專(zhuān)利名稱(chēng)：用于pvc型材共擠表層的pmma/asa合金材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綜合性能優(yōu)良的聚合物合金材料，尤其涉及一種用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，PVC塑料門(mén)窗因其具有質(zhì)輕、耐腐蝕、強(qiáng)度高、保溫、密封隔音、節(jié)能環(huán)保、 易加工以及成本低等特性，在國(guó)內(nèi)得到了廣泛的普及和應(yīng)用。由于PVC分子結(jié)構(gòu)中存在較 不穩(wěn)定的α -Cl，因此純PVC加工的材料耐候性差，在戶(hù)外容易受到太陽(yáng)光中的紫外線(xiàn)破壞 而引起發(fā)黃發(fā)紅等變色現(xiàn)象。為了改善PVC這種現(xiàn)象，目前通常采用的方法是在PVC異型材表面共擠一層耐候 性?xún)?yōu)異的樹(shù)脂，例如PMMA和ASA。PMMA (poly methyl methacrylate)學(xué)名為聚甲基丙烯酸 甲酯，俗稱(chēng)“有機(jī)玻璃”、“亞克力”。具有極佳的透光性能、力學(xué)性能，優(yōu)異的耐老化性和耐候 性，化學(xué)性能穩(wěn)定，能耐低濃度的酸、堿等一般化學(xué)腐蝕。但是PMMA性脆，磕碰或鋸切時(shí)切 口易造成大塊裂紋和崩角，落錘沖擊性能較低(化學(xué)建材，2004年，第9期)。ASA是丙烯腈 (acrylonitrile)、苯乙烯(styrene)和丙烯酸酯(acrylate)的三元共聚物，其結(jié)構(gòu)和ABS 相似。由于用不含雙鍵的丙烯酸酯取代了 ABS中的丁二烯，因此ASA在保持優(yōu)異的柔韌性 時(shí)還擁有優(yōu)良的耐候性。由于A(yíng)SA結(jié)構(gòu)中含有腈基，因此它具有極強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性。ASA 與PVC的溶解度參數(shù)十分接近，ASA為9. 6 9. 8，PVC為9. 5 9. 7，兩者具有很好的相容 性，流變性能、熱膨脹系數(shù)更加接近。另外，ASA在加工過(guò)程中熱穩(wěn)定性好，熱變形溫度可達(dá) 92度，共擠型材與PVC型材焊角強(qiáng)度基本相同(寧波化工，2007年，第1/2期)。但是，ASA 的缺點(diǎn)是表面硬度不夠，耐劃傷性、耐摩擦性、耐磨損性不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高強(qiáng)度、高韌性、高光澤性、耐摩擦磨損等綜 合性能優(yōu)良的用于PVC型材表面作為其共擠表層的合金材料及其制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料，由下列質(zhì)量配比的原料組分制 成擴(kuò)鏈劑0. 5 3%，無(wú)機(jī)納米粒子0 5%，用量為無(wú)機(jī)納米粒子的質(zhì)量的0 3%的偶 聯(lián)劑，余量為PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂；所述PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂的質(zhì)量配比為1 0. 25 4 ；所述的PMMA樹(shù)脂即聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂，所述的ASA樹(shù)脂即丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸 酯接枝共聚物；所述的擴(kuò)鏈劑含有可以和羧基反應(yīng)的基團(tuán)。上述技術(shù)方案中，以所有原料組分的含量之和為100%計(jì)。進(jìn)一步，所述的合金材料由下列質(zhì)量配比的原料組分制成擴(kuò)鏈劑0. 5 1. 5%， 無(wú)機(jī)納米粒子1 5%，余量為PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂，所述PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂的質(zhì)量配 比為1 0. 25 4。進(jìn)一步，所述的合金材料由下列質(zhì)量配比的原料組分制成擴(kuò)鏈劑0. 5 1. 5%，無(wú)機(jī)納米粒子1 5%，用量為無(wú)機(jī)納米粒子質(zhì)量的1. 5 3%的偶聯(lián)劑，余量為PMMA樹(shù)脂 和ASA樹(shù)脂，所述PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂的質(zhì)量配比為1 0. 25 4。本發(fā)明所述的PMMA樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率MFR優(yōu)選為5 16g/10min，更優(yōu)選為8 13g/10min。本發(fā)明所述的ASA樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率MFR優(yōu)選為13 30g/10min，更優(yōu)選為 23 28g/10min。本發(fā)明優(yōu)選所述原料中PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂的質(zhì)量配比為1 0.25 4，優(yōu)選為 1 1 2，最優(yōu)選為1 1. 5。本發(fā)明所述的擴(kuò)鏈劑含有多個(gè)可以和羧基反應(yīng)的基團(tuán)，優(yōu)選下列之一 二噁唑啉、 均苯四酐。本發(fā)明所述的無(wú)機(jī)納米粒子優(yōu)選粒徑小于lOOnm的a相納米氧化鋁。本發(fā)明所述的偶聯(lián)劑優(yōu)選下列之一鋁酸酯、鈦酸酯、硬脂酸、硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明所述PMMA/ASA合金材料的優(yōu)選方案為所述合金材料由下列質(zhì)量配比的 原料組分制成二噁唑啉0.5%，納米氧化鋁5 %，用量為納米氧化鋁質(zhì)量3 %的偶聯(lián)劑鋁酸 酯DL-2411，余量為PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂；所述PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂的質(zhì)量配比為1 1.5， 其中 PMMA 樹(shù)脂的 MFR 為 10g/10min，ASA 樹(shù)脂的 MFR 為 25g/10min。本發(fā)明所述PMMA/ASA合金材料的另一個(gè)優(yōu)選方案為所述合金材料由下列質(zhì)量 配比的原料組分制成二噁唑啉0.5%，納米氧化鋁1 %，用量為納米氧化鋁質(zhì)量3 %的偶聯(lián) 劑鋁酸酯DL-2411，余量為PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂；所述PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂的質(zhì)量配比為 1 1. 5，其中 PMMA 樹(shù)脂的 MFR 為 10g/10min, ASA 樹(shù)脂的 MFR 為 25g/10min。本發(fā)明提供了一種制備所述的用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料的方 法，所述制備方法包括如下步驟先將配比好的PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂于80 90°C干燥3 4小時(shí)，然后將干燥過(guò)的PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂以及其他原料組分加入雙螺桿擠出機(jī)，調(diào)節(jié)雙 螺桿擠出機(jī)的料筒溫度控制在190 220°C，并保持真空裝置開(kāi)啟，混合物在雙螺桿擠出機(jī) 內(nèi)混合擠出并切粒得到所述的PMMA/ASA合金材料。進(jìn)一步，當(dāng)原料組分中含有無(wú)機(jī)納米粒子和偶聯(lián)劑時(shí)，先將無(wú)機(jī)納米粒子和偶聯(lián) 劑置于高速混合機(jī)中混合，進(jìn)行表面預(yù)處理，然后將干燥過(guò)的PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂以及經(jīng) 過(guò)表面預(yù)處理的無(wú)機(jī)納米粒子加入雙螺桿擠出機(jī)處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在a)本發(fā)明中擴(kuò)鏈劑的使用增加了 PMMA和ASA的相容性，從而使合金的分層現(xiàn)象得 到改善。所制備的合金材料兼具PMMA樹(shù)脂的高光澤性、高剛性、高耐候性和ASA樹(shù)脂的韌 性和耐化學(xué)腐蝕性。b)無(wú)機(jī)納米粒子的加入使得合金材料的耐磨擦性、耐磨損性和表面硬度得到進(jìn)一 步的提高。c)由于偶聯(lián)劑的添加，無(wú)機(jī)納米粒子與基體有一定的結(jié)合強(qiáng)度，使其從基體脫離 需要消耗較大的摩擦功，因而使復(fù)合材料的耐磨性得到明顯提高。
具體實(shí)施例方式以下以具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此
實(shí)施例1將質(zhì)量比為40/60 的 PMMA(MFR :10g/10min) /ASA (MFR 13g/10min)置于鼓風(fēng)干燥 箱中90度下干燥4小時(shí)，然后將其和0. 5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二噁唑啉初混后加入雙螺桿擠出機(jī) 內(nèi)混合擠出切粒，料筒溫度控制在190 220°C，保持真空裝置開(kāi)啟。上述制得的合金材料經(jīng)力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度52. 8MPa，抗彎強(qiáng)度73. 7MPa，缺 口沖擊強(qiáng)度4. 47KJ/m2，單位面積磨損量為139. 88g/m2，摩擦因子0. 367。實(shí)施例2將質(zhì)量比為40/60 的 PMMA(MFR :10g/10min)/ASA(MFR :25g/10min)置于鼓風(fēng)干燥 箱中90度干燥4小時(shí)，然后將其和0. 5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二噁唑啉初混后加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi) 混合擠出切粒，料筒溫度控制在190 220°C，保持真空裝置開(kāi)啟。上述制得的合金材料經(jīng)力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度49. 4MPa,抗彎強(qiáng)度69. 3MPa,缺 口沖擊強(qiáng)度5. 07KJ/m2，單位面積磨損量為144. 13g/m2，摩擦因子0. 353。實(shí)施例3將質(zhì)量比為40/60 的 PMMA(MFR :10g/10min)/ASA(MFR :25g/10min)置于鼓風(fēng)干燥 箱中90度干燥4小時(shí)，然后將其和0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二噁唑啉、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的a相納米 氧化鋁加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)混合擠出切粒，料筒溫度控制在190 220°C，保持真空裝置開(kāi)啟o上述制得的合金材料經(jīng)力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度53. 3MPa,抗彎強(qiáng)度75. OMPa,缺 口沖擊強(qiáng)度5. 56KJ/m2，單位面積磨損量為116. 98g/m2，摩擦因子0. 340。實(shí)施例4將a相納米氧化鋁和占a相納米氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)1. 5%的鋁酸酯DL-2411置于 高速混合器中混合30分鐘，進(jìn)行納米氧化鋁的表面處理。將質(zhì)量比為40/60的PMMA(MFR 10g/10min)/ASA(MFR :25g/10min)置于鼓風(fēng)干燥箱中90度干燥4小時(shí)，然后將其和0. 5% 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二噁唑啉、質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理過(guò)的a相納米氧化鋁加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)混合擠 出切粒，料筒溫度控制在190 220°C，保持真空裝置開(kāi)啟。上述制得的合金材料經(jīng)力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度56. 3MPa,抗彎強(qiáng)度75. 9MPa,缺 口沖擊強(qiáng)度5. 66KJ/m2，單位面積磨損量為109. 98g/m2，摩擦因子0. 359。實(shí)施例5將a相納米氧化鋁和占a相納米氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)3 %的鋁酸酯DL-2411置 于高速混合器中混合30分鐘，進(jìn)行a相納米氧化鋁的表面處理。將質(zhì)量比為40/60的 PMMA(MFR :10g/10min)/ASA(MFR :25g/10min)置于鼓風(fēng)干燥箱中90度干燥4小時(shí)，然后將 其和0. 5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二噁唑啉、質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理過(guò)的納米氧化鋁加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)混 合擠出切粒，料筒溫度控制在190 220°C，保持真空裝置開(kāi)啟。上述制得的合金材料經(jīng)力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度57. 2MPa,抗彎強(qiáng)度77. 4MPa,缺 口沖擊強(qiáng)度5. 83KJ/m2，單位面積磨損量為98. 73g/m2，摩擦因子0. 366。實(shí)施例6將a相納米氧化鋁和占a相納米氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的鋁酸酯DL_2411置于高 速混合器中混合30分鐘，進(jìn)行納米氧化鋁的表面處理。將質(zhì)量比為40/60的PMMA(MFR 10g/10min)/ASA(MFR :25g/10min)置于鼓風(fēng)干燥箱中90度干燥4小時(shí)，然后將其和0. 5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二噁唑啉、3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理過(guò)的納米氧化鋁加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)混合擠出切 粒，料筒溫度控制在190 220°C，保持真空裝置開(kāi)啟。上述制得的合金材料經(jīng)力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度57. 6MPa,抗彎強(qiáng)度78. IMPa,缺 口沖擊強(qiáng)度6. 18KJ/m2，單位面積磨損量為102. 09g/m2，摩擦因子0. 454。實(shí)施例7將納米氧化鋁和占α相納米氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鋁酸酯DL-2411置于 高速混合器中混合30分鐘，進(jìn)行納米氧化鋁的表面處理。將質(zhì)量比為40/60的PMMA(MFR 10g/10min)/ASA(MFR :25g/10min)置于鼓風(fēng)干燥箱中90度干燥4小時(shí)，然后將其和0. 5% 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的二噁唑啉、5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理過(guò)的納米氧化鋁加入雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)混合擠出切 粒，料筒溫度控制在190 220°C，保持真空裝置開(kāi)啟。上述制得的合金材料經(jīng)力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度57. 9MPa,抗彎強(qiáng)度77. 2MPa,缺 口沖擊強(qiáng)度6. 33KJ/m2，單位面積磨損量為67. 31g/m2，摩擦因子0. 448。對(duì)比實(shí)施例1將純PMMA (MFR :10g/10min)粒料置于鼓風(fēng)干燥箱中90度下干燥4小時(shí)，然后將其 加入注塑機(jī)內(nèi)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，料筒溫度控制在190 220°C。上述制得的PMMA試樣力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度72. 4MPa,抗彎強(qiáng)度85. 7MPa,缺口 沖擊強(qiáng)度3. 32KJ/m2，單位面積磨損量為70. 09g/m2，摩擦因子0. 439。對(duì)比實(shí)施例2將純ASA(MFR :13g/10min)粒料置于鼓風(fēng)干燥箱中90度下干燥4小時(shí)，然后將其 加入注塑機(jī)內(nèi)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，料筒溫度控制在190 220°C。上述制得的ASA試樣力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度41. 9MPa，抗彎強(qiáng)度56. 7MPa，缺口沖 擊強(qiáng)度9. 55KJ/m2，單位面積磨損量為150. 44g/m2，摩擦因子0. 335。對(duì)比實(shí)施例3將純ASA (MFR :25g/10min)粒料置于鼓風(fēng)干燥箱中90度下干燥4小時(shí)，然后將其 加入注塑機(jī)內(nèi)注塑成標(biāo)準(zhǔn)樣條，料筒溫度控制在190 220°C。上述制得的ASA試樣力學(xué)性能測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度42. 5MPa,抗彎強(qiáng)度60. 6MPa,缺口沖擊強(qiáng)度14. 23KJ/m2，單位面積磨損量為156. 78g/m2，摩擦因子0. 329。
權(quán)利要求
一種用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料，其特征在于所述的合金材料由下列質(zhì)量配比的原料組分制成擴(kuò)鏈劑0.5～3％，無(wú)機(jī)納米粒子0～5％，用量為無(wú)機(jī)納米粒子的質(zhì)量的0～3％的偶聯(lián)劑，余量為PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂；所述PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂的質(zhì)量配比為1∶0.25～4；所述的PMMA樹(shù)脂即聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂，所述的ASA樹(shù)脂即丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物；所述的擴(kuò)鏈劑含有可以和羧基反應(yīng)的基團(tuán)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料，其特征在于所述 的合金材料由下列質(zhì)量配比的原料組分制成擴(kuò)鏈劑0. 5 3%，無(wú)機(jī)納米粒子1 5%，余 量為PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂，所述PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂的質(zhì)量配比為1 0. 25 4。
3.如權(quán)利要求1所述的用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料，其特征在于所述 的合金材料由下列質(zhì)量配比的原料組分制成擴(kuò)鏈劑0. 5 3%，無(wú)機(jī)納米粒子1 5%，用 量為無(wú)機(jī)納米粒子質(zhì)量的1. 5 3%的偶聯(lián)劑，余量為PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂，所述PMMA樹(shù) 脂和ASA樹(shù)脂的質(zhì)量配比為1 0. 25 4。
4.如權(quán)利要求1 3之一所述的用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料，其特征 在于所述的PMMA樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率為8 16g/10min ；所述的ASA樹(shù)脂的熔體流動(dòng)速率 為 13 25g/10min。
5.如權(quán)利要求1 3之一所述的用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料，其特征 在于所述的擴(kuò)鏈劑選自下列之一二噁唑啉、均苯四酐。
6.如權(quán)利要求1 3之一所述的用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料，其特征 在于所述的無(wú)機(jī)納米粒子為粒徑小于IOOnm的α相納米氧化鋁。
7.如權(quán)利要求1 3之一所述的用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料，其特征 在于所述的偶聯(lián)劑選自下列之一鋁酸酯、鈦酸酯、硬脂酸、硅烷偶聯(lián)劑。
8.—種如權(quán)利要求1所述的用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料的制備方法， 其特征在于所述制備方法包括如下步驟將配比好的PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂于80 90°C干 燥3 4小時(shí)，然后將干燥過(guò)的PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂以及其他原料組分加入雙螺桿擠出機(jī)， 調(diào)節(jié)雙螺桿擠出機(jī)的料筒溫度控制在190 220°C，并保持真空裝置開(kāi)啟，混合物在雙螺桿 擠出機(jī)內(nèi)混合擠出并切粒得到所述的合金材料。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于當(dāng)原料組分中含有無(wú)機(jī)納米粒子和偶聯(lián) 劑時(shí)，先將無(wú)機(jī)納米粒子和偶聯(lián)劑置于高速混合機(jī)中進(jìn)行表面預(yù)處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于PVC型材共擠表層的PMMA/ASA合金材料及其制備，所述的PMMA/ASA合金材料由下列質(zhì)量配比的原料組分制成擴(kuò)鏈劑0.5～3％，無(wú)機(jī)納米粒子0～5％，用量為無(wú)機(jī)納米粒子的質(zhì)量的0～3％的偶聯(lián)劑，余量為PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂；所述PMMA樹(shù)脂和ASA樹(shù)脂的質(zhì)量配比為1∶0.25～4；所述的PMMA樹(shù)脂即聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂，所述的ASA樹(shù)脂即丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物；所述的擴(kuò)鏈劑含有可以和羧基反應(yīng)的基團(tuán)。本發(fā)明所述的PMMA/ASA合金材料具有高強(qiáng)度、高韌性、高光澤性、耐摩擦磨損等優(yōu)良性能。
文檔編號(hào)C08L51/00GK101838435SQ20101017625
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者唐國(guó)棟, 牛建華, 王旭, 陳思 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)