一种封闭门窗用环保耐腐蚀pvc型材及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子复合材料技术领域，特别是一种封闭门窗用环保耐腐蚀PVC型 材及其制备方法。
【背景技术】
[0002] PVC塑料异型材发展至今，已经是一个很成熟的产品，产品种类包括PVC塑料门窗 异型材、PVC外墙挂板、PVC合成树脂瓦和PVC护栏等户外制品。PVC塑料具有刚性好、强度 高、阻燃、电绝缘性好等优点，但是，因为PVC的耐热性耐腐蚀性能差，不可以在较高温度下 使用，在很大程度上影响了PVC异型材的应用。
[0003] 然而普通PVC门窗与建筑物外立面色彩匹配上不免有些单调，与单一的白色PVC 门窗相比，彩色PVC门窗满足了城镇建筑物多彩化发展的需要，其应用量正在迅速增加，而 且PVC材料中由于PVC树脂的分子结构总存在较不稳定的活泼C1，容易形成双键结构，使 得PVC树脂耐候性变差，在户外使用过程中容易受到太阳光中紫外线破坏而引起PVC树脂 发黄、发红等变色现象。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种封闭门窗用环保 耐腐蚀PVC型材及其制备方法。
[0005] 为了解决以上技术问题，本发明提供一种封闭门窗用环保耐腐蚀PVC型材，包括 PVC基材和耐热改性剂，PVC基材的含量为95. 5-96. 5%，耐热改性剂的含量为3. 5-4. 5% ; PVC基材按质量份数计包括： 聚氯乙稀树脂60份，氯化聚氯乙稀树脂31-33份，聚丙稀晴-丁二稀-苯乙稀11-14 份，PVC树脂：80-100份，ASA树脂：25-38份，氯化聚乙烯：9-15份，ACR:5-8份； 耐热改性剂各组分按质量份数计为：正硅酸乙脂28-35份；耐热颜填料35-50份；助剂 2-4份；二甲基甲酰胺13-18份；热固性酚醛树脂50份；苯乙烯10-30份；甲基丙烯酸甲酯 5份；N-苯基马来酰胺2-5份；引发剂1-2份；硅烷偶联剂，润滑剂：5-8份，稀土复合稳定 剂：2-5份，硅烷偶联剂与正硅酸乙脂的质量比为1:15 ; 稀土复合稳定剂按质量份数计包括以下组分： 混合氯化稀土 ：40-61份，硫酸锌：18-26份，氯化钙：16-20份，氯化钡：20-28份，氢氧 化钠：20-25份，硬脂酸：5-10份，色剂10-12份，其中： 稀土复合稳定剂制备方法为： .X:将混合氯化稀土和烧碱溶解，配成质量分数为45%和50%的溶液，硫酸锌、氯化钙和 氯化钡配制成2mol/L的溶液，澄清，备用； f.在500ml带搅拌的三口烧瓶中加蒸馏水200ml，开动搅拌，投入45%氯化稀土溶液 16. 7g、50%的烧碱溶液9. 05g、硫酸锌溶液3ml、氯化钙溶液4. 5ml或氯化钡溶液6ml、硬脂 酸35g，升温至70-75°C，保温反应15-20min，将余下的烧碱溶液稀释后在20min内加完，继 续反应20-25min后结束，将最后的产物洗涤，过滤，干燥，粉碎即得到稀土复合稳定剂； 色剂为钛菁绿、立索宝红、11〇2或拜黄；增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体；填料 为碳酸钙；增塑剂为MBS树脂；润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡或硬脂酸钙； 耐热颜填料包括：纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且纳米二氧化硅、阻隔型功能 填料及错粉的质量比为1. 5:1:1 ; 阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分：空心玻璃微珠：2-6份，石墨：10-15份， 黑碳化硅：20-35份，细晶氧化铝：25-30份，二硫化钼：5-10份，氧化锌：1-5份，滑石粉：3-6 份； 助剂为按质量份数计包括以下组分：分散剂：1〇_15份，润湿剂：2-6份，固化剂20-50 份，消光剂：2-6份，成膜助剂：5-10份，增稠剂：5-10份，羟乙基纤维素：5-10份，pH调节剂： 1 一 5份，消泡剂：2-4份； 其中，分散剂为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的一种；成膜助剂为乙二醇乙 醚、乙二醇丁醚、乙二醇或丙二醇中的一种；消泡剂为有机硅、聚醚、有机硅氧烷或酰胺中的 一种或几种。
[0006] 技术效果：ASA树脂中不含碳碳双键，主链上氢的离解能为376KJ/mol，可抵抗波 长在300nm以上的光线，太阳光的波长基本上都在290nm以上，因而ASA树脂具有卓越的耐 候性；而另一方面PVC树脂主链上氢的离解能为298KJ/mol，可抵抗波长在364nm以上，其 耐候性不如ASA树脂，将ASA与PVC进行混合，增强了PVC材料的耐候性，延长了抗老化时 间； 本发明采用一次皂化法合成稀土复合稳定剂，为了使皂化反应彻底，同时避免生成钠 皂，烧碱分两个阶段加入，利用一次皂化法合成硬脂酸稀土和多种硬脂酸盐的工艺能够得 到一种稳定性良好的稀土复合稳定剂，即能够提高生产效率又能降低能耗； 色剂中选用Ti〇2可用来折射、屏蔽紫外线以提高PVC树脂的光稳定性，从而对PVC材 料及门窗表面的变色起到抑制或延缓的作用； 基材中使用氯化氯乙烯，并且采用热固性酚醛树脂合成的耐热改性剂，成型性能好，气 孔率低，并且耐热性好，耐酸性强；耐热改性剂的性能好，用量少，同时，合成材料都是常用 的材料，容易取得，成本低； 由于利用正硅酸乙酯制备耐高温涂料，该涂料在热固化后呈无机膜，随着温度的升高， 固化膜的附着力和硬度显著提高，附着力达1级，铅笔硬度大于6H，使涂料能耐更高的温 度，同时，二甲基甲酰胺与偶联剂的使用均能减少涂膜开裂倾向； 正硅酸乙酯能够大大降低涂层开裂倾向；在正硅酸乙酯中加入二甲基甲酰胺后，一方 面，溶胶在向凝胶转变过程中，二甲基甲酰胺通过氢键与水解中间体结合，抑制了水解中间 体Si(OC2H5) 4-x(OH)x和产物SixOy(OH)z的化学活性，降低溶胶水解、缩聚的反应速率， 促进了粒子之间的这种相互交联，形成有序的网络结构，改善了凝胶结构，同时又使凝胶质 点增大，介孔孔径和孔体积增大，导致干燥后凝胶收缩量变小，获得孔径大小分布均匀的凝 胶，从而溶剂蒸发时，凝胶内部应力均匀。
[0007]本发明进一步限定的技术方案是： 进一步的，前述的封闭门窗用环保耐腐蚀PVC型材，PVC基材的含量为96. 5%，耐热改性 剂的含量为3. 5%。
[0008] 前述的封闭门窗用环保耐腐蚀PVC型材，PVC基材的含量为96%，耐热改性剂的含 量为4%。
[0009] 本发明还设计了一种封闭门窗用环保耐腐蚀PVC型材的制备方法，具体步骤如 下： (1) 按质量份数称取聚氯乙烯树脂、氯化聚氯乙烯树脂、聚丙烯晴-丁二烯-苯乙烯、 PVC树脂、ASA树脂、氯化聚乙烯及ACR，并投入高搅机中搅拌升温至60-71 °C，搅拌速度为 350-450 转 /min，搅拌 18-25min; (2) 加入耐热改性剂，搅拌升温至90-105 °C，搅拌速度为500-600转/min，搅拌 l〇-15min，后投入低速混合冷却机中继续搅拌10_17min，搅拌速度为250-340转/min，搅拌 冷却至20-45 °C，出料待用； (2)将上述混合料静置8-15h后加入到型材挤出生产线的料斗中，通过锥形双螺杆挤 出机的喂料螺杆向锥形双螺杆挤出机的主机喂料，维持挤出温度为180-200°C，挤出压力为 19-22MPa，即完成型材的制备。
[0010] 前述的封闭门窗用环保耐腐蚀PVC型材制备方法，挤出机采用该SJSZ-55型锥 形异向双螺杆挤出机，主机真空为〇. 10-0. 15MPa，定型真空为0. 07-0. 09mpa，牵引速度为 L6-1. 9m/min〇
【具体实施方式】
[0011] 实施例1 本实施例提供的一种封闭门窗用环保耐腐蚀PVC型材，包括PVC基材和耐热改性剂，PVC基材的含量为96. 5%，耐热改性剂的含量为3. 5% ; PVC基材按质量份数计包括： 聚氯乙稀树脂60份，氯化聚氯乙稀树脂33份，聚丙稀晴-丁二稀-苯乙稀11份，PVC树脂：100份，ASA树脂：25份，氯化聚乙烯：15份，ACR:5份； 耐热改性剂各组分按质量份数计为：正硅酸乙脂35份；耐热颜填料35份；助剂4份； 二甲基甲酰胺13份；热固性酚醛树脂50份；苯乙烯30份；甲基丙烯酸甲酯5份；N-苯基马 来酰胺2份；引发剂2份；硅烷偶联剂，润滑剂：5份，稀土复合稳定剂：5份，硅烷偶联剂与 正硅酸乙脂的质量比为1:15; 稀土复合稳定剂按质量份数计包括以下组分： 混合氯化稀土 ：40份，硫酸锌：26份，氯化钙：16份，氯化钡：28份，氢氧化钠：20份，硬 脂酸：10份，色剂10份，其中： 稀土复合稳定剂制备方法为： X将混合氯化稀土和烧碱溶解，配成质量分数为45%和50%的溶液，硫酸锌、氯化钙和 氯化钡配制成2mol/L的溶液，澄清，备用； f:在500ml带搅拌的三口烧瓶中加蒸馏水200ml，开动搅拌，投入45%氯化稀土溶液 16. 7g、50%的烧碱溶液9. 05g、硫酸锌溶液3ml、氯化钙溶液4. 5ml或氯化钡溶液6ml、硬脂 酸35g，升温至75°C，保温反应15min，将余下的烧碱溶液稀释后在20min内加完，继续反应 25min后结束，将最后的产物洗涤，过滤，干燥，粉碎即得到稀土复合稳定剂； 色剂为钛菁绿、立索宝红、11〇2或拜黄；增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体；填料 为碳酸钙；增塑剂为MBS树脂；润滑剂为聚乙烯蜡、石蜡或硬脂酸钙； 耐热颜填料包括：纳米二氧化硅、阻隔型功能填料及铝粉且纳米二氧化硅、阻隔型功能 填料及错粉的质量比为1. 5:1:1 ; 阻隔型功能填料按质量份数计包括以下组分：空心玻璃微珠：2份，石墨：15份，黑碳 化硅：20份，细晶氧化铝：30份，二硫化钼：5份，氧化锌：5份，滑石粉：3份； 助剂为按质量份数计包括以下组分：分散剂：15份，润湿剂：2份，固化剂50份，消光 剂：2份，成膜助剂：10份，增稠剂：5份，羟乙基纤维素：10份，pH调节剂：1份，消泡剂：4 份； 其中，分散剂为三聚磷酸钠、四聚磷酸钠或六偏磷酸钠中的一种；成膜助剂为乙二醇乙 醚、乙二醇丁醚、乙二醇或丙二醇中的一种；消泡剂为有机硅、聚醚、有机硅氧烷或酰胺中的 一种或几种。
[0012] 本实施例中封闭门窗用环保耐腐蚀PVC型材的制备方法具体如下： (1) 按质量份数称取聚氯乙烯树脂、氯化聚氯乙烯树脂、聚丙烯晴-丁二烯-苯乙烯、 PVC树脂、ASA树脂、氯化聚乙烯及ACR，并投入高搅机中搅拌升温至60 °C，搅