一种环保硬质PVC改性材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种环保硬质PVC改性材料及其制备方法，采用端胺基羟醇酯对纳米碳酸钙进行偶联改性，与对苯二甲酸钙并用，能有效提高PVC的抗冲击强度、塑化速率及降低熔体粘度，且对苯二甲酸钙和纳米碳酸钙价格便宜，可降低加工助剂和增韧剂的用量，有效降低环保生产成本；采用硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅酮粉组成的复合润滑剂能改善PVC加工流动性，有利于挤出成型和注射成型；本发明专利技术所制备的环保硬质PVC改性材料的质量指标符合《ROHS》指令，具有较好的力学性能、成型加工性，同时生产成本较低、生产工序简单，可满足特定应用要求如高抗冲PVC给水管材、管件、板材等产品的制造。

An environmentally friendly rigid PVC modified material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环保硬质PVC改性材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料及其加工领域，具体涉及一种环保硬质PVC改性材料及其制备方法。
技术介绍
PVC为聚氯乙烯聚合物，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘；硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，被广泛用于板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等领域。目前改性PVC材料品种很多，主要是根据材料的应用性能进行改性。如采用填充剂如碳酸钙、滑石粉等改性PVC，可降低生产成本；采用发泡剂制得PVC发泡材料，可作为建筑装饰、地板、家具材料等。一般硬质PVC材料添加碳酸钙后，其冲抗击强度会显著降低，在特定的场合下不能满足工程应用需要。
技术实现思路
为了解决添加碳酸钙后所制得的PVC抗冲击强度低的技术问题，而提供一种环保硬质PVC改性材料及其制备方法。本专利技术通过以下技术方案实现，一种环保硬质PVC改性材料，包括如下重量份的组分：PVC树脂100份，复合纳米填充改性剂4～20份，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物5～10份，甲基有机锡1～3份，复合润滑剂1～3份，甲基聚丙烯酸酯1～2份；其中所述复合纳米填充改性剂由纳米对苯二甲酸钙和端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙按照(1～2)∶(8～15)的重量比组成。作为优选，一种环保硬质PVC改性材料，包括如下重量份的组分：PVC树脂100份，复合纳米填充改性剂9份，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物8份，甲基有机锡1.4份，复合润滑剂1.6份，甲基聚丙烯酸酯1.3份；其中所述复合纳米填充改性剂由纳米对苯二甲酸钙和端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙按照(1～2)∶(8～15)的重量比组成。对苯二甲酸钙与纳米碳酸钙并用，能起到凝胶化作用，促进PVC塑化，进而提高PVC材料的冲击强度。其中所述甲基有机锡为热稳定剂；所述甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物为增韧剂MBS；所述甲基聚丙烯酸酯为加工助剂ACR，ACR起到促进PVC熔融塑化作用，有利于提高制品的力学性能和表面光洁度。进一步地，所述端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙是按照纳米碳酸钙与端胺基羟醇酯以100∶(1～2)的重量比进行偶联改性。进一步地，所述纳米碳酸钙的平均粒径为500nm～1500nm；所述纳米对苯二甲酸钙的平均粒径为100～200nm。进一步地，所述复合润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅酮粉按照3∶3∶2的重量比组成。由于硬质改性PVC熔体粘度较大，熔体流动性差，通过采用本复合润滑剂，在PVC成型加工过程中，硬脂酸钙作为内润滑剂可降低PVC高分子链熔体间的摩擦阻力，提高熔体流动性；同时聚乙烯蜡和硅酮粉起到降低PVC与设备表面的摩擦阻力，提高制品的表面光洁度。本专利技术另一目的提供一种上述环保硬质PVC改性材料的制备方法，包括如下步骤：①端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙的制备按比例称取纳米碳酸钙和端胺基羟醇酯，倒入混合机中混合得到端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙，待用；②环保硬质PVC改性材料的制备按照配方称取各组分并倒入混合机中混合得到混合物料，将混合物料送入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，采用模头热切方法得到环保硬质PVC改性材料。进一步地，步骤①中所述混合的条件是1500转/min，110℃～130℃的加热温度下混合5～7min。进一步地，步骤②中所述混合的条件是1000转/min，100℃～120℃的加热温度下混合8～10min。进一步地，步骤②中所述双螺杆挤出机的各区温度为T1＝100℃～110℃，T2＝110℃～120℃，T3＝120℃～130℃，T4＝130℃～140℃，T5＝140℃～150℃，T6＝150℃～160℃，T7＝160℃～180℃，T8＝180℃～190℃，T9＝190℃～200℃，T模＝180℃～200℃。作为优选，步骤②中所述双螺杆挤出机的各区温度为T1＝110℃，T2＝120℃，T3＝130℃，T4＝140℃，T5＝150℃，T6＝160℃，T7＝180℃，T8＝190℃，T9＝200℃，T模＝190℃。有益技术效果：本专利技术采用端胺基羟醇酯对纳米碳酸钙进行偶联改性，使纳米碳酸钙键合在端胺基羟醇酯的端胺基上，而端胺基羟醇酯的有机官能团通过共混接枝在PVC的极性高分子长链上，使纳米碳酸钙在PVC基体中得到高度分散，获得相容性好的环保硬质PVC改性材料；采用对苯二甲酸钙与纳米碳酸钙并用，能有效提高PVC抗冲击强度、塑化速率及降低熔体粘度；采用硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅酮粉组成的复合润滑剂能改善PVC加工流动性，并有利于环保硬质PVC改性材料挤出成型和注射成型；对苯二甲酸钙和纳米碳酸钙价格便宜，可降低加工助剂和增韧剂的用量，有效降低环保硬质PVC改性材料生产成本；本专利技术配方体系采用了符合《ROHS》要求的助剂，不含禁止使用的重金属元素和溴类化合物，所制备的环保硬质PVC改性材料的质量指标符合欧盟颁布的《ROHS》指令。本专利技术的环保硬质PVC改性材料具有较好的力学性能、成型加工性，同时生产成本较低、生产工序简单，可满足特定应用要求如高抗冲PVC给水管材、管件、板材等产品的制造。具体实施方式以下结合具体实施例进一步描述本专利技术，但不限制本专利技术范围。以下实施例所以PVC树脂型号为SG-8。实施例1本实施例的环保硬质PVC改性材料由下述重量的组分制成：100kgPVC树脂SG-8，甲基有机锡1.4kg，聚乙烯蜡0.6kg、硬脂酸钙0.6kg、硅酮粉0.4kg，端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙8kg、对苯二甲酸钙1kg；增韧剂甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物MBS8kg，加工助剂甲基聚丙烯酸酯ACR1.3kg。其中纳米碳酸钙与端胺基羟醇酯按照100:1.5的重量比进行偶联改性。其中聚乙烯蜡采用的是分子量为2500的低分子量聚乙烯蜡；硅酮粉的型号为GM-100，端胺基羟醇酯的型号为JL-G06A。上述环保硬质PVC改性材料的制备方法如下：①端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙的制备按照100﹕1.5重量比例的纳米碳酸钙和端胺基羟醇酯称取纳米碳酸钙和端胺基羟醇酯，倒入高速混合机混合，高速混合机转速为1500转/min，加热温度为120℃，混合时间6min，得到端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙，待用；②环保硬质PVC改性材料的制备按照配方称取各组分并倒入混合机中1000转/min，115℃加热温度下混合时间9min，出料冷却，得到混合物料；将冷却后的混合物料送入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出，采用模头热切方法得到环保硬质PVC改性材料。其中双螺杆挤出机各区的温度为：T1＝110℃，T2＝120℃，T3＝130℃，T4＝140℃，T5＝150℃，T6＝160℃，T7＝180℃，T8＝190℃，T9＝200℃，T模＝190℃。实施例2～实施例6实施例2～实施例5的环保硬质PVC改性材料的制备方法与实施例1相同，不同之处在于各组分的重量配比，具体见表1。表1实施例1～6各组分配比将实施例1～实施例5制得的环保硬质PVC改性材料，制备标准试样，并对该标准试样进行性能测试，测试结果见表2。表2实施例1～5制得的环保硬质PVC改性材料性能测试结果对比例1本对比例与实施例1的制备方法相同，不同点在于未添加对苯二甲酸钙。对比例2本对比例与实施例1的制备方法相同，不同点在于未本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保硬质PVC改性材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：PVC树脂100份，复合纳米填充改性剂4～20份，甲基丙烯酸甲酯‑苯乙烯‑丁二烯共聚物5～10份，甲基有机锡1～3份，复合润滑剂1～3份，甲基聚丙烯酸酯1～2份；其中所述复合纳米填充改性剂由纳米对苯二甲酸钙和端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙按照(1～2)∶(8～15)的重量比组成。

【技术特征摘要】
1.一种环保硬质PVC改性材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：PVC树脂100份，复合纳米填充改性剂4～20份，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物5～10份，甲基有机锡1～3份，复合润滑剂1～3份，甲基聚丙烯酸酯1～2份；其中所述复合纳米填充改性剂由纳米对苯二甲酸钙和端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙按照(1～2)∶(8～15)的重量比组成。2.根据权利要求1所述的一种环保硬质PVC改性材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：PVC树脂100份，复合纳米填充改性剂9份，甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物8份，甲基有机锡1.4份，复合润滑剂1.6份，甲基聚丙烯酸酯1.3份；其中所述复合纳米填充改性剂由纳米对苯二甲酸钙和端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙按照(1～2)∶(8～15)的重量比组成。3.根据权利要求1或2所述的一种环保硬质PVC改性材料，其特征在于，所述端胺基羟醇酯偶联改性纳米碳酸钙是按照纳米碳酸钙与端胺基羟醇酯以100∶(1～2)的重量比进行偶联改性。4.根据权利要求3所述的一种环保硬质PVC改性材料，其特征在于，所述纳米碳酸钙的平均粒径为500nm～1500nm；所述纳米对苯二甲酸钙的平均粒径为100～200nm。5.根据权利要求1或2所述的一种环保硬质PVC改性材料，其特征在于，所述复合润滑剂为硬脂酸钙、聚乙烯蜡和硅酮粉按照3∶3∶2的重量比组成。6.一种根据权利要求1或2所述的环保硬质PVC改...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32