纳米PVC门窗异型材组合物制造技术

本发明专利技术提供了一种含纳米核壳结构的刚性冲击改性剂的ＰＶＣ组合物，其特征是：它含有ＰＶＣ１００重量份，复合稳定剂３～８重量份，碳酸钙５～３０重量份，钛白粉３～２５重量份，纳米核壳结构刚性冲击改性剂（以下称为Ｎ－ＡＣＲ）２～３０重量份，加工助剂０．１～５重量份，高温高效流动改性剂０．０１～５重量份。（*该技术在2020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纳米PVC的组合物，用于制备硬质PVC门窗异型材。纳米材料与技术正日益成为现代科技的最前沿领域。利用纳米无机材料可对高分子材料进行改性，从而大幅度提高复合材料的强度、刚度、耐热性等性能，为高分子材料的高性能化提供了一条有效的途径。聚氯乙烯(PVC)是一种广泛使用的塑料，特别是硬质PVC(RPVC)在化学建材领域内应用日益广泛，如RPVC塑钢门窗，RPVC建筑管道等。但RPVC也存在一些致命的缺陷，特别是性脆、冲击强度低，若不用弹性体对其增韧，则无使用价值。过去一般采用氯化聚乙烯(CPE)或EVA对其进行增韧改性，但采用CPE或EVA对RPVC增韧改性后，其刚性、耐热性、硬度大幅度下降，从而使RPVC易变形，表面易划伤等，所制备的门窗抗风压性下降，密封性下降。所以必须针对这一缺点进行改进。纳米材料对RPVC改性可达到既增韧又不降低刚性的效果。本专利技术就是采用纳米无机粒子，并对其进行特殊处理制成具有核—壳结构的复合刚性冲击改性剂(N-ACR)对RPVC进行增韧、增强、增刚。当前PVC制品中应用的冲击改性剂是CPE、EVA、MBS和ACR等，存在刚性和韧性不能兼顾的问题，往往是韧性提高了，但拉伸强度、刚性和硬度、耐热性大幅度下降，造成尺寸稳定性不好，易变形。纳米粒子(无机和有机粒子)对聚合物有增韧增强增刚的作用，利用纳米粒子的这一特点可对高分子材料进行改性，从而制得具有高韧性又有高刚性的优异材料。但是普通纳米粉体很难达到在聚合物基体中的纳米分散，从而体现不出纳米效应。本专利技术在于实现纳米粒子对RPVC的增韧增强增刚作用，采用超声辅助和原位聚合，使纳米粒子在聚合物基体中达到纳米分散，充分展现纳米效应。本专利技术所制备的刚性冲击改性剂，其特征是含有5～95(重量)％(重量)、优选20～40(重量)％(重量)的纳米无机粒子，5～95(重量)％(重量)、优选60～80(重量)％(重量)的聚合物，此改性剂具有核—壳结构，能使无机纳米粒子充分分散到基体树脂中，充分发挥纳米粒子效应，使无机与有机的刚性和韧性有机地结合起来。本专利技术所采用的纳米无机粒子为下列之一或其复合物纳米二氧化硅(SiO2)、纳米硅基氧化物(SiO2-x)、纳米碳酸钙(CaCO3)、超微细滑石粉、超微细硫酸钡、超微细氧化铝、纳米二氧化钛，其粒子尺寸为10～100nm，优选20～60nm。本专利技术采用纳米粒子的超声辅助分散和原位乳液聚合。本专利技术所采用的原位乳液聚合的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈之一种或其复合物，乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、MS-1、吐温-80之一种或其复合物，活性改性剂为聚羧酸钠衍生物，交联剂为二乙烯基苯，二甲基丙烯酸四甘醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚乙二醇酯之一种或其复合物。本专利技术所采用的聚合物为下列单体的共聚物(a)10～70(重量)％(重量)的丙烯酸丁酯；(b)10～60(重量)％(重量)的甲基丙烯酸甲酯；(c)10～30(重量)％(重量)的丙烯酸乙酯；(d)0～50(重量)％(重量)的苯乙烯；(e)0～20(重量)％(重量)的丙烯酸引发剂。本专利技术所采用的乳液聚合，其使用的乳化剂量为0.1～10(重量)％(重量)，优选2～6(重量)％(重量)，活性改性剂为0.01～5(重量)％(重量)，优选0.5～3(重量)％(重量)，更优选1～2(重量)％(重量)，交联剂为0.1～5(重量)％(重量)，优选1～2(重量)％(重量)。本专利技术的纳米刚性冲击改性剂的制备方法按下列步骤进行1.将10-70％(重量)的丙烯酸丁酯、10-30％(重量)的丙烯酸乙酯、0-50％(重量)的苯乙烯放入已加有乳化剂的反应釜中，加入定量的去离子水，于40～70℃、优选50～60℃下充分搅拌，使之完全乳化。2.于室温～100℃、优选50～80℃下加入预先溶解有乳化剂、表面改性剂的纳米无机粒子到去离子水中，在超声波作用下5～120分钟，优选10～60分钟，更优选20～40分钟。3.将(1)与(2)充分混合，使之升温至50～90℃，优选60～80℃，加入预先溶解好的引发剂，在此温度下反应1～5小时，优选2～3小时。4.补加引发剂溶液，在此温度下滴加甲基丙烯酸甲酯，0.5～3小时加完，优选1～2小时。5.升温80～96℃，优选85～90℃，熟化0.5～3小时，优选1～2小时，制得纳米复合乳液。6.将纳米复合乳液加入到高速离心喷雾干燥器之中进行干燥，制得粉末状纳米刚性冲击改性剂；或将纳米复合乳液缓慢投入到0.5～5(重量)％浓度的硫酸铅溶液或氯化钙溶液中，搅拌破乳凝聚后，过滤，水洗三遍后，于50～60℃下真空干燥。本专利技术所制备的纳米刚性冲击改性剂具有核—壳结构，能与PVC进行良好的混合，体现纳米效应。本专利技术的纳米PVC的组合物具体组成为(重量份数，下同)PVC 100重量份复合稳定剂 3～8重量份，优选4～6重量份碳酸钙 5～30重量份，优选6～20重量份，最优选6～10重量份钛白粉 3～25重量份，优选4～10重量份N-ACR 2～30重量份，优选8～12重量份高温高效流动改性剂 0.01～5重量份，优选0.3～1重量份加工助剂0.1～5重量份，优选0.5～1重量份本专利技术使用的PVC树脂，其K值为63～72mL/g，优选齐鲁石化公司的S-900型、S-1000型、S-1100型或北京化工二厂的SG～5、SG-6型。本专利技术使用的N-ACR，其结构特征为具有核—壳结构，它含有5～95％(重量)的纳米无机粒子，优选10～30％(重量)；5～95％(重量)的高聚物，优选70～90％(重量)。所使用的纳米无机粒子为SiO2，CaCO3，滑石粉，高岭土，BaSO4等，优选SiO2，CaCO3，所用粒径为20～100nm，优选40～60nm。其详细的制备已同时申请专利。本专利技术使用的复合稳定剂，其组成为有机酸铅 50～80％(重量)，优选60～70％(重量)石蜡 5～20％(重量)，优选6～10％(重量)硬脂酸铅 10～20％(重量)，优选15～18％(重量)多元醇酯 0.1～10％(重量)，优选3～5％(重量)所用的有机酸铅为富马酸铅、苯二甲酸铅和氰脲酸铅之一种或其复合物。本专利技术使用的高温高效流动改性剂为氧化聚乙烯蜡，其分子量为1000～100000，优选3000～10000，其软化点为85℃～120℃，优选100～115℃，优选使用美国联信公司(Allied Signal Co.，Ltd)的A-C307A。本专利技术使用的加工助剂，是一种能促进PVC熔融塑化的助剂，为丙烯酸酯类聚合物，或丙烯酸酯类与苯乙烯的共聚物。选用ACR-201(苏州安利化工厂或上海珊瑚化工厂)、ACR-401(苏州安利化工厂或上海珊瑚化工厂)、M-80(江苏吴县保安化工厂)和K-125P(日本KurehaChemicalsPTE.Ltd.或美国Rohm-Haas公司)之一种或上述几种的复合物。本专利技术使用的碳酸钙(CaCO3)为轻质CaCO3、胶质CaCO3、活性轻质CaCO3、，重质CaCO3和活性CaCO3之一种或上述几种的复合物，优选白艳华。本专利技术使用的钛白粉，其特征为金红石型，优选美国杜邦(DuPont)公司的R-960和德国Kronos本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含纳米核壳结构的刚性冲击改性剂的ＰＶＣ组合物，其特征是：它含有ＰＶＣ１００重量份，复合稳定剂３～８重量份，碳酸钙５～３０重量份，钛白粉３～２５重量份，纳米核壳结构刚性冲击改性剂（以下称为Ｎ－ＡＣＲ）２～３０重量份，加工助剂０．１～５重量份，高温高效流动改性剂０．０１～５重量份，其中，所用的复合稳定剂基于该复合稳定剂的重量含有有机酸铅５０～８０％（重量），石蜡５～２０％（重量），硬脂酸铅１０～２０％（重量），多元醇酯０．１～１０％（重量）；所用的加工助剂为丙烯酸酯类 或丙烯酸酯类与苯乙烯的共聚物；所用的高温高效流动改性剂为氧化聚乙烯蜡类。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明山，权英，王志勋，陈献，严庆，
申请(专利权)人：海尔科化工程塑料国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]