专利名称：一种高性能硬质pvc泡沫塑料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及属于聚合物耐热改性技术领域，涉及一种可应用于航空、航天、交通运输等方面的高性能硬质PVC泡沫塑料的制备方法。
背景技术：
聚氯乙烯(PVC)是具有较高力学性能的通用塑料，其泡沫制品同时也具有质轻、耐化学腐蚀作用、阻燃、原料来源丰富等优异性能。聚氯乙烯(PVC)泡沫材料的产量，在世界上仅次于聚氨酯(PU)和聚苯乙烯(PS)泡沫材料，位居第三位。目前，几乎所有已知的泡沫塑料的成型技术方法，皆适用于成型聚氯乙烯泡沫塑料。但是，由于PVC的耐冲击性能差、耐热变形性及热稳定性不佳，不可以在较高的温度下使用，在很大程度上限制了 PVC泡沫塑料的应用范围。因此，制备高耐热性高性能的PVC泡沫塑料成为现如今泡沫塑料研究领域的一大热点。N-苯基马来酰亚胺(PhMI)-甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯腈(AN)三元共聚物是80年代后期发展起来的一类新型材料，与传统的高分子耐热改性剂相比，单体组分中甲基丙烯酸甲酯与N-苯基马来酰亚胺具有很好的相容性，且PMMA本身玻璃化温度较高，引入的N-苯基马来酰亚胺分子链中存在的酰亚胺平面五元环刚性结构(如图1所示)，嵌入高分子链中将完全阻止侧链绕主链旋转，使分子链同时具有很好的耐热性、刚性、尺寸稳定性和韧性。同时，它们与各种树脂相容性好、无毒且热稳定性好。PVC树脂的分子主链上含有极性基团，与N-苯基马来酰亚胺(PhMI)-甲基丙烯酸甲酯(MMA)-丙烯腈(AN)三元共聚物有一定的相容性，而且酰亚胺平面五元环上的羰基与PVC上的a -H有形成特殊相互作用(氢键)的能力，促进了相容性，因此在提高PVC泡沫塑料制品的玻璃化转变温度和热变形温度的同时，也可改善加工和抗冲击性能。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高性能硬质PVC泡沫塑料及其制备方法，提供一种可以在较高温度下使用的耐水耐油的硬质PVC泡沫塑料。技术方案一种高性能硬质PVC泡沫塑料，其特征在于:原料组份为聚氯乙烯100份、硬脂酸盐10份、发泡剂23份、活性碳酸钙5份和PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂5 30份；所述份为质量份。所述聚氯乙烯是乳液法合成聚氯乙烯EPVC和悬浮法合成聚氯乙烯SPVC的共混物，其比例为EPVC: SPVC=3 4:1。所述PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂组份的质量百分比为:N_苯基马来酰亚胺20 30%、甲基丙烯酸甲酯50 60%、丙烯腈10 30%、水溶性引发剂I 2.5%和乳化剂2 3.5% ;采用种子乳液聚合法制备的乳液形式。所述水溶性引发剂选用无机过氧化物、水溶性氧化还原体系弓I发剂或水溶性偶氮引发剂。所述无机过氧化物类引发剂为过硫酸盐类:过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。一种制备所述高性能硬质PVC泡沫塑料的方法，其特征在于步骤如下:步骤1:将聚氯乙烯100份、硬脂酸盐10份、发泡剂23份、活性碳酸钙5份和PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂5 30份放入到容器中混合；步骤2:采用高速剪切分散乳化机分散混合物5min 8min ；步骤3:将模具预热到120°C 130°C，取混合料加入到模具中，保温I 2min ；步骤4:保温结束后，升温加压到160°C 170°C、8 12MPa，并保温保压10 20min ；步骤5:经冷却至室温后开模，得到预发泡体；步骤6:将预发泡体在烘箱中在温度为80°C 100°C中进行第二次发泡，时间为10 40min，得到孔径均匀的PhM1-MMA-AN/PVC泡沫塑料制品。有益效果本发明提出的一种高性能硬质PVC泡沫塑料及其制备方法，基材中使用的是乳液法合成聚氯乙烯(EPVC)和悬浮法合成聚氯乙烯(SPVC)的共混料，并且采用种子乳液法合成的N-苯基马来酰亚胺-甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈(PhM1-MMA-AN)三元共聚物的高分子耐热改性剂，饥饿式分批投料。最终制备的PVC泡沫塑料制品成型性能好，泡孔细小、均匀、致密，并且耐热性好，力学性能高，吸水、吸油率低；所述高分子耐热改性剂的性能好，与PVC相容性好，同时，合成材料都是常用材料，容易获得，成本低廉。`
图1:N_苯基马来酰亚胺
具体实施例方式现结合实施例对本发明作进一步描述:本实施例中:聚氯乙烯是乳液法合成聚氯乙烯(EPVC)和悬浮法合成聚氯乙烯(SPVC)的共混物；PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂中的水溶性引发剂选用的是过硫酸铵或者过硫酸钾，且采用种子乳液聚合法制备，利用饥饿式加料方式分批投料，最终直接以乳液形式使用，无需经过凝聚、分离、洗涤等工序。实施例1一种高性能硬质PVC泡沫塑料，其原料组成及质量份分别为:聚氯乙烯100份(EPVC:SPVC=3:1);硬脂酸盐10份；发泡剂23份；活性碳酸钙5份；PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂5份。其中，所述PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂的重量百分比为:N_苯基马来酰亚胺25% ；甲基丙烯酸甲酯55% ;丙烯腈20% ;水溶性引发剂1.5% ;乳化剂2.5%。实施例2—种高性能硬质PVC泡沫塑料，其原料组成及质量份分别为:聚氯乙烯100份(EPVC:SPVC=3:1);硬脂酸盐10份；发泡剂23份；活性碳酸钙5份；PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂15份。其中，
所述PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂的重量百分比为:N_苯基马来酰亚胺20% ；甲基丙烯酸甲酯60% ;丙烯腈20% ;水溶性引发剂2% ;乳化剂2.5%。制备步骤如下:步骤1:将聚氯乙烯100份、硬脂酸盐10份、发泡剂23份、活性碳酸钙5份和PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂15份放入到容器中混合； 步骤2:采用高速剪切分散乳化机分散混合物5min 8min ；步骤3:将模具预热到120°C 130°C，取混合料加入到模具中，保温I 2min ；步骤4:保温结束后，升温加压到160°C 170°C、8 12MPa，并保温保压10 20min ；步骤5:经冷却至室温后开模，得到预发泡体；步骤6:将预发泡体在烘箱中在温度为80°C 100°C中进行第二次发泡，时间为10 40min，得到孔径均匀的PhM1-MMA-AN/PVC泡沫塑料制品。实施例3—种高性能硬质PVC泡沫塑料，其原料组成及质量份分别为:聚氯乙烯100份(EPVC:SPVC=3:1);硬脂酸盐10份；发泡剂23份；活性碳酸钙5份；PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂20份。其中，所述PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂的重量百分比为:N_苯基马来酰亚胺25% ；甲基丙烯酸甲酯55% ;丙烯腈20% ;水溶性引发剂1.5% ;乳化剂2.5%。
制备步骤如下:步骤1:将聚氯乙烯100份、硬脂酸盐10份、发泡剂23份、活性碳酸钙5份和PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂20份放入到容器中混合；步骤2:采用高速剪切分散乳化机分散混合物5min 8min ；步骤3:将模具预热到120°C 130°C，取混合料加入到模具中，保温I 2min ；步骤4:保温结束后，升温加压到160°C 170°C、8 12MPa，并保温保压10 20min ；步骤5:经冷却至室温后开模，得到预发泡体；步骤6:将预发泡体在烘箱中在温度为80°C 100°C中进行第二次发泡，时间为10 40min，得到孔径均匀的PhM1-MMA-AN/PVC泡沫塑料制品。实施例4一种高性能硬质PVC泡沫塑料，其原料组成及质量份分别为:聚氯乙烯100份(EPVC:SPVC=3:1);硬脂酸盐10份；发泡剂23份；活性碳酸钙5份；PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂30份。其中，所述PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂的重量百分比为:N_苯基马来酰亚胺20% ；甲基丙烯酸甲酯60% ;丙烯腈20% ;水溶性引发剂2% ;乳化剂2.5%。制备步骤如下:步骤1:将聚氯乙烯100份、硬脂酸盐10份、发泡剂23份、活性碳酸钙5份和PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂30份放入到容器中混合；步骤2:采用高速剪切分散乳化机分散混合物5min 8min ；步骤3:将模具预热到120°C 130°C，取混合料加入到模具中，保温I 2min ；
步骤4:保温结束后，升温加压到160°C 170°C、8 12MPa，并保温保压10 20min ；步骤5:经冷却至室温后开模，得到预发泡体；步骤6:将预发泡体在烘箱中在温度为80°C 100°C中进行第二次发泡，时间为10 40min，得到孔径均匀的PhM1-MMA-AN/PVC泡沫塑料制品。
权利要求
1.一种高性能硬质PVC泡沫塑料，其特征在于:原料组份为聚氯乙烯100份、硬脂酸盐10份、发泡剂23份、活性碳酸钙5份和PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂5 30份；所述份为质量份。
2.根据权利要求1所述高性能硬质PVC泡沫塑料，其特征在于:所述聚氯乙烯是乳液法合成聚氯乙烯EPVC和悬浮法合成聚氯乙烯SPVC的共混物，其比例为EPVC:SPVC=3 4:1。
3.根据权利要求1所述高性能硬质PVC泡沫塑料，其特征在于:所述PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂组份的质量百分比为:N-苯基马来酰亚胺20 30%、甲基丙烯酸甲酯50 60%、丙烯腈10 30%、水溶性引发剂I 2.5%和乳化剂2 3.5% ;采用种子乳液聚合法制备的乳液形式。
4.根据权利要求3所述高性能硬质PVC泡沫塑料，其特征在于:所述水溶性引发剂选用无机过氧化物、水溶性氧化还原体系引发剂或水溶性偶氮弓I发剂。
5.根据权利要求4所述高性能硬质PVC泡沫塑料，其特征在于:所述无机过氧化物类弓I发剂为过硫酸盐类:过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵。
6.一种制备权利要求1 5任一项所述高性能硬质PVC泡沫塑料的方法，其特征在于步骤如下: 步骤1:将聚氯乙烯100份、硬脂酸盐10份、发泡剂23份、活性碳酸钙5份和PhM1-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂5 30份放入到容器中混合； 步骤2:采用高速剪切分散乳化机分散混合物5min 8min ； 步骤3:将模具预热到120°C 130°C，取混合料加入到模具中，保温I 2min ； 步骤4:保温结束后，升温加压`到160°C 170°C、8 12MPa，并保温保压10 20min ； 步骤5:经冷却至室温后开模，得到预发泡体； 步骤6:将预发泡体在烘箱中在温度为80°C 100°C中进行第二次发泡，时间为10 40min，得到孔径均匀的PhM1-MMA-AN/PVC泡沫塑料制品。
全文摘要
本发明涉及一种高性能硬质PVC泡沫塑料及其制备方法，技术特征在于聚氯乙烯100份；硬脂酸盐10份；发泡剂23份；活性碳酸钙5份；PhMI-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂5～30份。本发明提供的高性能硬质PVC泡沫塑料是将PVC、PhMI-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂、发泡剂和加工助剂等按配方计量后，搅拌均匀混合，采用两步法模压成型。其工艺性能好，并且耐热性好，力学性能高，吸水、吸油率低；所述PhMI-MMA-AN三元共聚物高分子耐热改性剂的性能优异，表现出单一较高的玻璃化转变温度，且与PVC相容性好。同时，合成材料都是传统材料，成本低廉。
文档编号C08K3/26GK103183883SQ201310088200
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者齐暑华, 马莉娜, 程博, 杨莎, 何栋 申请人:西北工业大学