本发明涉及高分子改性领域，特别涉及一种高gwit耐候阻燃pvc/san合金材料及其制备方法。
背景技术：
目前我们使用的阻燃abs材料由于abs中含有丁二烯双键，容易受到紫外线照射而引发材料降解，材料的黄变较大，力学性能保持率也比较低，材料使用寿命受到影响。同时随着国外对家用电器产品的要求增加，对于材料的阻燃性及灼热丝起燃温度（gwit）的要求越来越高。普通的阻燃abs的gwit温度无法达到750度，阻燃abs的耐候性差、gwit温度低这两个因素限制了材料的使用，市场上有使用pvc/abs合金替代普通阻燃abs材料。但是pvc/abs合金材料中由于abs双键的存在，仍然存在发黄的问题。因此，我们开发了pvc/san合金材料，材料的耐候性能得到很大的改善，但是由于san的韧性较差，单独的pvc/san材料的冲击强度较低，需要对整个体系进行增韧。因此需要选择对pvc及san相容性都很好的抗冲改性剂进行增韧，同时增韧剂的耐候性能也需要保证；由于pvc为热敏性塑料，材料容易降解，需要考虑材料的热稳定性及改善材料的熔融流动性能，保证材料的后期加工成型落。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种高gwit耐候阻燃pvc/san合金材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：一种高gwit耐候阻燃pvc/san合金材料，其按质量百分比计由如下原料组分组成：
pvc树脂60~70%；
san树脂15~30%；
mbs抗冲改性剂3~10%；
热稳定剂1.5~3%；
增塑剂1~2.5%；
润滑剂0.8~2%；
抗氧剂0.2~0.6%；
紫外线吸收剂0.5~1.5%；
阻燃协效母粒3~10%。
作为上述方案的进一步改进，所述阻燃协效母粒按质量百分比计由如下原料组分组成：
san树脂15~25%；
cpe树脂10~20%；
三氧化二锑10~20%；
纳米蒙脱土30~40%；
其它助剂10~20%。
具体地，本发明以san树脂作为阻燃协效母粒的载体树脂、以cpe树脂和三氧化二锑作为主体阻燃剂，同时利用纳米蒙脱土的层状结构，有效改善了pvc/san合金材料的耐灼热丝性能，提高了合金材料的gwit温度。且cpe树脂的加入也能有效地改善合金材料中pvc树脂与san树脂之间的相容性，本发明中优选氯含量为32%的cpe树脂。
作为上述方案的进一步改进，所述其它助剂选自氢氧化镁、聚乙烯蜡和磷酸三苯酯中的至少一种，其有效地提高了阻燃协效母粒与pvc树脂和san树脂的相容性。再进一步地，所述纳米蒙脱土为经硅烷偶联剂和有机季铵盐进行表面处理过的纳米蒙脱土，经过表面处理后纳米蒙脱土与pvc树脂间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强纳米蒙脱土与pvc树脂之间粘合强度，提高了复合材料的综合性能。
作为上述方案的进一步改进，所述pvc树脂的聚合度为700，其可以使熔融流动性得到有效的提高，从而改善合金材料的加工成型性能。
作为上述方案的进一步改进，所述san树脂在220℃，10kg情况下熔融流动速率大于40g/10min，其有效地提高了合金材料的流动性及后加工性能，使其更易于应用在一些复杂结构的制品上。
作为上述方案的进一步改进，所述紫外线吸收剂由受阻胺类紫外线吸收剂、亚磷酸酯类紫外线吸收剂和辅助紫外线吸收剂复配而成，其中所述辅助紫外线吸收剂选自苯并三唑类、二苯甲酮类、乙酰苯胺类和三嗪类中的至少一种。紫外线吸收剂的加入可有效改善合金材料耐候性能，而本发明优选特定的复合的紫外线吸收剂，进一步提高了其在pvc/san合金材料中的有效性。
作为上述方案的进一步改进，所述热稳定剂选自钙锌复合稳定剂、有机锡稳定剂、硬脂酸钙稳定剂和稀土稳定剂中的至少一种。
作为上述方案的进一步改进，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸类抗氧剂和硫类抗氧剂中的至少一种。具体地，受阻酚类抗氧剂选自β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯，1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)-三酮，二缩三乙二醇双[β-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯，双（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯）钙，n,n-[3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰]六甲撑二胺和4,4'-硫代双（6-叔丁基-3-甲基苯酚）中的其中一种。亚磷酸类抗氧剂选自亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯或（2,4-二叔丁基酚）-4,4-联苯基二亚磷酸酯。硫类抗氧剂选自anoxsyn442、硫代二丙酸双月桂酯（dltp）和irganox1035中的其中一种。
作为上述方案的进一步改进，所述增塑剂选自环氧大豆油、环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯、环氧大豆油酸辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯和环氧脂肪酸甲酯中的至少一种。所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯、n,n-已撑双硬脂酰胺、甘油单酯酸值、酰胺蜡、丁基硬脂酸酯、硬脂酸锌和氧化聚乙烯蜡中的至少一种。
一种如上所述的高gwit耐候阻燃pvc/san合金材料的制备方法，其包括如下工艺：高速搅拌机预热升温至90℃，分别加入按原料配比称取的pvc树脂、热稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂及紫外线吸收剂，搅拌2min，后按原料配比分别加入san树脂、mbs抗冲改性剂和阻燃协效母粒，搅拌3min，将搅拌均匀后的混合料投入挤出机，经熔融共混、挤出造粒，得成品。
本发明的有益效果是：
（1）本发明采用pvc/san树脂体系，其材料中无容易发生光老化降解的双键，且进一步添加了特殊的阻燃协效母粒和紫外线吸收剂，在保证该合金材料具有良好的力学性能及后加工性能的基础上，大大提高了其耐候性和耐灼热丝性能，使得该合金材料的gwit温度可提高到850度，合金材料经过荧光紫外灯或冷凝800h光老化试验后表面无气泡、龟裂、粉化现象，力学性能保持率在80%以上。
（2）本发明的制备方法具有良好的操作性及可控性，有利于大规模工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
实施例1
一种阻燃协效母粒，其按质量百分比计由如下原料组分组成：san树脂15%、氯含量为32%的cpe树脂20%、三氧化二锑10%、纳米蒙脱土30%、氢氧化镁10%和磷酸三苯酯15%。
制备方法为：按原料配比称取各组分，使用搅拌机搅拌混合均匀，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为170℃，冷却，得实施例1阻燃协效母粒成品。
实施例2
一种阻燃协效母粒，其按质量百分比计由如下原料组分组成：san树脂25%、cpe树脂10%、三氧化二锑20%、经硅烷偶联剂和有机季铵盐进行表面处理过的纳米蒙脱土40%、聚乙烯蜡3%和磷酸三苯酯2%。其制备方法同实施例1，得实施例2阻燃协效母粒成品。
实施例3
一种阻燃协效母粒，其按质量百分比计由如下原料组分组成：san树脂20%、氯含量为32%的cpe树脂15%、三氧化二锑15%、经硅烷偶联剂和有机季铵盐进行表面处理过的纳米蒙脱土35%、聚乙烯蜡5%、磷酸三苯酯5%和氢氧化镁5%。其制备方法同实施例1，得实施例3阻燃协效母粒成品。
实施例4
一种高gwit耐候阻燃pvc/san合金材料，其按质量百分比计由如下原料组分组成：pvc树脂65%、san树脂21.8%、mbs抗冲改性剂5%、热稳定剂1.5%、增塑剂1.5%、润滑剂0.8%、抗氧剂0.4%、紫外线吸收剂1%和阻燃协效母粒3%。
其中pvc树脂的聚合度为700；san树脂在220℃，10kg情况下熔融流动速率大于40g/10min；紫外线吸收剂由受阻胺类紫外线吸收剂、亚磷酸酯类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂复配而成；热稳定剂为钙锌复合稳定剂、有机锡稳定剂和硬脂酸钙稳定剂复配；抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯；增塑剂为环氧大豆油、环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯和环氧大豆油酸辛酯复配。润滑剂为酰胺蜡、丁基硬脂酸酯、硬脂酸锌和氧化聚乙烯蜡复配。
制备方法：
高速搅拌机预热升温至90℃，分别加入按原料配比称取的pvc树脂、热稳定剂、增塑剂、润滑剂、抗氧剂及紫外线吸收剂，搅拌2min，后按原料配比分别加入san树脂、mbs抗冲改性剂和实施例3阻燃协效母粒成品，搅拌3min，将搅拌均匀后的混合料投入双螺杆挤出机，经熔融共混、挤出造粒，得成品。
实施例5
一种高gwit耐候阻燃pvc/san合金材料，其按质量百分比计由如下原料组分组成：pvc树脂65%、san树脂19.8%、mbs抗冲改性剂5%、热稳定剂1.5%、增塑剂1.5%、润滑剂0.8%、抗氧剂0.4%、紫外线吸收剂1%和阻燃协效母粒5%。
其中pvc树脂的聚合度为700；san树脂在220℃，10kg情况下熔融流动速率大于40g/10min；紫外线吸收剂由受阻胺类紫外线吸收剂、亚磷酸酯类紫外线吸收剂、乙酰苯胺类紫外线吸收剂和三嗪类紫外线吸收剂复配而成；热稳定剂为稀土稳定剂；抗氧剂为（2,4-二叔丁基酚）-4,4-联苯基二亚磷酸酯和硫代二丙酸双月桂酯复配；增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯和环氧脂肪酸甲酯复配。润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、n,n-已撑双硬脂酰胺和甘油单酯酸值复配。
制备方法同实施例4。
实施例6
一种高gwit耐候阻燃pvc/san合金材料，其按质量百分比计由如下原料组分组成：pvc树脂65%、san树脂17.8%、mbs抗冲改性剂5%、热稳定剂1.5%、增塑剂1.5%、润滑剂0.8%、抗氧剂0.4%、紫外线吸收剂1%和阻燃协效母粒7%。
其中pvc树脂的聚合度为700；san树脂在220℃，10kg情况下熔融流动速率大于40g/10min；紫外线吸收剂由受阻胺类紫外线吸收剂、亚磷酸酯类紫外线吸收剂和苯并三唑类紫外线吸收剂复配而成；热稳定剂为有机锡稳定剂和硬脂酸钙稳定剂复配；抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯和亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯复配；增塑剂为环氧大豆油酸辛酯。润滑剂为n,n-已撑双硬脂酰胺。
制备方法同实施例4。
实施例7
一种高gwit耐候阻燃pvc/san合金材料，其按质量百分比计由如下原料组分组成：pvc树脂65%、san树脂19.1%、mbs抗冲改性剂5%、热稳定剂1.5%、增塑剂1.5%、润滑剂0.8%、抗氧剂0.6%、紫外线吸收剂1.5%和阻燃协效母粒5%。
其中pvc树脂的聚合度为700；san树脂在220℃，10kg情况下熔融流动速率大于40g/10min；紫外线吸收剂由受阻胺类紫外线吸收剂、亚磷酸酯类紫外线吸收剂和三嗪类紫外线吸收剂复配而成；热稳定剂为有机锡稳定剂；抗氧剂为1,3,5-三（4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基）-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)-三酮和irganox1035复配；增塑剂为环氧大豆油、环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯和环氧大豆油酸辛酯复配。润滑剂为酰胺蜡、丁基硬脂酸酯、硬脂酸锌和氧化聚乙烯蜡复配。
制备方法同实施例4。
对比例
一种pvc/san合金材料，其按质量百分比计由如下原料组分组成：pvc树脂65%、san树脂25.6%、mbs抗冲改性剂5%、热稳定剂1.5%、增塑剂1.5%、润滑剂0.8%和抗氧剂0.6%。
其中pvc树脂的聚合度为700；san树脂在220℃，10kg情况下熔融流动速率大于40g/10min；热稳定剂为钙锌复合稳定剂、有机锡稳定剂和硬脂酸钙稳定剂复配；抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯；增塑剂为环氧大豆油、环己烷1，2-二甲酸二异壬基酯和环氧大豆油酸辛酯复配。润滑剂为酰胺蜡、丁基硬脂酸酯、硬脂酸锌和氧化聚乙烯蜡复配。
制备方法：
将按原料配比称取的各原料组分分别加入混料机中混合，搅拌均匀后的混合料投入双螺杆挤出机，经熔融共混、挤出造粒，得空白pvc/san合金材料对照样成品。
实施例8
将实施例4~7和对比例所制备得的成品进行综合性能测试，其测试结果如下表1所示。
由表1测试结果可得，对比例中没有添加阻燃协效母粒，合金材料的gwit温度值明显降低，只有750度，而在添加了阻燃协效母粒的情况下，随着阻燃协效母粒添加量的增加，pvc/san合金材料的gwit温度值也随着增加，最高可以增加到850度；另一方面，随着紫外线吸收剂的加入，合金材料在进行荧光紫外灯耐候测试实验后，其拉伸强度及冲击强度保持率都能够保持在80%以上，耐候实验后的色差都在5.0以下，而没有添加紫外线吸收剂的合金材料的保持率都在80%以下，且其耐候实验后的色差为10.4，耐候性能明显优于对比例。
因此，用本发明制备得的高gwit耐候阻燃pvc/san合金材料，能够在保证材料2.5mm阻燃性能达到5va，合金材料的gwit及耐候性都比阻燃abs材料优异，使得本发明制备得的合金材料在一些耐候性要求比较严格、灼热丝要求更高的室外制品可以推广应用。
上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。