加工的玻璃纖維是PVC材料改性的可行途徑之一。通過開發(fā)玻璃纖維增強PVC-U注塑產(chǎn)品的研究，使PVC注塑產(chǎn)品具有更好的尺寸穩(wěn)定性、耐熱性和強度等，從而使產(chǎn)品在滿足標準要求性能的前提下，大幅度減少產(chǎn)品成本，提高資源利用率，使企業(yè)在高成本、行業(yè)碳酸鈣填充或材料的以次充好的惡性競爭中突圍出來，并為提升我國在Pvc注塑產(chǎn)品上的應用水平樹立起良好的榜樣。在我國，玻璃纖維增強塑料(GFRP或FRP)已經(jīng)開發(fā)出了如玻纖增強熱固性塑料復合材料、玻纖增強熱塑性塑料復合材料、玻纖增強電絕緣與其他用途紡織材料產(chǎn)品，以及玻纖增強屋面防水材料。其中玻璃纖維增強熱固性材料和熱塑性材料約占70%75%，玻璃纖維增強紡織材料約占25%30%。產(chǎn)品應用領域包括石油、化纖、氯堿、染料、家藥、食品、醫(yī)藥、輕工、冶金、污水處理等。但現(xiàn)有的玻纖增強熱塑性復合材料中玻璃纖維增強聚丙稀復合材料FRPP、聚四氟乙烯-玻璃鋼復合材料在玻纖增強材料行業(yè)上占據(jù)了80%以上的產(chǎn)品份額，而玻璃纖維聚氯乙烯復合材料則因為工藝不成熟、加工廢品率高等原因而發(fā)展緩慢?，F(xiàn)有的玻璃纖維增強PVC復合材料主要以手糊或纏繞工藝為主體，即先成型PVC產(chǎn)品，再通過手糊、纏繞、噴射等方式來二次加工成玻纖增強產(chǎn)品。如何突破玻璃纖維增強PVC材料發(fā)展的瓶頸是一個關(guān)鍵問題，目前尚未有能夠?qū)VC材料與玻璃纖維直接混合后加工成型的工藝技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可將玻璃纖維與聚氯乙烯(PVC)直接混合加工而成的，具有顯著提升的物理和力學性能的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料。本發(fā)明的另一個目的在于提供上述玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料的制備方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料，該材料是將玻璃纖維與聚氯乙烯直接混合加工而成的，包含PVC樹脂粉、玻璃纖維、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等組分，且PVC樹脂粉、玻璃纖維、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料的重量比例為100:150:0.110.0:0.53.0:0.55.0:0.25.0:0.15.0:0.110.0丄010.0，即PVC樹脂粉占重量比例的ioo份，玻璃纖維占重量比例的150份，偶聯(lián)劑占重量比例的0.110.0份，熱穩(wěn)定劑占重量比例的0.53.0份，增容劑占重量比例的0.55.0份，潤滑劑占重量比例的0.25.0份，加工改性劑占重量比例的0.15.0份，抗沖擊改性劑占重量比例的0.110.0份，填料占重量比例的L010.0份。上述PVC樹脂粉為注塑級8型或85型；上述玻璃纖維為中長纖維(長度為0.1-6mm)，如E-玻璃纖維；上述偶聯(lián)劑為硅烷類偶聯(lián)劑，如Y-氨基丙基三乙氧基硅垸(商品名為KH550)或Y-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷(商品名為KH560);上述熱穩(wěn)定劑為硫醇錫類熱穩(wěn)定劑，如T107(商品名)或T178A(商品名)。上述增容劑為HD6070EA，MI=5.59.5;上述潤滑劑包括內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑，其中內(nèi)潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅中的一種或兩種，外潤滑劑為石蠟、聚乙烯蠟(PE蠟)或氧化聚乙烯蠟(OPE蠟)中的一種或一種以上。上述加工改性劑為丙烯酸類加工改性劑，如PA40(商品名)；上述抗沖擊改性劑為MBS類抗沖改性劑，如B56(商品名)；MBS為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物。上述填料為本領域技術(shù)人員常用的材料。上述玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料的制備方法，其具體步驟如下(1)玻璃纖維預先偶聯(lián)處理將偶聯(lián)劑用噴灑法噴灑于玻璃纖維上，并低速攪拌處理玻璃纖維，玻璃纖維為中長纖維(長度在6mm以下)；玻璃纖維用偶聯(lián)劑的預先處理，可大大提高PVC與玻璃纖維的相容性；(2)制備混配料將PVC樹脂粉與熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等高速混合到90110。C，混配均勻后得到PVC混配料；(3)將上述PVC混配料與上述處理過的玻璃纖維進行低速的攪拌，也可以采用人工攪拌混合，混合均勻；(4)開放式造粒將全部混合好的物料投入到造粒擠出機中進行開放式造粒；(5)注塑成型將上述造好粒的粒料投入到注塑機中進行直接的注塑成型，設定機筒溫度、射膠、保壓的速度和時間、溶膠背壓等參數(shù)，開啟冷卻水，即可獲得玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料。上述步驟(4)中，造粒擠出機為組合式平行雙螺桿擠出機；上述歩驟(5)中，注塑成型機為普通PVC材料螺桿式注塑機；上述步驟(5)中，可設定機筒溫度為130190°C、射膠時間為25s，冷卻時間為40s，射膠速度為17%，射膠壓力為25MPa，保壓一段速度為20%，壓力為25MPa，時間為2s，保壓二段速度為15%，壓力為20MPa，時間為ls，保壓三段速度為35%，壓力為55MPa，時間為5s，溶膠背壓為3MPa。上述制備方法中，步驟(1)和歩驟(2)中，PVC樹脂粉、玻璃纖維、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料的添加量，按重量比例為跳150:0.110.0:0.53.0:0.55.0:0.25.0:0.15.0:0.110.0:1.010.0。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1.本發(fā)明采用將偶聯(lián)劑用噴灑法噴灑于玻璃纖維上，并低速攪拌處理玻璃纖維，這種噴灑法處理效果較高速混合法偶聯(lián)劑分散更均勻，而且避免了因為高速混合法造成中長纖維的蓬松發(fā)散而導致其與后續(xù)的PVC混配料難以混合和加工下料困難的問題；2.本發(fā)明將PVC樹脂粉與熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑和填料等高速混合到90110QC，混配均勻，做成PVC混配料，改變了過去將玻璃纖維與PVC混配料一起高速混合的做法，這樣做既可以避免除前述的蓬松發(fā)散難以混合和下料的問題，還可以使PVC材料與各種加工助劑之間能夠充分混合均勻并產(chǎn)生一定的凝膠度，有利于后續(xù)PVC復合材料的加工和成型；3.本發(fā)明通過開放式造粒，降低了玻璃纖維易剪切生熱導致PVC降解的風險，并通過配方的改進(如加入增容劑等)，使得玻璃纖維增強PVC-U材料能夠適應開放式造粒，從而獲得顆粒適宜注塑的粒料。具體實施例方式實施例1玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料的制備本實施例的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料，其各組分以及所需的重量份數(shù)如表1所示。本實施例的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料的制備方法包括如下步驟(1)玻璃纖維預先偶聯(lián)處理先用偶聯(lián)劑噴灑于玻璃纖維上，并低俗攪拌處理玻璃纖維；(2)制備混配料將PVC樹脂粉與熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、增容劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等高速混合到903C，混配均勻后得到PVC混配料；(3)將步驟(2)得到的PVC混配料與歩驟(1)處理過的玻璃纖維進行低速的攪拌，混合均勻；(4)開放式造粒將全部混合好的物料投入到組合式平行雙螺桿擠出機中進行開放式造粒；(5)注塑成型將上述造好粒的粒料投入到普通PVC材料螺桿式注塑機中進行直接的注塑成型，設定機筒溫度、射膠、保壓的速度和時間、溶膠背壓等參數(shù)，開啟冷卻水，即可獲得玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料。上述步驟(5)中，注塑成型加工條件的各參數(shù)設定如表2所示。表1玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料的各組分及其重量份數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2實施例1的加工條件<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實施例2玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料的制備本實施例的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料，其各組分以及所需的重量份數(shù)如表1所示。本實施例的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料的制備方法包括如下步驟(1)玻璃纖維預先偶聯(lián)處理先用偶聯(lián)劑噴灑于玻璃纖維上，并低俗攪拌處理玻璃纖維；(2)制備混配料將PVC樹脂粉與熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、增容劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等高速混合到110°C，混配均勻后得到PVC混配料；(3)將步驟(2)得到的PVC混配料與步驟(1)處理過的玻璃纖維進行低速的攪拌，混合均勻；(4)開放式造粒將全部混合好的物料投入到組合式平行雙螺桿擠出機中進行開放式造粒；(5)注塑成型將上述造好粒的粒料投入到普通PVC材料螺桿式注塑機中進行直接的注塑成型，設定機筒溫度、射膠、保壓的速度和時間、溶膠背壓等參數(shù)，開啟冷卻水，即可獲得玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料。上述步驟(5)中，注塑成型加工條件的各參數(shù)設定如表3所示。表3實施例2的加工條件<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實施例3玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料的制備本實施例的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料，其各組分以及所需的重量份數(shù)如表1所示。本實施例的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料的制備方法包括如下步驟(1)玻璃纖維預先偶聯(lián)處理先用偶聯(lián)劑噴灑于玻璃纖維上，并低俗攪拌處理玻璃纖維；(2)制備混配料將PVC樹脂粉與熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、增容劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等高速混合到100t，混配均勻后得到PVC混配料；(3)將步驟(2)得到的PVC混配料與步驟(1)處理過的玻璃纖維進行低速的攪拌，混合均勻；(4)開放式造粒將全部混合好的物料投入到組合式平行雙螺桿擠出機中進行開放式造粒；(5)注塑成型將上述造好粒的粒料投入到普通PVC材料螺桿式注塑機中進行直接的注塑成型，設定機筒溫度、射膠、保壓的速度和時間、溶膠背壓等參數(shù)，開啟冷卻水，即可獲得玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料。上述步驟(5)中，注塑成型加工條件的各參數(shù)設定如表4所示。表4實施例3的加工條件<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實施例4玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料性能檢測將實施例1、2和3制備所得的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料和普通PVC-U管材進行墜落試驗、液壓試驗、維卡軟化點、烘箱試驗和爆破壓力試驗等測驗，其性能測定結(jié)果如表5所示。表5實施例產(chǎn)品與普通PVC-U管材的性能測定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>由表5的性能對比可以看出，本發(fā)明得到的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料比普通PVC-U管材具有更大拉伸強度、更高耐水壓強度和更高耐熱性等優(yōu)點。權(quán)利要求1、一種玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料，其特征在于該材料是將玻璃纖維與聚氯乙烯直接混合加工而成的，該材料包含如下組分聚氯乙烯樹脂粉、玻璃纖維、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料，且各組分的重量比例為100∶1～50∶0.1～10.0∶0.5～3.0∶0.5～5.0∶0.2～5.0∶0.1～5.0∶0.1～10.0∶1.0～10.0；上述玻璃纖維為長度為0.1-6mm的中長纖維；上述偶聯(lián)劑為硅烷類偶聯(lián)劑；上述熱穩(wěn)定劑為硫醇錫類熱穩(wěn)定劑；上述加工改性劑為丙烯酸類加工改性劑；上述抗沖擊改性劑為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物類抗沖改性劑。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料，其特征在于所述潤滑劑包含內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑；其中，內(nèi)潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅中的一種或兩種，外潤滑劑為石蠟、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟中的一種或一種以上。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料，其特征在于所述聚氯乙烯樹脂粉為注塑級8型或85型；所述玻璃纖維為E-玻璃纖維；所述偶聯(lián)劑為Y-氨基丙基三乙氧基硅垸或Y-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷。4、權(quán)利要求13所述任一項玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料的制備方法，其具體步驟如下(1)玻璃纖維預先偶聯(lián)處理將偶聯(lián)劑用噴灑法噴灑于玻璃纖維上，并低速攪拌處理玻璃纖維；(2)制備混配料將聚氯乙烯樹脂粉與熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料高速混合到90110。C，混配均勻后得到聚氯乙烯混配料；(3)將步驟(2)得到的聚氯乙烯混配料與步驟(1)處理過的玻璃纖維攪拌混合均勻；進行低速的攪拌，也可以采用人工攪拌混合，混合均勻；(4)開放式造粒將全部混合好的物料投入到造粒擠出機中進行開放式造粒；(5)注塑成型將上述造好粒的粒料投入到注塑機中進行直接的注塑成型，設定機筒溫度、射膠、保壓的速度和時間、溶膠背壓參數(shù)，開啟冷卻水，即得玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于歩驟(4)中，所述造粒擠出機為組合式平行雙螺桿擠出機。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于歩驟(5)中，所述注塑成型機為普通聚氯乙烯材料螺桿式注塑機。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟(5)中，所述機筒溫度為13019(TC、射膠時間為25s，冷卻時間為40s，射膠速度為17%，射膠壓力為25MPa，保壓一段速度為20%，壓力為25MPa,時間為2s，保壓二段速度為15%，壓力為20MPa，時間為ls，保壓三段速度為35%，壓力為55MPa，吋間為5s，溶膠背壓為3MPa。8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中，所述攪拌混合為低俗攪拌混合或人工攪拌混合。全文摘要本發(fā)明公開一種玻璃纖維增強硬聚氯乙烯材料及其制備方法，該材料包含PVC樹脂粉、玻璃纖維、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等組分，且各組分的重量比例為100∶1～50∶0.1～10.0∶0.5～3.0∶0.5～5.0∶0.2～5.0∶0.1～5.0∶0.1～10.0∶1.0～10.0。本發(fā)明是通過偶聯(lián)相容和增容造粒技術(shù)，使玻璃纖維與聚氯乙烯樹脂直接混合并造粒注塑，加工成具有更高耐水壓、更高耐熱性等優(yōu)點的玻纖增強硬質(zhì)聚氯乙稀材料。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)高速混合法中存在的后續(xù)PVC混配料難以混合和加工下料困難的問題，有利于后續(xù)PVC復合材料的加工和成型。文檔編號C08K13/06GK101348594SQ200810198079公開日2009年1月21日申請日期2008年8月28日優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日發(fā)明者文巍偉申請人:廣東聯(lián)塑科技實業(yè)有限公司