專利名稱：低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物 及制備方法。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯是常用的通用塑料之一，具有價(jià)格低、阻燃、耐化學(xué)藥品性高、機(jī)械強(qiáng)度 及電絕緣性良好、原材料來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也具有一些缺點(diǎn)，如然而，聚氯乙烯耐熱性 差、韌性差、熱穩(wěn)定性差、加工困難等。普通聚氯乙烯注塑制品的熱變形溫度不足55°C，維卡 軟化溫度點(diǎn)僅約只有75°C左右，常溫缺口沖擊強(qiáng)度低于4KkJ/m2，這在很大程度上限制了其 應(yīng)用。塑料復(fù)合材料是利用物理共混或化學(xué)接枝的改性方法而獲得的一類高性能化、 功能化、專用化的一類新材料。塑料復(fù)合材料產(chǎn)品可，廣泛用于汽車、電子、精密儀器、辦 公設(shè)備、包裝材料、建筑材料等領(lǐng)域。它能改善或提高現(xiàn)有塑料的性能并降低成本，已成 為塑料工業(yè)中最為活躍的品種之一，增長(zhǎng)十分迅速。2009年9月16日公開的中國(guó)專利 CN101531793A公開了“耐熱聚氯乙烯合金材料及其制備方法”，該合金由聚氯乙烯基體、耐 熱改性劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、填料、抗沖改性劑和加工助劑組成，該合金改善了聚氯乙烯與 耐熱樹脂的相容性，解決了聚氯乙烯耐熱性能的提高與強(qiáng)度和韌性的矛盾，制備了高耐熱、 高強(qiáng)度和高韌性的聚氯乙烯工程塑料。1996年10月30日公開的中國(guó)專利CN1134436公開 了“改進(jìn)聚氯乙烯耐熱性的方法”，制得了以聚氯乙烯為基礎(chǔ)的熱塑性組合物，其耐熱性高， 同時(shí)具有較好的機(jī)械性能，特別是抗沖擊性能高、與耐老化性能好。2005年8月10日公開 的中國(guó)專利CN1651505A公開了一種耐熱抑煙聚氯乙烯組合物及其制備方法，該組合物采 用多元復(fù)合技術(shù)改善聚氯乙烯耐熱和韌性不足的缺陷，具有耐熱、阻燃、抑煙、耐候等多重 優(yōu)異性能。現(xiàn)有的研究可見，采用共混制得法聚氯乙烯復(fù)合物是提高聚氯乙烯耐熱性、韌性 的一條簡(jiǎn)潔有效的途徑。然而，現(xiàn)有的耐熱改性技術(shù)多采用共混大量耐熱改性劑的方法，耐 熱改性劑的加入會(huì)提高成本；同時(shí)，由于耐熱改性劑往往與體系相容性較差，會(huì)導(dǎo)致體系的 加工性能和力學(xué)性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐 熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物及制備方法。該復(fù)合物可注塑成型，獲得低成本、高耐熱、高 韌性、綜合力學(xué)性能優(yōu)良、環(huán)境友好的聚氯乙烯納米復(fù)合材料制品。低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物的原料組成為中 低聚合度聚氯乙烯100重量份、高聚合度聚氯乙烯10-100重量份、抗沖改性劑4-100重量 份、納米剛性粒子5-50重量份、鑭錫復(fù)合穩(wěn)定劑1-5重量份、丙烯酸脂類加工助劑1-3重量 份、內(nèi)潤(rùn)滑劑1-10重量份、外潤(rùn)滑劑0. 3-2重量份。
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所述的抗沖改性劑選自于丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯三元共聚物、甲基丙烯酸甲 酯_ 丁二烯_苯乙烯三元共聚物或氯化聚乙烯。所述的納米剛性粒子為納米碳酸鈣或納米 二氧化硅，粒徑為30-200納米。所述的中低聚合度聚氯乙烯的聚合度為700-1300。所述的 高聚合度聚氯乙烯的聚合度為1300-3000。所述的鑭錫復(fù)合穩(wěn)定劑為硬脂酸鑭和甲基硫醇 有機(jī)錫的混合物，硬脂酸鑭和甲基硫醇有機(jī)錫的重量比為8 2-4 6。所述內(nèi)潤(rùn)滑劑為硬 脂酸單甘油酯、硬脂酸或硬脂酸鈣。所述外潤(rùn)滑劑為氧化聚乙烯蠟或石蠟。低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物的制備方法包括 以下步驟1)將4-100重量份抗沖改性劑與5-50重量份納米剛性粒子加入高速混合機(jī)混合， 出料冷卻，得到抗沖改性劑/納米剛性粒子復(fù)合物；2)將100重量份中低聚合度聚氯乙烯、10-100重量份高聚合度聚氯乙烯、1_5重 量份鑭錫復(fù)合穩(wěn)定劑加入高速混合機(jī)中，混合至50-6(TC，依次加入1-3重量份丙烯酸脂 類加工助劑、1-10重量份內(nèi)潤(rùn)滑劑，混合至70-8(TC，加入0. 3-2重量份外潤(rùn)滑劑，混合至 90-100°C，加入9-150重量份抗沖改性劑/納米剛性粒子復(fù)合物，混合至110-120°C，出料冷 卻，得到聚氯乙烯復(fù)合物；3)將聚氯乙烯復(fù)合物加入錐形雙螺桿擠出機(jī)，在一區(qū)溫度150-170°c、二區(qū)溫度 150-180°C、三區(qū)溫度150-185°C、四區(qū)溫度140-180°C、螺桿轉(zhuǎn)速4_30轉(zhuǎn)/分鐘、加料轉(zhuǎn)速 5-30轉(zhuǎn)/分鐘的條件下熔融擠出，切粒，得到低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬 質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物。所述的高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為900-1100轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果1)通過新的加工工藝對(duì)聚氯乙烯與助劑進(jìn)行力化學(xué)處理，增強(qiáng)了納米剛性粒子在 聚氯乙烯復(fù)合物中的分散，改善了聚氯乙烯與助劑的相容性；2)采用高聚合度聚氯乙烯與低聚合度聚氯乙烯共混，可改善普通低聚合度注塑級(jí) 聚氯乙烯的耐熱性，力學(xué)性能尤其是低溫韌性，克服了以往添加耐熱改性劑所導(dǎo)致的成本 提高、與聚氯乙烯基體相容性差、力學(xué)性能和加工性能下降的問題3)采用鑭錫復(fù)合穩(wěn)定劑提高聚氯乙烯熱穩(wěn)定性。該穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定性優(yōu)異，環(huán)保無 毒，且可提高聚氯乙烯加工流動(dòng)性，顯著降低成本；4)采用抗沖改性劑和納米剛性粒子協(xié)同增韌及改善耐熱性，抗沖性能高于市場(chǎng)現(xiàn) 有產(chǎn)品，且耐熱性好，綜合性能優(yōu)異；5)該復(fù)合物不含增塑劑，通過內(nèi)潤(rùn)滑劑用量來控制復(fù)合物的加工流動(dòng)性，克服了 以往添加增塑劑所帶來的易遷移的缺點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例來具體說明本發(fā)明實(shí)施例1將30重量份偶聯(lián)劑處理的納米碳酸鈣與100重量份牌號(hào)為奇美766的丙烯腈-丁 二烯_苯乙烯三元共聚物加入高速混合機(jī)混合，出料冷卻，得到納米碳酸鈣/丙烯腈_ 丁二 烯-苯乙烯三元共聚物復(fù)合物；將100重量份聚合度為1000的聚氯乙烯、10重量份聚合度為2500的聚氯乙烯、2重量份硬脂酸鑭和甲基硫醇有機(jī)錫重量比為6 4的鑭錫復(fù)合穩(wěn)定 劑加入高速混合機(jī)中，混合至60°C，依次加入3重量份丙烯酸脂類加工助劑、1重量份硬脂 酸單甘油酯，混合至80°C，加入0. 5重量份氧化聚乙烯蠟，混合至90°C，加入納米碳酸鈣/ 丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯三元共聚物復(fù)合物，混合至120°C出料冷卻，得到聚氯乙烯納米復(fù) 合物；將聚氯乙烯納米復(fù)合物加入錐形雙螺桿擠出機(jī)，在一區(qū)溫度165°C、二區(qū)溫度175°C、 三區(qū)溫度178°C、四區(qū)溫度170°C、螺桿轉(zhuǎn)速4轉(zhuǎn)/分鐘、加料轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分鐘的條件下熔 融擠出，切粒，得到低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物。實(shí)施例2將5重量份偶聯(lián)劑處理的納米二氧化硅與100重量份牌號(hào)為奇美757的丙烯 腈_ 丁二烯_苯乙烯三元共聚物加入高速混合機(jī)混合，出料冷卻，得到納米二氧化硅/丙烯 腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物復(fù)合物；將100重量份聚合度為1300的聚氯乙烯、將10重 量份聚合度為3000的聚氯乙烯、2重量份硬脂酸鑭和甲基硫醇有機(jī)錫重量比為6 4的鑭 錫復(fù)合穩(wěn)定劑加入高速混合機(jī)中，混合至60°C，依次加入3重量份丙烯酸脂類加工助劑、1 重量份硬脂酸鈣，混合至80°C，加入0. 5重量份石蠟，混合至100°C，加入納米二氧化硅/丙 烯腈_ 丁二烯_苯乙烯三元共聚物復(fù)合物，混合至120°C出料冷卻，得到聚氯乙烯納米復(fù)合 物；將聚氯乙烯納米復(fù)合物加入錐形雙螺桿擠出機(jī)，在一區(qū)溫度170°C、二區(qū)溫度178°C、三 區(qū)溫度180°C、四區(qū)溫度175°C、螺桿轉(zhuǎn)速8轉(zhuǎn)/分鐘、加料轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)/分鐘的條件下熔融 擠出，切粒，得到低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物。實(shí)施例3將50重量份偶聯(lián)劑處理的納米碳酸鈣與80重量份牌號(hào)為TP-802的甲基丙烯酸 甲酯-丁二烯_苯乙烯三元共聚物加入高速混合機(jī)混合，出料冷卻，得到納米碳酸鈣/甲基 丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物復(fù)合物；將100重量份聚合度為700的聚氯乙烯、 10重量份聚合度為3000的聚氯乙烯、2重量份硬脂酸鑭和甲基硫醇有機(jī)錫重量比為6 4 的鑭錫復(fù)合穩(wěn)定劑加入高速混合機(jī)中，混合至60°C，依次加入3重量份丙烯酸脂類加工助 劑、3重量份硬脂酸，混合至80°C，加入0. 5重量份石蠟，混合至100°C，加入納米碳酸鈣/甲 基丙烯酸甲酯_ 丁二烯_苯乙烯三元共聚物復(fù)合物，混合至120°C出料冷卻，得到聚氯乙烯 納米復(fù)合物；將聚氯乙烯納米復(fù)合物加入錐形雙螺桿擠出機(jī)，在一區(qū)溫度170°C、二區(qū)溫度 178°C、三區(qū)溫度180°C、四區(qū)溫度175°C、螺桿轉(zhuǎn)速8轉(zhuǎn)/分鐘、加料轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)/分鐘的條 件下熔融擠出，切粒，得到低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物。實(shí)施例4將20重量份偶聯(lián)劑處理納米二氧化硅與100重量份牌號(hào)為TH-Il的甲基丙烯酸 甲酯-丁二烯_苯乙烯三元共聚物加入高速混合機(jī)混合，出料冷卻，得到納米二氧化硅/甲 基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物復(fù)合物；將100重量份聚合度為1800的聚氯乙 烯、2重量份硬脂酸鑭和甲基硫醇有機(jī)錫重量比為7 3的鑭錫復(fù)合穩(wěn)定劑加入高速混合 機(jī)中，混合至60°C，依次加入3重量份丙烯酸脂類加工助劑、10重量份硬脂酸單甘油酯，混 合至80°C，加入0. 5重量份氧化聚乙烯蠟，混合至100°C，加入納米二氧化硅/甲基丙烯酸 甲酯_ 丁二烯_苯乙烯三元共聚物復(fù)合物，混合至120°C出料冷卻，得到聚氯乙烯納米復(fù)合 物；將聚氯乙烯納米復(fù)合物加入錐形雙螺桿擠出機(jī)，在一區(qū)溫度160°C、二區(qū)溫度168°C、三 區(qū)溫度172°C、四區(qū)溫度167°C、螺桿轉(zhuǎn)速4轉(zhuǎn)/分鐘、加料轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分鐘的條件下熔融擠出，切粒，得到低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物。實(shí)施例5將10重量份偶聯(lián)劑處理納米碳酸鈣與80重量份牌號(hào)為TH-Il的甲基丙烯酸甲 酯_ 丁二烯_苯乙烯三元共聚物加入高速混合機(jī)混合，出料冷卻，得到納米碳酸鈣/甲基丙 烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物復(fù)合物；將100重量份聚合度為1000的聚氯乙烯、 100重量份聚合度為1800的聚氯乙烯、2重量份硬脂酸鑭和甲基硫醇有機(jī)錫重量比為8 2 的鑭錫復(fù)合穩(wěn)定劑加入高速混合機(jī)中，混合至60°C，依次加入1重量份丙烯酸脂類加工助 劑、1重量份硬脂酸單甘油酯，混合至80°C，加入0. 5重量份氧化聚乙烯蠟，混合至100°C，加 入納米碳酸鈣/氯化聚氯乙烯復(fù)合物，混合至120°C出料冷卻，得到聚氯乙烯納米復(fù)合物； 將聚氯乙烯納米復(fù)合物加入錐形雙螺桿擠出機(jī)，在一區(qū)溫度156°C、二區(qū)溫度168°C、三區(qū) 溫度170°C、四區(qū)溫度167°C、螺桿轉(zhuǎn)速4轉(zhuǎn)/分鐘、加料轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分鐘的條件下熔融擠 出，切粒，得到低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物。以下為本發(fā)明提供的實(shí)施例的性能對(duì)照表
權(quán)利要求
一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物，其特征在于其原料組成為中低聚合度聚氯乙烯100重量份、高聚合度聚氯乙烯10 100重量份、抗沖改性劑4 100重量份、納米剛性粒子5 50重量份、鑭錫復(fù)合穩(wěn)定劑1 5重量份、丙烯酸脂類加工助劑1 3重量份、內(nèi)潤(rùn)滑劑1 10重量份、外潤(rùn)滑劑0.3 2重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙 烯復(fù)合物，其特征在于所述的抗沖改性劑選自于丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯三元共聚物、甲基 丙烯酸甲酯_ 丁二烯_苯乙烯三元共聚物或氯化聚乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙 烯復(fù)合物，其特征在于所述的納米剛性粒子為納米碳酸鈣或納米二氧化硅，粒徑為30-200 納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙 烯復(fù)合物，其特征在于所述的中低聚合度聚氯乙烯的聚合度為700-1300。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙 烯復(fù)合物，其特征在于所述的高聚合度聚氯乙烯的聚合度為1300-3000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙 烯復(fù)合物，其特征在于所述的鑭錫復(fù)合穩(wěn)定劑為硬脂酸鑭和甲基硫醇有機(jī)錫的混合物，硬 脂酸鑭和甲基硫醇有機(jī)錫的重量比為8 2-4 6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙 烯復(fù)合物，其特征在于所述內(nèi)潤(rùn)滑劑為硬脂酸單甘油酯、硬脂酸或硬脂酸鈣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙 烯復(fù)合物，其特征在于所述外潤(rùn)滑劑為氧化聚乙烯蠟或石蠟。
9.一種如權(quán)利要求1所述的低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯 復(fù)合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)將4-100重量份抗沖改性劑與5-50重量份納米剛性粒子加入高速混合機(jī)混合，出料 冷卻，得到抗沖改性劑/納米剛性粒子復(fù)合物；2)將100重量份中低聚合度聚氯乙烯、10-100重量份高聚合度聚氯乙烯、1-5重量份鑭 錫復(fù)合穩(wěn)定劑加入高速混合機(jī)中，混合至50-60°C，依次加入1-3重量份丙烯酸脂類加工助 劑、1-10重量份內(nèi)潤(rùn)滑劑，混合至70-80°C，加入0. 3-2重量份外潤(rùn)滑劑，混合至90-100°C， 加入9-150重量份抗沖改性劑/納米剛性粒子復(fù)合物，混合至110-120°C，出料冷卻，得到聚 氯乙烯復(fù)合物；3)將聚氯乙烯復(fù)合物加入錐形雙螺桿擠出機(jī)，在一區(qū)溫度150-170°C、二區(qū)溫度 150-180°C、三區(qū)溫度150-185°C、四區(qū)溫度140-180°C、螺桿轉(zhuǎn)速4_30轉(zhuǎn)/分鐘、加料轉(zhuǎn)速 5-30轉(zhuǎn)/分鐘的條件下熔融擠出，切粒，得到低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬 質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物。
10.據(jù)權(quán)利要求9所述的一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯 復(fù)合物的制備方法，其特征在于所述的高速混合機(jī)的轉(zhuǎn)速為900-1100轉(zhuǎn)/分鐘。全文摘要
本發(fā)明公開了一種低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物及制備方法。它的原料組成為中低聚合度聚氯乙烯100重量份、高聚合度聚氯乙烯10-100重量份、抗沖改性劑4-100重量份、納米剛性粒子5-50重量份、鑭錫復(fù)合穩(wěn)定劑1-5重量份、丙烯酸脂類加工助劑1-3重量份、內(nèi)潤(rùn)滑劑1-10重量份、外潤(rùn)滑劑0.3-2重量份。本發(fā)明中的聚氯乙烯與助劑在高速混合機(jī)中通過新工藝進(jìn)行力化學(xué)處理，再經(jīng)錐形雙螺桿擠出機(jī)造粒，得到低成本環(huán)保型可注塑成型的高耐熱高抗沖硬質(zhì)聚氯乙烯復(fù)合物。本發(fā)明通過新工藝改善了聚氯乙烯與助劑的相容性，克服了以往納米粒子易團(tuán)聚、耐熱改性劑與基體相容性差而導(dǎo)致力學(xué)性能下降的問題，產(chǎn)品具有高耐熱性、高韌性及良好的綜合力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C08K5/58GK101914252SQ201010262599
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者宋義虎, 鄭強(qiáng), 都佩華, 陳韶輝 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)