环保钙锌稳定剂在大口径pvc管材上的应用及应用其制备的pvc管材的制作方法
【专利摘要】本发明涉及PVC管材【技术领域】，具体涉及环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用及应用其制备的PVC管材，应用上述环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，包括如下重量份的原料：PVC树脂100份、环保钙锌稳定剂3~6份、填充剂3~8份、MBS3~6份、CPE1~5份、润滑剂0.6~1.2份、钛白粉0.5~5.0份。本发明应用环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，内外表面光滑，管径可以达到630mm以上；且制备的PVC管材强度高、韧性强，机械物理性能符合CJ/T272-2008（给水用抗冲改性聚氯乙烯管材及管件标准）要求。
【专利说明】环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用及应用其制备的PVC管材
【技术领域】
[0001]本发明涉及PVC管材【技术领域】，具体涉及环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用及应用其制备的PVC管材。
【背景技术】
[0002]聚氯乙烯(PVC)、稳定剂、加工改性剂及无机材料等合理混配，能够生产出各种不同用途的聚氯乙烯塑料制品。PVC管材制备中的主要成分包括聚氯乙烯和稳定剂，其中，稳定剂的性能对PVC管材的加工影响较大。
[0003]PVC行业中公知的热稳定剂主要有铅盐类、金属皂类、有机锡类、稀土类和Ca/Zn类等稳定剂，但应用最多的热稳定剂是铅盐类和金属皂类。铅盐类稳定剂价格低廉，热稳定效果好，但其毒性大，严重危害人体健康并污染环境。有机锡类稳定剂热稳定性良好，毒性较小，它广泛应用于高透明度聚氯乙烯板材、片材、食品、医药包装中，但其价格昂贵，而且有些产品在毒性上要控制完全无毒环保，因而其应用也受到限制。[0004]随着社会对环保意识的提闻，以及对热稳定剂综合性能要求的提闻，热稳定剂的生产和消费向无毒、无污染、高透明度、耐热性良好和高效的方向发展。而无毒钙锌复合热稳定剂是世界公认的无毒、环保型热稳定剂，且具有价格低廉、润滑性良好等优点，具有极广阔的发展空间。
[0005]但现有的钙锌稳定剂不能应用于大口径PVC管材的生产，特别是管径为630mm以上的PVC管材，易使制得的管材表面粗糙，外观颜色发黄，导致产品不合格，因此，有必要研发一种可用于大口径PVC管材生产的环保钙锌稳定剂及其在大口径管材的应用中的生产配方和生产工艺。
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用，该环保钙锌稳定剂采用耐热性能高、耐候性能好的杂环有机化合物作为环保热稳定剂的核心材料，保证产品具有优良的初期着色和长期稳定性，以及优良的耐候性能。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种应用环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，该PVC管材内外表面光滑，管径可以达到630mm以上；且制备的PVC管材强度高、韧性强，机械物理性能符合CJ/T272-2008 (给水用抗冲改性聚氯乙烯管材及管件标准)要求。
[0008]本发明的目的通过下述技术方案实现:环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用，其用量为每100重量份PVC树脂添加3飞重量份环保钙锌稳定剂。
[0009]优选的，其用量为每100重量份PVC树脂添加4飞重量份环保钙锌稳定剂。
[0010]更为优选的，其用量为每100重量份PVC树脂添加4.5重量份环保钙锌稳定剂。
[0011]本发明的环保钙锌稳定剂采用“广东若天新材料科技有限公司”生产的型号为RT-800B2的产品。该产品具有如下特点:
1、采用耐热性能高、耐候性能好的杂环有机化合物作为环保热稳定剂的核心材料，保证产品具有优良的初期着色和长期稳定性，以及优良的耐候性能；
2、可与铅系、有机锡并用，不会产生交叉污染；
3、高效，用量少，性价比高；
4、耐热性优良,润滑性好；
5、具有优良的加工性能，能赋予制品表面光亮度；
6、由于少添加润滑剂，客户可根据管材的规格灵活调节滑剂，故通用性强。
[0012]该产品适用于不同管径的PVC管材，该产品经国际第三方检验符合EN71-3、欧盟RoHS、PAHs 多环芳烃(18 项)、Phthalates 邻苯二甲酸盐(18 种)、PF0S/PF0A、REACH-SVHC等国际最新环保标准。
[0013]本发明的另一目的通过下述技术方案实现:应用上述环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，包括如下重量份的原料:
PVC树脂100份
环保钙锌稳定剂3~6份
填充剂3、份
MBS3~6份
CPE1~5 份
润滑剂0.6^1.2份
钛白粉0.5~5.0份。
[0014]优选的，包括如下重量份的原料:
PVC树脂100份
环保钙锌稳定剂4飞份
填充剂4~7份
MBS3~5份
CPE2~4份
润滑剂0.8^1.0份
钛白粉1~3份。
[0015]更为优选的，包括如下重量份的原料:
PVC树脂100份
环保钙锌稳定剂4.5份
填充剂5份
MBS4 份
CPE3 份
润滑剂0.9份
钦白粉2份。
[0016]优选的，所述填充剂由碳酸钙2.5^5.5份和硫酸钙晶须0.5^2.5份组成。
[0017]碳酸钙被广泛用在填充聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、丙烯晴丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等树脂之中。添加碳酸钙对提高改善塑料制品某些性能以扩大其应用范围有一定作用，在塑料加工中它们可以减少树脂收缩率，改善流变态，控制粘度。还能起到以下作用:1、提高塑料制品尺寸的稳定性；2、提高塑料制品的硬度和刚性；3、改善塑料加工性能；4、提高塑料制品的耐热性；5、改进塑料的散光性；6、可使制品具有某些特殊性能如绝缘性、电镀性能、印刷性能；7、降低塑料制品成本。
[0018]硫酸钙晶须具有闻强度、闻|旲量、闻朝性、闻绝缘性、耐磨耗、耐闻温、耐酸喊、抗腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。集增强纤维和超细无机填料二者的优势于一体，可用于树脂、塑料、橡胶、涂料、油漆、造纸、浙青、摩擦和密封材料中作补强增韧剂或功能型填料；又可直接作为过滤材料、保温材料、耐火隔热材料、红外线反射材料和包覆电线的高绝缘材料。
[0019]本发明通过采用碳酸钙2.5^5.5份和硫酸钙晶须0.5^2.5份复配使用，能提高PVC管材的耐热性和耐候性。
[0020]优选的，所述MBS按重量百分比为甲基丙烯酸甲酯含量30%~40%、丁二烯含量20%~40%、苯乙烯含量30%~40%的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
[0021]甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)，具有典型的核-壳结构，由于其溶度参数与PVC相近，故两者的热力学相容性好，表现为PVC在室温或低温下具有很高的抗冲击强度。当PVC中加入的MBS树脂时，可使其制品的抗冲击强度提高，同时还可以改善制品的耐寒性和加工流动性。现今科技发达国家多以MBS为主导型抗冲击改性剂，主要应用于聚氯乙烯(PVC)及少量其他种类合成树脂所加工的塑料中，因MBS树脂兼有加工改性及增韧效能，故倍受重视。本发明对MBS中各种单体的含量范围进行了研究，通过实验证明，当MBS中甲基丙烯酸甲酯含量在30%~40%、丁二烯含量在20%~40%、苯乙烯含量在30%~40%时，得到PVC制品的抗冲击强度最高，耐热性好。
[0022]优选的，所述氯化聚乙烯为含氯量在35%的氯化聚乙烯。
[0023]氯化聚乙烯(CPE)是一种热塑性塑料的改性剂，具有良好的综合性能。在聚氯乙烯(PVC)树脂中添加适量的CPE，可降低树脂的熔融粘度、提高流动性、改善塑料的加工性能；还可以提高PVC的冲击强度、耐低温性能、耐侯性能、延长制品的使用寿命。CPE添加在钙塑材料中，不仅可以代替增塑剂DBP，还有助于碳酸钙与PVC树脂的均匀分散。优选的，所述氯化聚乙烯为含氯量35%的氯化聚乙烯。
[0024]本发明通过采用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物3飞份和氯化聚乙烯1-5份复配使用，可以使制得的PVC管材具有较好的冲击强度，还具有较好的耐热性和耐候性。
[0025]优选的，所述润滑剂由聚乙烯蜡0.55^1.05份和硬脂酸0.05、.15份组成。
[0026]聚乙烯蜡(PE蜡)，白色固体，密度为0.96、.98，熔点为100±5 °C，分子量为2000^5000,具有粘度低，软化点高，硬度好等性能，无毒，热稳定性好，高温挥发性低，对颜料的分散性，既有极优的外部润滑性，又有较强的内部润滑作用，可提高塑料加工的生产效率，在常温下抗湿性能好，耐化学药品能力强，电性能优良，可改善成品的外观。
[0027]硬脂酸为带有光泽的白色柔软小片，熔点为65±5°C，沸点为376.TC，相对密度为0.9408，具有很好的润滑性和较好的光、热稳定作用，广泛应用于PVC塑料管材、板材、型材、薄膜的制造。在塑料PVC管中，硬脂酸有助于防止加工过程中的“焦化”，在PVC薄膜加工中添加是一种有效的热稳定剂，同时可以防御暴置于硫化物中所引起的成品薄膜变色。[0028]聚乙烯蜡是外润滑剂，能降低PVC熔体与模具、机筒的摩擦；硬脂酸是内润滑剂，能降低PVC熔体的分子间摩擦；两种润滑剂复配使用可以使材料在加工过程中改善材料的流动性和制品的脱模性。本发明进一步对聚乙烯蜡和硬脂酸的使用配比进行了大量研究，研究表明，当聚乙烯蜡0.55^1.05份与硬脂酸0.05、.15份复配使用时，制得的PVC管材表面光亮度好和强度好。
[0029]钛白粉，主要成分为二氧化钛，在塑料中加入钛白粉，可以提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性，使塑料制品的物理化学性能得到改善，增强制品的机械强度，延长使用寿命。在PVC管材生产中添加钛白粉，能很好提高提高PVC管材的耐候性。
[0030]上述PVC管材的制备方法，包括如下步骤:
Cl)按组成原料的重量份称取上述原料，放入高速共混机中，在10(T14(TC温度下搅拌15~2511^11，待物料温度冷却至35~45°C时出料；
(2 )将搅拌冷却后的物料投入锥形双螺杆挤出机中挤出加工成型，物料从口模挤出后经过水槽冷却后，根据所需长度切断，得到所述的PVC管材。
[0031]优选的，所述锥形双螺杆挤出机的挤出螺杆转速为15~35r/min，加料螺杆转速为50(T600r/min，料筒一区温度为183~193 °C，料筒二区温度为178~188 °C，料筒三区温度为175~185°C，料筒四区温度为165~175°C，料筒五区温度为16(Tl70°C，合流芯温度为155~165°C，模头温度为175~185°C，口模温度为19(T200°C。
[0032]本发明的有益效果在于:本发明的环保钙锌稳定剂采用耐热性能高、耐候性能好的杂环有机化合物作为环保热稳定剂的核心材料，保证产品具有优良的初期着色和长期稳定性，以及优良的耐候性能；耐热性优良，润滑性好，性价比高；具有优良的加工性能，能赋予制品表面光亮度。
`[0033]本发明应用环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，内外表面光滑，管径可以达到630mm以上；且制备的PVC管材强度高、韧性强，机械物理性能符合CJ/T272-2008 (给水用抗冲改性聚氯乙烯管材及管件标准)要求。
[0034]本发明采用多种环保材料制得的PVC管材内外表面光滑，不含邻苯二甲酸盐，不含多环芳烃，不含游离酚，无硼化合物，环保优于欧盟ROHS、DEHP, ATBC等国际标准，可广泛应用于630mm以上的大口径PVC管材。
[0035]本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，可大规模工业化生产。
[0036]【具体实施方式】:
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
[0037]实施例1
环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用，其用量为每100重量份PVC树脂添加3重量份环保钙锌稳定剂。
[0038]应用上述环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，包括如下重量份的原料:
PVC树脂100份
环保钙锌稳定剂3份
填充剂3份MBS3 份
CPE1 份
润滑剂0.6份
钛白粉0.5份。
[0039]其中，所述填充剂由碳酸钙2.5份和硫酸钙晶须0.5份组成；所述MBS按重量百分比为甲基丙烯酸甲酯含量30%、丁二烯含量30%、苯乙烯含量40%的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；所述氯化聚乙烯为含氯量在35%的氯化聚乙烯；所述润滑剂由聚乙烯蜡0.55份和硬脂酸0.05份组成。
[0040]上述PVC管材的制备方法，包括如下步骤:
(O按组成原料的重量份称取上述原料，放入高速共混机中，在100°c温度下搅拌15min，待物料温度冷却至35°C时出料；
(2 )将搅拌冷却后的物料投入锥形双螺杆挤出机中挤出加工成型，物料从口模挤出后经过水槽冷却后，根据所需长度切断，得到所述的PVC管材；
其中，所述锥形双螺杆挤出机的挤出螺杆转速为15r/min，加料螺杆转速为500r/min，料筒一区温度为183°C，料筒二区温度为178°C，料筒三区温度为175°C，料筒四区温度为165°C，料筒五区温度为160°C，合流芯温度为155°C，模头温度为175°C，口模温度为190°C。
[0041]本实施例制得的PVC管材的机械物理性能如表1所示。
[0042]实施例2
环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用，其用量为每100重量份PVC树脂添加4重量份环保钙锌稳定剂。
[0043]应用上述环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，包括如下重量份的原料:
PVC树脂100份
环保钙锌稳定剂4份
填充剂4份
MBS3 份
CPE2 份
润滑剂0.8份
钛白粉1份。
[0044]其中，所述填充剂由碳酸钙3份和和硫酸钙晶须1份组成；所述MBS按重量百分比为甲基丙烯酸甲酯含量35%、丁二烯含量30%、苯乙烯含量35%的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；所述氯化聚乙烯为含氯量在35%的氯化聚乙烯；所述润滑剂由聚乙烯蜡0.75份和硬脂酸0.05份组成。
[0045]上述PVC管材的制备方法，包括如下步骤:
(O按组成原料的重量份称取上述原料，放入高速共混机中，在110°C温度下搅拌18min，待物料温度冷却至28°C时出料；
(2 )将搅拌冷却后的物料投入锥形双螺杆挤出机中挤出加工成型，物料从口模挤出后经过水槽冷却后，根据所需长度切断，得到所述的PVC管材；
其中，所述锥形双螺杆挤出机的挤出螺杆转速为20r/min，加料螺杆转速为520r/min，料筒一区温度为185°C，料筒二区温度为180°C，料筒三区温度为178°C，料筒四区温度为168°C，料筒五区温度为162°C，合流芯温度为158°C，模头温度为178°C，口模温度为192°C。
[0046]本实施例制得的PVC管材的机械物理性能如表1所示。
[0047]实施例3
环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用，其用量为每100重量份PVC树脂添加4.5重量份环保钙锌稳定剂。
[0048]应用上述环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，包括如下重量份的原料:
PVC树脂100份
环保钙锌稳定剂4.5份
填充剂5份
MBS4 份
CPE3 份
润滑剂0.9份
钦白粉2份。
[0049]其中，所述填充剂由碳酸钙3.5份和硫酸钙晶须1.5份组成；所述MBS按重量百分比为甲基丙烯酸甲酯含量35%、丁二烯含量30%、苯乙烯含量35%的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；所述氯`化聚乙烯为含氯量在35%的氯化聚乙烯；所述润滑剂由聚乙烯蜡0.8份和硬脂酸0.1份组成。
[0050]上述PVC管材的制备方法，包括如下步骤:
(O按组成原料的重量份称取上述原料，放入高速共混机中，在120°c温度下搅拌20min，待物料温度冷却至40°C时出料；
(2 )将搅拌冷却后的物料投入锥形双螺杆挤出机中挤出加工成型，物料从口模挤出后经过水槽冷却后，根据所需长度切断，得到所述的PVC管材；
其中，所述锥形双螺杆挤出机的挤出螺杆转速为25r/min，加料螺杆转速为550r/min，料筒一区温度为188°C，料筒二区温度为183°C，料筒三区温度为180°C，料筒四区温度为170°C，料筒五区温度为165°C，合流芯温度为160°C，模头温度为180°C，口模温度为195°C。
[0051]本实施例制得的PVC管材的机械物理性能如表1所示。
[0052]实施例4
环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用，其用量为每100重量份PVC树脂添加5重量份环保钙锌稳定剂。
[0053]应用上述环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，包括如下重量份的原料:
PVC树脂100份
环保钙锌稳定剂5份
填充剂7份
MBS5 份
CPE4 份
润滑剂1份
钦白粉3份。
[0054]其中，所述填充剂由碳酸钙5份和硫酸钙晶须2份组成；所述MBS按重量百分比为甲基丙烯酸甲酯含量40%、丁二烯含量20%、苯乙烯含量40%的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；所述氯化聚乙烯为含氯量在35%的氯化聚乙烯；所述润滑剂由聚乙烯蜡
0.9份和硬脂酸0.1份组成。
[0055]上述PVC管材的制备方法，包括如下步骤:
(O按组成原料的重量份称取上述原料，放入高速共混机中，在130°c温度下搅拌22min，待物料温度冷却至42°C时出料；
(2 )将搅拌冷却后的物料投入锥形双螺杆挤出机中挤出加工成型，物料从口模挤出后经过水槽冷却后，根据所需长度切断，得到所述的PVC管材；
其中，所述锥形双螺杆挤出机的挤出螺杆转速为30r/min，加料螺杆转速为580r/min，料筒一区温度为190°C，料筒二区温度为185°C，料筒三区温度为182°C，料筒四区温度为172°C，料筒五区温度为168°C，合流芯温度为162°C，模头温度为182°C，口模温度为198°C。
[0056]本实施例制得的PVC管材的机械物理性能如表1所示。
[0057]实施例5
环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用，其用量为每100重量份PVC树脂添加6重量份环保钙锌稳定剂。
[0058]应用上述环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，包括如下重量份的原料:
PVC树脂100份
环保钙锌稳定剂6份
填充剂8份
MBS6 份
CPE5 份
润滑剂1.2份
钛白粉5份。
[0059]其中，所述填充剂由碳酸钙5.5份和硫酸钙晶须2.5份组成；所述MBS按重量百分比为甲基丙烯酸甲酯含量30%、丁二烯含量40%、苯乙烯含量30%的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物；所述氯化聚乙烯为含氯量在35%的氯化聚乙烯；所述润滑剂由聚乙烯蜡1.05份和硬脂酸0.15份组成。
[0060]上述PVC管材的制备方法，包括如下步骤:
(O按组成原料的重量份称取上述原料，放入高速共混机中，在140°c温度下搅拌25min，待物料温度冷却至45°C时出料；
(2 )将搅拌冷却后的物料投入锥形双螺杆挤出机中挤出加工成型，物料从口模挤出后经过水槽冷却后，根据所需长度切断，得到所述的PVC管材；
其中，所述锥形双螺杆挤出机的挤出螺杆转速为35r/min，加料螺杆转速为600r/min，料筒一区温度为193°C，料筒二区温度为188°C，料筒三区温度为185°C，料筒四区温度为175°C，料筒五区温度为170°C，合流芯温度为165°C，模头温度为185°C，口模温度为200°C。
[0061]本实施例制得的PVC管材的机械物理性能如表1所示。
[0062]表1实施例1飞制得的PVC管材的机械物理性能
【权利要求】
1.环保钙锌稳定剂在大口径PVC管材上的应用，其特征在于:其用量为每100重量份PVC树脂添加3飞重量份环保钙锌稳定剂。
2.应用权利要求1所述的环保钙锌稳定剂制备的PVC管材，其特征在于:包括如下重量份的原料: PVC树脂100份 环保钙锌稳定剂3飞份 填充剂3、份 MBS3~6份 CPE1-5 份 润滑剂0.6^1.2份 钛白粉0.5~5.0份。
3.根据权利要求2所述的PVC管材，其特征在于:包括如下重量份的原料: PVC树脂100份 环保钙锌稳定剂4飞份 填充剂4~7份 MBS3~5份 CPE2~4份 润滑剂0.8^1.0份 钛白粉广3份。
4.根据权利要求2所述的PVC管材，其特征在于:包括如下重量份的原料: PVC树脂100份 环保钙锌稳定剂4.5份填充剂5份 MBS4 份 CPE3 份 润滑剂0.9份 钦白粉2份。
5.根据权利要求2所述的PVC管材，其特征在于:所述填充剂由碳酸钙2.5飞.5份和硫酸钙晶须0.5^2.5份组成。
6.根据权利要求2所述的PVC管材，其特征在于:所述MBS按重量百分比为甲基丙烯酸甲酯含量30%~40%、丁二烯含量20%~40%、苯乙烯含量30%~40%的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
7.根据权利要求2所述的PVC管材，其特征在于:所述氯化聚乙烯为含氯量在35%的氯化聚乙烯。
8.根据权利要求2所述的PVC管材，其特征在于:所述润滑剂由聚乙烯蜡0.55~1.05份和硬脂酸0.05、.15份组成。
9.如权利要求21任一项所述的PVC管材的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: (I)按组成原料的重量份称取上述原料，放入高速共混机中，在io(Ti4(rc温度下搅拌15~2511^11，待物料温度冷却至35~45°C时出料；(2 )将搅拌冷却后的物料投入锥形双螺杆挤出机中挤出加工成型，物料从口模挤出后经过水槽冷却后，根据所需长度切断，得到所述的PVC管材。
10.根据权利要求9所述的PVC管材的制备方法，其特征在于所述锥形双螺杆挤出机的挤出螺杆转速为15~35r/min，加料螺杆转速为50(T600r/min，料筒一区温度为183~193°C，料筒二区温度为178~188°C，料筒三区温度为175~185°C，料筒四区温度为165~175°C，料筒五区温度为16(Tl70°C，合流芯温度为155~165°C，模头温度为175~185°C，口模温度为190~200。。。`
【文档编号】C08L27/06GK103865194SQ201410070980
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】赖文华, 袁援卓 申请人:广东若天新材料科技有限公司