一種超高耐候性pvc共擠面層材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種超高耐候性PVC共擠面層材料及其制造 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 普通PVC塑膠擠出產(chǎn)品在戶外應(yīng)用，四季、晝夜溫差大，陽光雨露，微生物等因素 都對材料的物性產(chǎn)生影響，表現(xiàn)為產(chǎn)品表面變色、龜裂、降解、粉化等不良。只有通過共擠技 術(shù)在產(chǎn)品的表面共擠一層超高耐候性的面層材料，來起到保護(hù)作用。
[0003] 隨著以塑代木產(chǎn)品在戶外的應(yīng)用推廣，這些塑膠制品都是通過擠出加工完成生 產(chǎn)，傳統(tǒng)的擠出工藝在成本和品質(zhì)上難以達(dá)到戶外應(yīng)用的要求，共擠技術(shù)就成了國內(nèi)外近 年來蓬勃興起的塑料擠出工藝，特別是在門窗、木塑、PVC瓦等領(lǐng)域，共擠已經(jīng)是一種品質(zhì)提 升的必要手段。高耐候性的共擠面層材料制造又是共擠技術(shù)最核心的部分，目前市場上的 高耐候性的共擠面層材料主要是ASA，以進(jìn)口為主，且價(jià)格高昂，市場主流價(jià)格都在3. 5萬/ 噸以上，并且ASA的常溫硬度約80邵氏度，維卡溫度約82°C，在夏季高溫戶外環(huán)境中使用， 會導(dǎo)致表面耐磨性及剛性降低，高昂的價(jià)格對共擠產(chǎn)品的推廣形和應(yīng)用成制約，而常規(guī)單 一 PVC材料作為共擠面層料耐候性又不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是解決以上缺陷，提供一種超高耐候性PVC共擠面層材料， 其配料配方成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，主要用于戶外，適用于戶外環(huán)境的要求，該配方生產(chǎn)的 材料的硬度、維卡溫度等物理性質(zhì)指標(biāo)比ASA材料還高出許多，而成本只有ASA材料的二分 之一左右。
[0005] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的： 一種超高耐候性PVC共擠面層材料，它包括以下材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比： PVC粉 40~60份， CPVC粉 20~50份， 碳酸鈣粉 10~20份， 穩(wěn)定劑 0. 4~6份， 抗沖改性劑 4~7份， 潤滑劑 1~3份， 抗紫外線劑 0. 4~0. 9份， 抗氧化劑 0. 4~0. 9份， 抗靜電劑 0. 5~1份， 晶須 3~6份， 色粉 3~6份。
[0006] 上述說明中，作為優(yōu)選的方案，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅環(huán)保復(fù)合穩(wěn)定劑，鈣鋅環(huán)保復(fù)合 穩(wěn)定劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為4~6份。
[0007] 上述說明中，作為優(yōu)選的方案，所述穩(wěn)定劑為有機(jī)錫穩(wěn)定劑，有機(jī)錫穩(wěn)定劑的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)比為0. 4~0. 6份。
[0008] 上述說明中，作為優(yōu)選的方案，所述潤滑劑包括內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑，內(nèi)潤滑劑包 括低溫內(nèi)潤滑劑和高溫內(nèi)潤滑劑，低溫內(nèi)潤滑劑為硬脂酸，高溫內(nèi)潤滑劑為硬脂酸鈣；外 潤滑劑包括低溫外潤滑劑和高溫外潤滑劑，低溫外潤滑劑為石蠟，高溫外潤滑劑為OPE蠟， 內(nèi)潤滑劑或者外潤滑劑是根據(jù)潤滑劑的表面極性與PVC材料的表面極性差異性來區(qū)分的， 而低溫潤滑劑或者高溫潤滑劑是根據(jù)潤滑劑的熔點(diǎn)溫度、分解溫度來區(qū)分。
[0009] 上述說明中，作為優(yōu)選的方案，所述晶須為碳酸鈣晶須，碳酸鈣晶須材料不僅是極 好的增強(qiáng)填充料，而且其高溫摩擦磨損性能優(yōu)越，與CPVC發(fā)揮很好的協(xié)同作用，本發(fā)明對 戶外PVC木塑地板品質(zhì)提升有極大的幫助，而且碳酸鈣晶須是所有晶須材料中最廉價(jià)易得 的。
[0010] 上述說明中，作為優(yōu)選的方案，所述色粉為氧化鐵系的無機(jī)色粉，氧化鐵系的無機(jī) 色粉本身的色牢度極好，還必須同步阻止或減緩PVC在戶外強(qiáng)紫外線環(huán)境下的降解、粉化， 本發(fā)明中色牢度高的無機(jī)色粉和飽和添加的抗紫外線劑、抗氧化劑，協(xié)同作用，確保產(chǎn)品在 戶外耐候性方面與ASA比較不落下風(fēng)。
[0011] 上述說明中，作為優(yōu)選的方案，所述抗沖改性劑為ACR與CPE的共混物，其中，ACR 占 60 ~70%，CPE 占 30 ~40%。
[0012] 上述說明中，作為優(yōu)選的方案，所述PVC粉為乙烯法PVC，乙烯法PVC采用聚合度 為1000~1100的SG5型PVC粉末；所述CPVC粉為氯含量彡65%的過氯乙烯；所述碳酸 鈣粉為1250目的重質(zhì)碳酸鈣粉；所述抗靜電劑為單甘脂；所述抗氧化劑為IrganoxlOlO; 所述抗紫外線劑為UV-81。
[0013] 上述說明中，作為優(yōu)選的方案，還包括木粉，木粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為8~12份，木粉 的細(xì)度彡100目，同時(shí)還添加有抗霉變助劑。
[0014] 本發(fā)明充分利用近年興起的CPVC材料的優(yōu)異物理特性，無論是機(jī)械強(qiáng)度還是維 卡溫度都比ASA更高，讓它與常規(guī)PVC進(jìn)行混配，并且可以根據(jù)產(chǎn)品品質(zhì)的需求，調(diào)節(jié)PVC 與CPVC的質(zhì)量份來改變產(chǎn)品的維卡溫度，CPVC的質(zhì)量份越高，維卡溫度也就越高，但加工 難度就越大，需要同步調(diào)節(jié)穩(wěn)定劑和潤滑劑的質(zhì)量份數(shù)。
[0015] 本發(fā)明在配方體系中添加了晶須材料，得到極高的表面硬度，及表面耐磨性，晶須 的添加量與表面硬度、表面耐磨性正相關(guān)，晶須的添加量超過10個(gè)質(zhì)量份將會導(dǎo)致加工時(shí) 擠出難度過大，有可能損壞機(jī)器、模具。
[0016] 本發(fā)明中添加的抗紫外線劑、抗氧化劑和色牢度高的無機(jī)色粉，也是達(dá)到發(fā)明目 的不可缺少的技術(shù)特征。
[0017] 另外，針對CPVC加工流動性極差的特點(diǎn)，使用內(nèi)外潤滑劑混配的方法，解決了 CPVC分子間的潤滑以及材料與擠出機(jī)料筒、模具之間的潤滑，達(dá)到合理的加工溫度與扭矩， 內(nèi)外潤滑劑的添加量與比例隨CPVC的質(zhì)量份變化而變化。本配方中添加的PVC粉、穩(wěn)定劑、 抗沖改性劑、碳酸鈣粉的使用與常規(guī)PVC的擠出加工的技術(shù)相同。
[0018] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供超高耐候性PVC共擠面層材料的制造方法，其對制造 設(shè)備的要求不高，從而可降低生產(chǎn)成本。
[0019] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的： 超高耐候性PVC共擠面層材料的制造方法，該方法包括以下步驟： 第一步，按上述質(zhì)量分?jǐn)?shù)將所有材料分別進(jìn)行稱重配料，將配料完成后的PVC粉、CPVC 粉、碳酸鈣粉和穩(wěn)定劑預(yù)先投入高速混料機(jī)內(nèi)，設(shè)置高速混料機(jī)工作時(shí)的轉(zhuǎn)速為800~ 1000r/min，加熱溫度至85~90°C，先排干高速混料機(jī)中預(yù)先加入的材料中的水份，接著將 剩余的其它材料一并投入高速混料機(jī)內(nèi)，最后通過高速混料機(jī)在工作攪拌時(shí)的自摩擦作用 將材料加熱至112~115°C，從而形成高溫混合物料。
[0020] 第二步，將第一步中的高溫混合物料排放至低速混料機(jī)中進(jìn)行冷卻，設(shè)置低速混 料機(jī)工作時(shí)的轉(zhuǎn)速為80~100r/min，溫度控制為40~50°C，從而形成冷卻混合物料。
[0021] 第三步，將冷卻混合物料經(jīng)過100目的篩網(wǎng)進(jìn)行過篩，然后將經(jīng)過篩網(wǎng)后的物料 送入錐形雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行造粒及冷卻，形成粒狀物料，造粒過程中設(shè)置錐形雙螺桿擠 出機(jī)內(nèi)的工作溫度為145~165°C，設(shè)置?？跍囟葹?30~140°C。
[0022] 第四步，將第三步中的粒狀物料投入至單螺桿擠出機(jī)內(nèi)進(jìn)行型材生產(chǎn)共擠，從而 形成PVC共擠面層，設(shè)置單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行共擠的溫度為140~150°C，設(shè)置共擠時(shí)適用模 具的溫度為170~190°C。
[0023] 上述制造方法與傳統(tǒng)的制造方法相比最大的區(qū)別在于，大宗材料PVC粉、CPVC粉、 碳酸鈣粉、穩(wěn)定劑先期投入混料并逐漸加熱至85~90°C，可以排出原材料中的水分，千萬 不可同期投入低溫內(nèi)外潤滑劑，以免過早在材料的分子界面成膜，影響水汽的排出，當(dāng)混料 到115°C時(shí)，部分低溫潤外滑劑已分解析出成團(tuán)，必須經(jīng)過100目篩網(wǎng)剔除，以免影響后續(xù) 加工產(chǎn)品質(zhì)量。
[0024] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：1)用CPVC的高強(qiáng)度、高維卡溫度來改善PVC的相關(guān)物理 性能；2)用PVC的相對易加工性來改善CPVC的加工難度；3)用重質(zhì)碳酸鈣粉來填充，解 決了產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性；4)同時(shí)通過抗氧化劑與抗紫外線劑的作用改善產(chǎn)品的戶外耐候 性；5)用內(nèi)添加抗靜電劑來解決產(chǎn)品的持續(xù)自潔性；6)用晶須來提高產(chǎn)品的表面硬度和耐 磨性；7)使用無機(jī)色粉提高產(chǎn)品顏色的穩(wěn)定性；8)結(jié)合上述7個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)即可達(dá)到了一個(gè) 戶外產(chǎn)品對機(jī)械強(qiáng)度、維卡溫度、尺寸穩(wěn)定性、表面硬度、耐磨度、色牢度等要求高度均衡的 要求。
[0025] 本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果如下： 1)通過配方調(diào)節(jié)，制造出一種超高耐候性PVC共擠面層材料，其耐候性不輸給ASA材 料，且表面硬度(機(jī)械強(qiáng)度)、維卡軟化點(diǎn)溫度更高，本發(fā)明采用PVC與CPVC的復(fù)合材料除抗 沖強(qiáng)度大幅提升外，還能將維卡溫度提升到92°C，產(chǎn)品在戶外暴曬的的情況下依然保持原 有剛性，本發(fā)明對共擠PVC瓦與共擠PVC木塑地板品質(zhì)有極大的幫助； 2 )本發(fā)明的配方材料成本低，不需要依懶進(jìn)口，直接從國內(nèi)可以大量生產(chǎn)使用，能夠顯 著降低生產(chǎn)成本，經(jīng)市場考察分析得出，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本只有ASA材料的二分之一左右，并 不超過其一半，帶來極大甚至意會有想不到的積極的市場效益，可廣泛應(yīng)用于PVC門窗型 材、PVC木塑型材、PVC瓦的表面共擠，來提升產(chǎn)品的物性及色彩豐富性； 3)本發(fā)明的配方的主材料與共擠產(chǎn)品的芯材均是PVC材質(zhì)，使材料的相容性大大提 高，可與常規(guī)的PVC進(jìn)行混配，并且可以根據(jù)產(chǎn)品品質(zhì)的需求，調(diào)節(jié)PVC與CPVC的質(zhì)量份來 改變產(chǎn)品的維卡溫度； 4)本發(fā)明的制造方法簡單，對制造設(shè)備的要求不高，從而可降低生產(chǎn)成本，生產(chǎn)過程產(chǎn) 品的質(zhì)量穩(wěn)定。
[0026]
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028] 實(shí)施例一 本實(shí)施的超高耐候性PVC共擠面層材料包括以下材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比： PVC粉為40份，本實(shí)施例的PVC粉為乙烯法PVC，乙烯法PVC采用聚合度為1000的SG5 型PVC粉末； CPVC粉為30份，本實(shí)施例的CPVC粉為氯含量多65%的過氯乙烯； 碳酸鈣粉為10份，本實(shí)施例的碳酸鈣粉為1250目的重質(zhì)碳酸鈣粉； 穩(wěn)定劑為5份，本實(shí)施例的穩(wěn)定劑為鈣鋅環(huán)保復(fù)合穩(wěn)定劑； 抗沖改性劑為4份，本實(shí)施例的抗沖改性劑為ACR與CPE的共混物，其中，ACR占65%， CPE 占 40%; 潤滑劑為1份，本實(shí)施例的潤滑劑包括內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑，內(nèi)潤滑劑包括低溫內(nèi)潤 滑劑和高溫內(nèi)潤滑