一种增强增韧PVC组合物及其制备方法技术

一种增强增韧PVC组合物及其制备方法，属于塑料加工技术领域。其特征在于，按重量份组成PVC树脂100份，有机锡稳定剂1.5~2.5份，PVC/表面活性剂包覆碳纳米管4~8份，加工助剂ACR1.5~2.5份，润滑剂1.0~1.5份，钛白粉1.5~2.5份，微细碳酸钙7~12份称取物料，放入混合机共混后出料即得。本发明专利技术通过PVC/表面活性剂包覆碳纳米管改性PVC材料，消除了碳纳米管的团聚现象，使PVC材料具有较高的强度和韧性，同时避免了使用通用增韧改性剂所带来的强度下降的问题。

【技术实现步骤摘要】

一种增强增韧PVC组合物及其制备方法,属于塑料加工

技术介绍
PVC材料虽然强度较高但普遍存在脆性较大的问题，影响了其应用。为弥补其不足，通常在配方中加入CPE、MBS、ACR、ABS、ASA等增韧剂来大幅提高PVC材料的韧性，但增韧剂的使用会降低材料的强度、维卡软化温度。为解决此问题，刚性粒子如纳米蒙脱土、纳米碳酸钙、无机化合物晶须、玻璃纤维、碳纤维、碳纳米管等纳米级粒子被应用到PVC材料中，但由于纳米级粒子易团聚，聚合物共混时又存在分散差和界面结合差的问题，从而影响了PVC材料的增强增韧。CN104231488A公开了一种增强增韧PVC管材及其制备方法，该专利技术的增强增韧的PVC管材由以下重量份数的原料组成：PVC树脂100份，轻质碳酸钙8~9份，钙锌复合稳定剂2~4份，MBSLB-156抗冲改性剂6~8份，LP-90加工助剂0.8~1.2份，润滑剂0.75~1.1份，钛白粉1~2份。所制的增强增韧PVC管材的拉伸冲击强度为12.8~14.3MPa，冲击强度为13.5~14.9kJ/m2，断裂伸长率为87~93%。该专利技术通过添加MBSLB-156抗冲改性剂和LP-90加工助剂改性，其拉伸强度受到了较大影响。现有技术中要实现PVC的增强增韧，需同时添加增强剂和增韧剂，但会出现强度下降的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种具有较高强度和高韧性的增强增韧PVC组合物及其制备方法，以解决通用PVC增韧时出现强度下降的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该增强增韧PVC组合物，其特征在于，重量份组成为：PVC树脂100份，有机锡稳定剂1.5~2.5份，PVC/表面活性剂包覆碳纳米管4~8份，加工助剂ACR1.5~2.5份，润滑剂1.0~1.5份，钛白粉1.5~2.5份，微细碳酸钙7~12份。本专利技术用碳纳米管来改善PVC的强度和韧性，同时碳纳米管利用PVC包覆，增强碳纳米管与PVC树脂的亲和性，以解决碳纳米管在与PVC共混时分散差和界面结合差的问题，防止了碳纳米管的团聚现象，保证碳纳米管对组合物的增强增韧效果。优选的，所述的PVC树脂为平均聚合度为800~1200的PVC树脂。PVC树脂为平均聚合度是影响PVC组合物共混的关键因素之一，因为PVC树脂大分子间的间隙直接影响PVC树脂与碳纳米管的相容性和分散性，本专利技术的PVC/表面活性剂包覆碳纳米管在PVC树脂为平均聚合度为800~1200时与PVC树脂结合最牢固、分散最均匀，最强增韧效果最为明显。优选的，所述的PVC/表面活性剂包覆碳纳米管为碳纳米管的表面包覆有一层PVC与表面活性剂按质量比1000:2~15混合后组成的膜。表面活性剂主要影响PVC在碳纳米管表面的均匀分布，降低碳纳米管的内聚能，使PVC/表面活性剂包覆碳纳米管中PVC与碳纳米管结合更均匀，最终与PVC树脂的亲和度更高。优选的，所述的表面活性剂为季铵盐、胺盐、磷酸盐、磺酸盐、多元醇、多元醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯及其衍生物、季铵内盐、丙胺酸盐类表面活性剂中的一种、两种或两种以上的任意比例的复配物。表面活性剂的选择以能够降低碳纳米管的内聚能为准，并能与PVC良好亲和。优选的，所述的表面活性剂为甘油偏脂肪酸酯。甘油偏脂肪酸酯是一种优选的多元醇脂肪酸酯类表面活性剂，能够最好的消除碳纳米管的内聚能，使碳纳米管在四氢呋喃中充分分散，使得溶于四氢呋喃的PVC在四氢呋喃被抽提后更加均匀地包覆在碳纳米管表面，并能在包裹的PVC膜内保留适量的甘油偏脂肪酸酯，利于组合物共混时碳纳米管的均匀分散。优选的，所述的钛白粉为金红石型钛白粉。一种上述增强增韧PVC组合物的制备方法，其特征在于，制备工艺为：1）共溶：将PVC溶于四氢呋喃中，再向四氢呋喃中加入表面活性剂和碳纳米管，搅拌均匀后，对四氢呋喃进行抽提回收后得到包覆碳纳米管团；2）粉碎：将包覆碳纳米管团进行粉碎研磨，得到包覆碳纳米管；3）共混：按重量份组成PVC树脂100份，有机锡稳定剂1.5~2.5份，步骤2）制备的包覆碳纳米管4~8份，加工助剂ACR1.5~2.5份，润滑剂1.0~1.5份，钛白粉1.5~2.5份，微细碳酸钙7~12份称取物料，放入混合机共混后出料即得。本专利技术在PVC组合物中添加包覆有PVC和表面活性剂经共溶、抽提形成的包覆膜的碳纳米管，使能够增加PVC强度和韧性的碳纳米管良好的分散在PVC组合物，制得一种性能更好的增强增韧PVC。优选的，所述步骤1）共溶的具体工艺为：将PVC溶于四氢呋喃中，PVC与四氢呋喃的质量比为1:5~10，再向四氢呋喃中加入表面活性剂和碳纳米管，表面活性剂添加量为碳纳米管质量的2%~5%，碳纳米管的添加量为PVC质量的10%~30%，搅拌20~40min后，对四氢呋喃进行抽提回收后得到PVC/表面活性剂包覆的碳纳米管。本专利技术选择的碳纳米管与其它的纳米级粒子相比，在PVC组合物中能够达到更好增强增韧效果。但是由于碳纳米管存在更高的内聚能，而不能像其它的纳米级粒子那样进行简单的包覆或直接添加。本专利技术将制备工艺中先将PVC溶于四氢呋喃中，再加入表面活性剂和碳纳米管，所加入的表面活性剂能够降低碳纳米管的内聚能，使碳纳米管能够均匀地分散于PVC的四氢呋喃溶液中。这样，PVC分子很容易进入到碳纳米管的表面形成全面、均匀的包覆。对四氢呋喃进行抽提回收后，碳纳米管的表面形成了一层完整的PVC/表面活性剂膜。被包覆后的碳纳米管在PVC中分散均匀，与PVC基材的相容性好，可同时实现对PVC材料的增强和增韧。表面活性剂的添加量需要尽可能的消除碳纳米管的内聚能，而又不会过量的保留在PVC包覆膜中影响PVC组合物的性能。PVC和碳纳米管的相对量决定了PVC包覆膜的厚度和形成的包覆碳纳米管的体积，该体积不但与所选PVC树脂的分子间隙相适应，还与各组分共混时的分散效率相适应。优选的，所述的PVC与四氢呋喃的质量比为1:7~8，表面活性剂添加量为碳纳米管质量的2%，碳纳米管的添加量为PVC质量的25%。在该比例配比下能够达到最佳的PVC增强增韧效果，与现有技术相比，本专利技术的增强增韧PVC组合物及其制备方法所具有的有益效果是：本专利技术通过PVC/表面活性剂包覆碳纳米管改性PVC材料，消除了碳纳米管的团聚现象，使PVC材料具有较高的强度和韧性，同时避免了使用通用增韧改性剂所带来的强度下降的问题。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。实施例的组合物重量份配比如表1所示。。对比例的组合物重量份配比如表2所示。。实施例1和对比例中的包覆碳纳米管为PVC/表面活性剂包覆碳纳米管，制备工艺为：将PVC溶于四氢呋喃中，PVC与四氢呋喃的质量比为1:8，再向四氢呋喃中加入表面活性剂和碳纳米管，表面活性剂添加量为碳纳米管质量的2%，碳纳米管的添加量为PVC质量的25%，搅拌30min后，对四氢呋喃进行抽提回收后得到PVC/表面活性剂包覆的碳纳米管。实施例2的包覆碳纳米管为PVC/表面活性剂包覆碳纳米管，制备工艺为：将PVC溶于四氢呋喃中，PVC与四氢呋喃的质量比为1:7，再向四氢呋喃中加入表面活性剂和碳纳米管，表面活性剂添加量为碳纳米管质量的3%，碳纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强增韧PVC组合物，其特征在于，重量份组成为：PVC树脂100份，有机锡稳定剂1.5~2.5份，PVC/表面活性剂包覆碳纳米管4~8份，加工助剂ACR1.5~2.5份，润滑剂1.0~1.5份，钛白粉1.5~2.5份，微细碳酸钙7~12份。

【技术特征摘要】
1.一种增强增韧PVC组合物，其特征在于，重量份组成为：PVC树脂100份，有机锡稳定剂1.5~2.5份，PVC/表面活性剂包覆碳纳米管4~8份，加工助剂ACR1.5~2.5份，润滑剂1.0~1.5份，钛白粉1.5~2.5份，微细碳酸钙7~12份。2.根据权利要求1所述的一种增强增韧PVC组合物，其特征在于：所述的PVC树脂为平均聚合度为800~1200的PVC树脂。3.根据权利要求1所述的一种增强增韧PVC组合物，其特征在于：所述的PVC/表面活性剂包覆碳纳米管为碳纳米管的表面包覆有一层PVC与表面活性剂按质量比1000:2~15混合后组成的膜。4.根据权利要求3所述的一种增强增韧PVC组合物，其特征在于：所述的表面活性剂为季铵盐、胺盐、磷酸盐、磺酸盐、多元醇、多元醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯及其衍生物、季铵内盐、丙胺酸盐类表面活性剂中的一种、两种或两种以上的任意比例的复配物。5.根据权利要求3所述的一种增强增韧PVC组合物，其特征在于：所述的表面活性剂为甘油偏脂肪酸酯。6.根据权利要求1所述的一种增强增韧PVC组合物，其特征在于：所述的钛白粉为金红石型钛白粉。7.一种权利要求1~6任一项所述增强增韧PVC组合物的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，李静，王晶，张新华，刘容德，孙丽朋，桂俊杰，王晓敏，张桦，孙培培，盛梅，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37