一种用于高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的增容剂及高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的增容剂及高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的方法，其中用于高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的增容剂为含氯量15％～20％、熔融焓15J/g～25J/g的氯化聚乙烯；以该氯化聚乙烯为增容剂，分别将聚氯乙烯、高密度聚乙烯、氯化聚乙烯、复合热稳定剂、润滑剂和增塑剂加入到高速混合机中，混合均匀后将混合料挤出造粒并干燥，得到PVC/HDPE/CPE共混高分子材料。本发明专利技术PVC/HDPE/CPE三元共混高分子合金材料综合了PVC和HDPE二者之长，与PVC相比提高了冲击韧性和耐热性能；与HDPE相比，提高了阻燃性，拓宽了其应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的增容剂及高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的方法一、
本专利技术涉及一种用于高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的增容剂及高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的方法，属于高聚物机械共混增容改性制备高分子合金的
二、
技术介绍
目前聚氯乙烯(PVC)是我国第一、世界第二大通用型塑料，其价格便宜，机械力学性能和电绝缘性优良，难燃性和耐化学药品腐蚀性突出，并可在PVC成形加工过程中，通过添加多种助剂、增塑剂和填料，采用合适的工艺和设备生产出各式各样性能迥然不同硬质、半硬质或软质制品，包括管材、板材、异型材、电线电缆的包皮护套、人造革、薄膜、发泡材料、以及塑钢门窗和木塑建材等，在工业、农业、交通、建筑以及日常生活用品等方面都有广泛的应用。但是PVC树脂最大的缺点就是对光、热、氧及机械作用都比较敏感，在其作用下易脱氯化氢HCl，发生降解反应，具体地说就是纯PVC硬质制品的热稳定性和抗冲击性都较差，其维卡软化点仅为80℃左右(10N负荷)，缺口冲击强度只有3～5kJ/m2，而软质制品则由于其中添加的增塑剂迁移，而导致耐寒性变差、热粘冷脆，机械强度下降，限制了其应用范围。鉴于科学技术的飞速发展，各行各业对通用性强的PVC材料的性能提出了更高的要求，因此如何提高PVC材料的热稳定性、耐热性和抗冲击强度等越来越受到人们的关注。目前提高PVC的热稳定性、进行耐热和抗冲击改性的途径有：添加复合热稳定剂、交联、共混、共聚、氯化以及加入玻纤、晶须等纤维增强材料的方法，其中共混改性工艺简单、可实施性强，特别适合于工业生产。高密度聚乙烯(HDPE)是一种高结晶度、非极性的热塑性塑料，维卡软化温度为125℃～135℃，使用温度可达100℃，具有良好的耐热性、耐寒性、耐老化性和化学稳定性，还具有良好的机械强度、较高的刚性和韧性以及易加工性，可制成包装薄膜、水管、渔网、周转箱及各种中空制品等。若能将PVC和HDPE制成共混合金，使制得的合金既有PVC的阻燃性、耐化学品、耐腐蚀性，又具有HDPE的易加工和耐热性能。但由于二者在性质上各表现为极性和非极性，溶度参数差别较大[δPVC＝19.9(平均值)，δHDPE＝16.5(平均值)]，也不存在其它的特殊相互作用力，因此二者的相容性很差，其机械共混物的凝聚态结构及性能都得不到预期目的。为了改善PVC和HDPE的相容性，可在共混物中加入与共混物组份结构相似(或者相容)的接枝或嵌段共聚物作为非反应性增容剂。此外，由于HDPE的优良性能与应用广泛，其废旧塑料制品的回收量很大，而且其一次回收料的性能仍然较好，应用价值较高。因此还可以考虑应用回收HDPE的一级料(维卡软化温度≥120℃)对PVC树脂进行共混改性，这样既降低了原材料成本，又保护了环境，节能降耗。目前氯化聚乙烯(CPE)主要是由粉状高密度聚乙烯HDPE专用料通过水相悬浮氯化反应制得。由于HDPE专用料的分子量及分子量分布、结晶能力、粒径分布、比表面积以及氯化反应的条件不同，CPE的含氯量以及Cl原子在分子链上分布的序列结构亦有所不同，所制得的CPE残余结晶度(指其中未被氯化的聚乙烯链段的结晶程度)也不同。实验证明不同残余结晶度的CPE对HDPE和PVC机械共混时的增容效果截然不同，会直接影响二者的相容性，而形成不同的共混凝聚态结构，进而影响到PVC/HDPE/CPE三元共混物的性能。CN102079836A公开了改性回收聚乙烯与聚氯乙烯的共混型材及其制备方法，添加5％～10％硅油改性聚乙烯对PVC型材进行改性；王士财(聚氯乙烯，2003，6:26-29)采用氯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物作为增容剂，研究了PVC/HDPE共混材料的相容性、力学性能和流变性能；陈振耀(建筑材料学报，1999，2(1):89-92)虽然采用氯化聚乙烯(CPE)作为增容剂，研究HDPE对PVC的改性，但是未提及CPE的增容机理、CPE的含氯量与残余结晶度对PVC和HDPE机械共混增容效果的影响。三、
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种用于高密度聚乙烯(HDPE)共混改性聚氯乙烯(PVC)的增容剂以及高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的方法，以克服纯PVC树脂耐热性和抗冲击性不佳的缺点。本专利技术研究了不同氯含量与残余结晶度的氯化聚乙烯(CPE)对PVC和HDPE机械共混的增容效果，提出了具有一定含氯量与残余结晶度的CPE增容PVC树脂与HDPE机械共混的机理；优化选择了适合作为PVC和HDPE机械共混增容剂的CPE的含氯量和残余结晶度范围以及PVC/HDPE/CPE三元共混物的配方，采用工艺简单的挤出共混法，制备出机械力学性能较好、耐热性和抗冲击韧性优于纯PVC树脂、阻燃性优于HDPE的PVC/HDPE/CPE三元共混高分子合金材料。本专利技术用于HDPE共混改性PVC的增容剂为氯化聚乙烯，所述氯化聚乙烯的含氯量为15％～20％，熔融焓(ΔHm)为15J/g～25J/g。优选增容剂的含氯量为20％，熔融焓为19.5J/g。由于对HDPE氯化反应条件的控制，在含氯量不高即氯化取代反应程度不高的CPE链结构中，既含有被氯原子所取代，与PVC链结构相近似的氯化链段，又保留有一定比例未被氯化的HDPE链段，因此可以把具有这种结构特点的CPE类似地看成为PVC和HDPE的多嵌段共聚物。当将这种多嵌段的CPE与PVC和HDPE在它们的粘流温度之上和机械剪切力的强力作用下进行熔融共混时，根据结构相似相容的原理，CPE中的氯化链段与PVC大分子链有良好的相容性，而残余的未被氯化的HDPE链段则与共混的HDPE有着良好相容性。此时，这种CPE就会像双亲性表面活性剂一样，在PVC和HDPE的两相界面处减小其界面张力，稳定了相界面，减小HDPE分散相的尺寸，形成微相分离、多相凝聚态的高分子合金结构形态，即对两相起到了共混增容的功能与作用；且根据高聚物结晶的原理，在结晶温度范围内，进入HDPE相区CPE中的残余HDPE链段，可以与HDPE链段平行排列，并参与其结晶，从而加强了PVC相与HDPE相两相界面间的结合力，更加有利微相分离、多相凝聚态合金结构的稳定及其耐热性和抗冲击韧性等综合性能的提高。本专利技术高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的方法，是以CPE为增容剂，分别将PVC、HDPE、CPE、复合热稳定剂、润滑剂和增塑剂按配比量加入到高速混合机中，高速搅拌混合均匀后将混合料加入到单螺杆挤出机或双螺杆挤出机(螺杆长径比L/D>25)中，在加工温度160～200℃、螺杆转速30～50r/min的条件下挤出造粒并干燥，得到PVC/HDPE/CPE共混高分子材料。各原料按质量份数配比为：PVC50～100份，HDPE20～50份，CPE10～30份，复合热稳定剂3.5～7.5份，润滑剂3.0～7.5份，增塑剂2～8份。优选为：聚氯乙烯100份，高密度聚乙烯30份，氯化聚乙烯10份，复合热稳定剂5份，润滑剂4份，增塑剂4份。所述复合热稳定剂为硬脂酸的金属皂类热稳定剂(如硬脂酸锌)、稀土金属热稳定剂(如邻苯二甲酸酯稀土)、有机锡类热稳定剂(如二月桂酸二丁基锡)、亚磷酸酯类热稳定剂(如亚磷酸三苯酯)、多元醇类热稳定剂(如双季戊四醇多元酸酯)、环氧化合物热稳定剂(如环氧四氢邻苯二甲酸酯)中两种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的增容剂，其特征在于：所述增容剂为含氯量15％～20％、熔融焓15J/g～25J/g的氯化聚乙烯。

【技术特征摘要】
1.一种高密度聚乙烯共混改性聚氯乙烯的方法，其特征在于：是以氯化聚乙烯为增容剂，分别将聚氯乙烯、高密度聚乙烯、氯化聚乙烯、复合热稳定剂、润滑剂和增塑剂按配比量加入到高速混合机中，高速搅拌混合均匀后将混合料加入到单螺杆挤出机或双螺杆挤出机中，在加工温度160～200℃、螺杆转速30～50r/min的条件下挤出造粒并干燥，得到PVC/HDPE/CPE共混高分子材料；所述氯化聚乙烯的含氯量15％～20％、熔融焓为15J/g～25J/g；各原料按质量份数配比为：聚氯乙烯50～100份，高密度聚乙烯20～50份，氯化聚乙烯10～30份，复合热稳定剂3.5～7.5份，润滑剂3.0～7.5份，增塑剂2～8份；所述复合热稳定剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：章于川，
申请(专利权)人：章于川，
类型：发明
国别省市：安徽;34