本發(fā)明涉及一種高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用納米碳酸鈣填料改性的高耐熱pvc/abs合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

聚氯乙烯(pvc)曾是世界產(chǎn)量最大的通用塑料之一，綜合性能優(yōu)異，應(yīng)用非常廣泛。在建筑材料、工業(yè)制品、日用品、管材、包裝膜、發(fā)泡材料等方面均有廣泛應(yīng)用。

其中，碳酸鈣（caco3）是聚氯乙烯加工過(guò)程中最常用的填充劑之一，可以大大降低制品成本，同時(shí)碳酸鈣可以有效吸收聚氯乙烯加工過(guò)程中產(chǎn)生的氯化氫氣體，能夠有效減少聚氯乙烯熱成型過(guò)程中的降解問(wèn)題，此外碳酸鈣具有優(yōu)異的耐熱性能，是制備耐熱耐高溫pvc材料的常見(jiàn)添加劑。

但是在聚氯乙烯中添加大量的碳酸鈣，往往會(huì)造成力學(xué)性能大幅下降，尤其是拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度的影響尤為明顯，主要原因就是聚氯乙烯樹(shù)脂跟碳酸鈣相容性差導(dǎo)致。納米碳酸鈣的出現(xiàn)，使得提高碳酸鈣添加份數(shù)增強(qiáng)聚氯乙烯成為可能，但是提升依然非常有限，如中國(guó)專利cn104877263a公布的“一種超強(qiáng)耐高溫pvc供水管材”，僅含納米碳酸鈣3-6份，根據(jù)一般的科技文獻(xiàn)報(bào)道，添加超過(guò)這個(gè)范圍，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械性能的快速下降，使得產(chǎn)品不可行。此外，在聚氯乙烯中添加大量的碳酸鈣，會(huì)使得pvc流動(dòng)性變差，塑化峰和平衡扭矩提高，最明顯的結(jié)果就是加工性能變差，產(chǎn)品表面沒(méi)有光澤度。因此通過(guò)納米碳酸鈣改性增強(qiáng)pvc材料的耐熱性，存在嚴(yán)重的應(yīng)用瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種采用納米碳酸鈣填料改性的高耐熱pvc/abs合金材料及其制備方法。其技術(shù)改進(jìn)在于，采用鄰苯二甲酸二辛脂和單硬脂酸甘油酯的復(fù)合改性，可大幅度的降低體系加工粘度，提升納米碳酸鈣與pvc的相容性，并采用兩步法加工，先由模壓法混合處理，再由注塑工藝成型，進(jìn)一步解決納米碳酸鈣與pvc的均勻共混問(wèn)題，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明高耐熱pvc/abs合金材料的優(yōu)點(diǎn)在于：納米碳酸鈣含量高（最高可達(dá)75份），塑化峰與平衡扭矩均高，沖擊強(qiáng)度高，韌性高，耐熱性優(yōu)異等。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下方案：

用于電子線路板的可激光直接成型的高導(dǎo)熱復(fù)合材料，由以下質(zhì)量份的原料制備而成：

pvc20~85份，abs5~20份；納米碳酸鈣5~75份；抗氧劑：0.2~0.3份；熱穩(wěn)定劑1~4份；偶聯(lián)劑1~2份；硬脂酸1~2份；增塑劑2~8份；內(nèi)潤(rùn)滑劑2~8份。

所述的納米碳酸鈣粒徑為40-60納米。

所述熱穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑，鉛鹽復(fù)合穩(wěn)定劑，obs有機(jī)基穩(wěn)定劑，有機(jī)錫類穩(wěn)定劑，或液體復(fù)合穩(wěn)定劑。

所述抗氧化劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的混合物。具體地，受阻酚類抗氧劑為2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚；亞磷酸酯類抗氧劑為二亞磷酸季戊四醇酯。

所述的偶聯(lián)劑為環(huán)氧基硅烷，氨基硅烷，甲氧基硅烷或乙烯基硅烷。

所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛脂。

所述內(nèi)潤(rùn)滑劑為單硬脂酸甘油酯。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了高耐熱pvc/abs合金材料的制備方法，采用兩步法加工，兩步法加工，先由模壓法混合處理，再由注塑工藝成型，包括以下步驟：

（1）將所述20~85質(zhì)量份的pvc在70-85℃下經(jīng)過(guò)1-2小時(shí)的干燥處理；

（2）將所述5~20質(zhì)量份的abs在70-80℃下經(jīng)過(guò)2-6小時(shí)的干燥處理；

(3）將干燥好的pvc/abs與所述5~75質(zhì)量份的納米碳酸鈣、1~4質(zhì)量份的份熱穩(wěn)定劑、0.2~0.3質(zhì)量份的抗氧劑、2~8質(zhì)量份的內(nèi)潤(rùn)滑劑，2~8質(zhì)量份的增塑劑機(jī)械攪拌混合10-30min，攪拌速率2000-5000rpm；

（4）將步驟（3）中的混合料經(jīng)與所述1~2質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑加入轉(zhuǎn)矩流變儀進(jìn)行模壓，所述轉(zhuǎn)矩流變儀加工工藝如下：所述轉(zhuǎn)矩流變儀加熱區(qū)分為三個(gè)區(qū)域，三個(gè)加熱區(qū)的溫度均控制在180±2℃；螺桿轉(zhuǎn)速為30-40rpm；混合物料模壓時(shí)間為3-6分鐘。

（5）將步驟（4）所得的產(chǎn)物進(jìn)行拉條、切粒、干燥等后處理，即得復(fù)合材料顆粒料，加入注塑機(jī)，經(jīng)注塑工藝成型，注射壓力80-120mpa，注射溫度160-180℃。

本發(fā)明所提供的高耐熱pvc/abs合金材料具有以下優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合附圖說(shuō)明如下：

1，增加其含量能大幅度的降低體系加工粘度，加入gsm會(huì)推遲pvc/abs的塑化時(shí)間；2，隨著納米碳酸鈣含量增加，塑化峰扭矩和平衡扭矩均顯著增大，pvc/abs合金拉伸強(qiáng)度有所提高；3，維卡軟化溫度與缺口沖擊強(qiáng)度均隨碳酸鈣含量而提高，本發(fā)明所提出的納米碳酸鈣改性方案；4，可延緩pvc分解，在碳酸鈣含量為48份時(shí)，復(fù)合材料的維卡軟化溫度超過(guò)90℃，韌性提高1倍。

附圖說(shuō)明

圖1為dop的含量對(duì)pvc/abs合金扭矩的影響，

圖2為gsm的含量對(duì)pvc/abs合金扭矩的影響，

圖3為扭矩隨碳酸鈣含量的變化，

圖4為拉伸強(qiáng)度隨碳酸鈣含量的變化，

圖5為pvc/abs合金的維卡軟化溫度隨碳酸鈣含量的變化，

圖6為pvc/abs合金的缺口沖擊強(qiáng)度隨碳酸鈣含量的變化。

附圖1為dop的含量對(duì)pvc/abs合金扭矩的影響，附圖2為gsm的含量對(duì)pvc/abs合金扭矩的影響，由圖中可見(jiàn)dop和gsm可起到降粘作用。尤其是dop，增加其含量能大幅度的降低體系加工粘度，加入gsm會(huì)推遲pvc/abs的塑化時(shí)間。

附圖3為扭矩隨碳酸鈣含量的變化，圖4為拉伸強(qiáng)度隨碳酸鈣含量的變化，由圖中可見(jiàn)，隨著納米碳酸鈣含量增加，塑化峰扭矩和平衡扭矩均顯著增大，pvc/abs合金拉伸強(qiáng)度有所提高。

圖5為pvc/abs合金的維卡軟化溫度隨碳酸鈣含量的變化，圖6為pvc/abs合金的缺口沖擊強(qiáng)度隨碳酸鈣含量的變化，由圖中可見(jiàn)，維卡軟化溫度與缺口沖擊強(qiáng)度均隨碳酸鈣含量而提高，本發(fā)明所提出的納米碳酸鈣改性方案。可延緩pvc分解，在碳酸鈣含量為48份時(shí)，復(fù)合材料的維卡軟化溫度超過(guò)90℃，韌性提高1倍。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段、所達(dá)到的目的以及所能實(shí)現(xiàn)的具體功能，通過(guò)以下具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。

實(shí)施例1

（1）將原料按如下質(zhì)量份配置：pvc78份，abs10份；納米碳酸鈣6份；二亞磷酸季戊四醇酯0.2份；鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑1份；甲氧基硅烷1份；鄰苯二甲酸二辛脂2份；單硬脂酸甘油酯2份。

（2）將所述質(zhì)量份的pvc在80℃下經(jīng)過(guò)1小時(shí)的干燥處理；

（3）將所述質(zhì)量份的abs在80℃下經(jīng)過(guò)3小時(shí)的干燥處理；

（4）將干燥好的pvc/abs與所述質(zhì)量份的納米碳酸鈣、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、內(nèi)潤(rùn)滑劑，增塑劑機(jī)械攪拌混合20min，攪拌速率5000rpm；

（5）將步驟（4）中的混合料經(jīng)與所述質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑加入轉(zhuǎn)矩流變儀進(jìn)行模壓，所述轉(zhuǎn)矩流變儀加工工藝如下：所述轉(zhuǎn)矩流變儀加熱區(qū)分為三個(gè)區(qū)域，三個(gè)加熱區(qū)的溫度均控制在180±2℃；螺桿轉(zhuǎn)速為30rpm；混合物料模壓時(shí)間為3分鐘。

（6）將步驟（5）所得的產(chǎn)物進(jìn)行拉條、切粒、干燥等后處理，即得復(fù)合材料顆粒料，加入注塑機(jī)，經(jīng)注塑工藝成型，注射壓力100mpa，注射溫度160℃。

性能測(cè)試結(jié)果：性能測(cè)試結(jié)果：1）缺口沖擊強(qiáng)度（gb/t1843-2008）：3.3kj/m²；

2）拉伸強(qiáng)度（gb/t1040-2006）：61.2mpa；

3）扭矩（astmd2396-1994(2012)）：23.3n/m；

4）維卡軟化點(diǎn)：80℃。

實(shí)施例2

（1）將原料按如下質(zhì)量份配置：pvc60份，abs7份；納米碳酸鈣20份；2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚0.3份；鉛鹽復(fù)合穩(wěn)定劑2份；環(huán)氧基硅烷1份；鄰苯二甲酸二辛脂5份；單硬脂酸甘油酯5份。

（2）將所述質(zhì)量份的pvc在75℃下經(jīng)過(guò)2小時(shí)的干燥處理；

（3）將所述質(zhì)量份的abs在80℃下經(jīng)過(guò)3小時(shí)的干燥處理；

（4）將干燥好的pvc/abs與所述質(zhì)量份的納米碳酸鈣、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、內(nèi)潤(rùn)滑劑，增塑劑機(jī)械攪拌混合30min，攪拌速率5000rpm；

（5）將步驟（4）中的混合料經(jīng)與所述質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑加入轉(zhuǎn)矩流變儀進(jìn)行模壓，所述轉(zhuǎn)矩流變儀加工工藝如下：所述轉(zhuǎn)矩流變儀加熱區(qū)分為三個(gè)區(qū)域，三個(gè)加熱區(qū)的溫度均控制在180±2℃；螺桿轉(zhuǎn)速為40rpm；混合物料模壓時(shí)間為5分鐘。

（6）將步驟（5）所得的產(chǎn)物進(jìn)行拉條、切粒、干燥等后處理，即得復(fù)合材料顆粒料，加入注塑機(jī)，經(jīng)注塑工藝成型，注射壓力110mpa，注射溫度170℃。

性能測(cè)試結(jié)果：1）缺口沖擊強(qiáng)度（gb/t1843-2008）：4.4kj/m²；

2）拉伸強(qiáng)度（gb/t1040-2006）：57.4mpa；

3）扭矩（astmd2396-1994(2012)）：28.6n/m；

4）維卡軟化點(diǎn)：85℃。

實(shí)施例3

（1）將原料按如下質(zhì)量份配置：pvc28份，abs5份；納米碳酸鈣48份；2,8-二叔丁基-4-甲基苯酚0.3份；obs有機(jī)基穩(wěn)定劑1份；氨基硅烷，2份；鄰苯二甲酸二辛脂8份；單硬脂酸甘油酯8份。

（2）將所述質(zhì)量份的pvc在85℃下經(jīng)過(guò)2小時(shí)的干燥處理；

（3）將所述質(zhì)量份的abs在75℃下經(jīng)過(guò)4小時(shí)的干燥處理；

（4）將干燥好的pvc/abs與所述質(zhì)量份的納米碳酸鈣、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、內(nèi)潤(rùn)滑劑，增塑劑機(jī)械攪拌混合25min，攪拌速率3000rpm；

（5）將步驟（4）中的混合料經(jīng)與所述質(zhì)量份的硅烷偶聯(lián)劑加入轉(zhuǎn)矩流變儀進(jìn)行模壓，所述轉(zhuǎn)矩流變儀加工工藝如下：所述轉(zhuǎn)矩流變儀加熱區(qū)分為三個(gè)區(qū)域，三個(gè)加熱區(qū)的溫度均控制在180±2℃；螺桿轉(zhuǎn)速為35rpm；混合物料模壓時(shí)間為6分鐘。

（6）將步驟（5）所得的產(chǎn)物進(jìn)行拉條、切粒、干燥等后處理，即得復(fù)合材料顆粒料，加入注塑機(jī)，經(jīng)注塑工藝成型，注射壓力100mpa，注射溫度180℃。

性能測(cè)試結(jié)果：1）缺口沖擊強(qiáng)度（gb/t1843-2008）：5.2kj/m²；

2）拉伸強(qiáng)度（gb/t1040-2006）：53.8mpa；

3）扭矩（astmd2396-1994(2012)）：19.3n/m；

4）維卡軟化點(diǎn)：91℃。