一种纳米级PVC抗冲击改性剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供一种ＰＶＣ用纳米级抗冲击改性剂及其制备方法和用途，该抗冲击改性剂可以完全取代现有的ＰＶＣ用冲击改性剂。本发明专利技术的抗冲击改性剂包括纳米级碳酸钙、水和弹性体胶乳或长链脂肪酸，这些组份在普通的高速混合机中进行混合即可制得本发明专利技术的抗冲击改性剂。采用本发明专利技术的抗冲击改性剂用于ＰＶＣ型材生产时，其性能良好。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种塑料改性剂及其制备方法和用途，特别是涉及一种纳米级PVC抗冲改性剂及其制备方法和它在PVC型材、板材、管材中的应用。在现有技术中，已经有采用纳米碳酸钙与其它抗冲击改性剂来共同提高PVC冲击性能的报道，如在科技期刊“Journal of Vinyl Technology.”Dec.1983，Vol.5，No.4，173-178，K.K.Mathur and M.Tapper的文章中，介绍过采用纳米碳酸钙(70nm)与ACR抗冲击改性剂共同使用来改性PVC的方法，结果表明，它可以更好地改善PVC的冲击性能。同时，在现有技术中，虽然也添加碳酸钙，但它一般是作为一种添加剂为降低成本及改善熔体强度等，而不是为了改善冲击性能，而且加入量大时会降低材料的冲击性能。进一步的研究虽然发现纳米碳酸钙也有部分提高冲击性能的作用，但是，它也必须与其它抗冲击改性剂共同使用。现有技术中，为了改善碳酸钙与PVC的混合效果，一般采用硬脂酸来进行处理，如美国Pfizer Inc.公司的商品Ultra-Pflex。本专利技术的纳米级PVC抗冲改性剂按照重量百分比计包括88.0～99.3％的碳酸钙、0.1～2.0％的水和适量的弹性体胶乳或长链脂肪酸.上述的碳酸钙粒径为20～100nm，优选为40nm～70nm.上述的碳酸钙的含量优选为96～97％.上述的弹性体胶乳用量优选为3.0～3.5％，与此同时使用的水用量优选为0.6％；上述的长链脂肪酸用量优选为2.0～3.0％，与此同时使用的水用量优选为0.3％。本专利技术的另一目的是提供上述组合物的制备方法。本专利技术的抗冲击改性剂组合物采用如下方法制备所述的抗冲击改性剂由纳米级碳酸钙经水和采用带有羧基的弹性体胶乳或长链脂肪酸处理后制得。所述的抗冲击改性剂由纳米级碳酸钙加入到高速混合器中，再加入适量的水及弹性体胶乳(或长链脂肪酸)，先进行低速搅拌，升温至60℃(±5℃)，保温5分钟，升至高速进行搅拌，达110℃(±5℃)时，保温10分钟，再冷却至40℃或以下，即得到本专利技术的抗冲击改性剂组合物。该组合物的主体碳酸钙粒径为20～100nm，优选为40～70nm。其用量为组合物重量的88～99.3％，优选为96～97％。该组合物中的水包括下列之一种自来水，纯净水，脱离子水，低缔合度活性水，其中优选为低缔合度活性水；水的含量为占组合物重量的0.1～2.0％，当用羧基弹性体胶乳作为主处理剂时含量为0.1～1.0％；当用长链脂肪酸作为主处理剂时含量为0.2～2.0％。该组合物的处理剂可以是弹性体胶乳或长链脂肪酸。其中弹性体胶乳采用带有羧基的弹性体胶乳效果更好，可以是下列之一种羧基丁苯胶乳，酸性阳离子氯丁胶乳，羧基丁腈胶乳，羧基酯丁腈胶乳，羧基液体丁腈橡胶，其中羧基丁腈胶乳效果最佳，含量为组合物重量的1.0～15％，优选为3.0～3.5％。长链脂肪酸包括下列之一种癸酸，辛酸，月桂酸，油酸，硬脂酸，其中优选为硬脂酸，其含量为组合物重量的0.5～10％，优选为2.0～3.0％。本专利技术的另一目的是提供上述组合物在PVC型材中的应用。上述的抗冲击改性剂在用于PVC型材生产时，其加入量为按照重量份数(phr)比计，抗冲击改性剂PVC型材为8-18∶100。优选为15∶100。采用本专利技术的抗冲击改性剂组合物无需与任何传统的抗冲击改性剂结合使用，即可获得良好的效果，在型材生产线上进行扩大试验表明，采用本专利技术的组合物用于PVC型材时，其加工与塑化性能良好，能以正常生产速度制得合格型材，产品符合使用要求。产品的维卡软化点、弯曲模量及焊角强度稳定。本专利技术的组合物制备工艺简单，可操作性好，易于实施，同时该组合物应用于PVC型材生产时，可使型材的生产成本降低。本专利技术的组合物的制备方法是称取一定量的纳米碳酸钙，加入到高速混合器中，再加入适量的水及弹性体胶乳(或长链脂肪酸)，先进行低速搅拌，升温至60℃(±5℃)，保温5分钟，升至高速进行搅拌，达110℃(±5℃)时，保温10分钟，再冷却至40℃，即得到本专利技术的抗冲击改性剂组合物。本专利技术采用水及弹性体胶乳或长链脂肪酸来处理纳米碳酸钙，由于水的作用使碳酸钙的表面形成足够的羟基(-OH)及反应活性点，然后再与含有羧基(-COOH)的弹性体胶乳或长链脂肪酸反应，这样可使处理剂的羧基(-COOH)与碳酸钙表面的羟基(-OH)形成稳定的结合，而在另一端极性长链大分子能与PVC得到良好的分子链缠结及相容，从而使体系的冲击性能提高。实施例1纳米级抗冲击改性剂组合物的制备(采用羧基丁腈胶乳)。称取2kg粒径为40nm的碳酸钙，羧基丁腈胶乳60g(3％)，低缔合度活性水12g(0.6％)，先在丁腈胶乳中加入低缔合度活性水，使之搅拌混合，然后再加入到加有碳酸钙的10立升高速混合器中，启动加热，并进行低速(710rpm)搅拌，升温至60℃(±5℃)，保温5分钟，再升速到高速(1440rpm)搅拌，温度升至110℃(±5℃)后，保温10分钟，然后再冷却至40℃或以下，即得到纳米级抗冲击改性剂组合物。该组合物称为组合物A。实施例2纳米级抗冲击改性剂组合物的制备(采用长链脂肪酸)。称取2kg粒径为40nm的碳酸钙，硬脂酸(印尼进口)60g(3％)，低缔合度活性水6g(0.3％)，再加入到10立升高速混合器中，以下工艺同实施例1。得到的组合物称为组合物B。实施例3PVC100phr(表示份数，以下同)，实施例1制得的组合物A 15phr，TiO24phr，ACR 2phr，稀土稳定剂GKD9909-A 3.5phr(汕头市高科达公司生产)，将上述混合物按比例称取3kg，加入到10立升高速混合器中，混合工艺同实施例1，制得混合物。将上述混合物在双辊开炼机上进行塑炼，工艺为前辊温度175℃，后辊温度173℃，控温范围为±5℃，辊间距，接触状态，辊速比1∶1.35，塑炼时间6分钟，薄通6次，制得薄片。然后将薄片在压片机上进行压片，制得1.8～2.0mm薄片。再将这些薄片制成各种测试用标准样条，进行各项性能测试。据此测试的性能及在型材扩试后测得的性能见表1。说明本专利技术中PVC型材性能测试数据根据GB8814-88标准进行，目前，国内型材使用的标准是GB8814-98，虽然新的国标已使用四年，但是现在许多型材生产厂仍然采用GB8814-88，这是因为业内人士一致认为新国标比老国标更容易达到，特别是冲击强度指标。目前PVC异型材专委会针对这种情况正在商讨对GB8814-98进行修改。因此，本专利技术为了更好地说明问题采用GB8814-88标准进行测试。实施例4基础配方同实施例3，混料工艺同实施例1，只是其中抗冲击改性剂分别采用普通轻质碳酸钙、重质碳酸钙、组合物B及组合物C(制备工艺同组合物B，只是其中纳米碳酸钙采用粒径为70nm)，挤出型材后落球冲击测试结果见表2。实施例5基础配方同实施例3，混料工艺同实施例1，抗冲击改性剂组合物制备方法同实施例1，只是制备方法中处理用水分别为自来水、纯净水、脱离子水、低缔合度活性水，挤出型材后落球冲击测试结果见表2。实施例6工艺方法及测试方法同实施例5，抗冲击改性剂制备采用实施例2只是组合物制备中采用脱离子水，水的含量有变化。具体结果见表2。实施例7工艺方法及测试方法同实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米级ＰＶＣ抗冲击改性剂，其特征在于：所述的抗冲击改性剂按照重量百分比计包括：ａ）８８．０～９９．３％的碳酸钙，其粒径为２０～１００ｎｍ；ｂ）０．１～２．０％的水；ｃ）适量的弹性体胶乳或长链脂肪酸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冬麟，陈伟瑜，
申请(专利权)人：陈伟瑜，杨冬麟，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]