专利名称：高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及氯化聚氯乙烯复合材料技术领域，具体是涉及一种以氯化聚氯乙烯为 基体的高韧耐热耐老化合金材料及其制备方法。
背景技术：
氯化聚氯乙烯树脂(简称CPVC)是由聚氯乙烯树脂(简称PVC)氯化改性制得， 含氯量一般为61% 73%。因此，在物理机械性能，特别是耐候性、耐蚀性、耐老化性、可溶 性、阻燃自熄性等方面均比PVC有较大的提高，是一种性能优良的新型材料；其主要应用于 表面涂覆和粘合剂，也可用于溶液纺丝等，这些方面的应用至今在某些领域仍然存在。近年 来，由CPVC制造的管材具有优异的特点，使得这种材料的应用范围逐渐扩大，并且CPVC材 料的力学性能和耐热性好，其在耐热管材方面的应用量也越来越大。但是，由于CPVC的抗 冲击性能差，为了提高其抗冲击强度，人们常采用CPVC与PVC共混或加入抗冲击改性剂的 方法来进行改善。常用的抗冲击改性剂有氯化聚乙烯、丙烯酸酯共聚物、聚烯烃弹性体Ρ0Ε、 丙烯腈_苯乙烯_ 丁二烯共聚物(简称ABS)、甲基丙烯酸甲酯_ 丁二烯_苯乙烯_共聚物 (简称MBS)等。从上述研究可以看出，加入上述改性剂后，CPVC的韧性明显提高，但遗憾 的是CPVC的耐热性能或者耐候性却随之大幅度下降，不能协调CPVC材料的耐热性、耐候性 与韧性的矛盾。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高韧耐热氯化聚氯乙烯合金材料。该 材料解决了现有技术在解决CPVC韧性的同时所带来的耐热性、耐老化性能下降的问题；其 维卡软化点可在104-119°c范围内变化，拉伸强度可达45-64MPa，缺口冲击强度可提高达 200%以上。本发明要解决的第二个技术问题是提供一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金 材料的制备方法。该制备方法简单，操作控制方面，生产效率高，生产成本低，应用范围广， 具有广阔的工业化和市场前景。为解决上述技术问题，本发明一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括 如下重量份数的原料氯化聚氯乙烯 100份；抗冲改性剂1-50份；热稳定剂1. 5-10份；润滑剂0. 1-10 份；PVC 加工助剂 0. 5-15 份；抗氧剂0.1-0. 5 份；填充剂0-40份。进一步改进的技术方案，本发明一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括如下重量份数的原料氯化聚氯乙烯抗冲改性剂热稳定剂
100 份； 5-20 份； 1. 5-7 份； 0. 5-4 份； 0. 5-3 份； 润滑剂PVC加工助剂抗氧剂
0. 1-0. 5 份； 3-20 份。 填充剂进一步地，所述氯化聚氯乙烯的聚合度为500 1500、氯含量为65% -73%。进一步地，所述抗冲改性剂是丙烯腈_苯乙烯_丙烯酸酯共聚物(简称ASA)或 丙烯腈-α甲基苯乙烯-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物；该抗冲改性剂与CPE、MBS等弹性体相 比具有良好的耐热性能；与ABS相比具有良好的耐光老化性能。进一步地，所述热稳定剂是铅盐基类热稳定剂、脂肪酸盐类热稳定剂、复合铅盐类 热稳定剂、稀土类热稳定剂、有机锡类热稳定剂中的一种、两种或两种以上的混合物。进一步地，所述润滑剂是石蜡、硬脂酸、硬脂酸酸、油酸、微晶蜡、聚乙烯蜡、氧化聚 乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸铅中的一种、两种或两种以上的混合物。优选地，选用 硬脂酸或者石蜡。进一步地，所述的PVC加工助剂是丙烯酸酯类的聚合物ACR-201、ACR_401或其混合物。进一步地，所述的抗氧剂是受阻酚类抗氧剂BHTU010或其混合物。进一步地，所述的填充剂为经过-10%偶联剂或硬脂酸、石蜡活化处理的碳酸 钙、滑石粉、氧化硅、沸石、硫酸钡、钛白粉、蒙脱土、云母、盐泥、赤泥。所说的偶联剂是硅烷 偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂或稀土偶联剂；所述偶联剂是硅烷偶 联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂或稀土偶联剂。为解决上述第二个技术方案，本发明一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料 的制备方法1)取下述重量份数的原料氯化聚氯乙烯100份；抗冲改性剂1-50份；热稳定剂 1. 5-10份；润滑剂0. 1-10份；PVC加工助剂0. 5-15份；抗氧剂0. 1-0. 5份；填充剂0_40份；2)将上述原料在90-110°C条件下混合均勻，并在该温度范围内保持5-60分钟；3)将上述混合均勻的上述原料放入冷混机中冷却至40_50°C，进入干燥料仓，制
得广品。进一步地，上述制备方法还包括如下步骤4)将干燥料仓中的混合原料用单螺杆或双螺杆挤出机造粒，制得产品。进一步地，所述挤出机的参数选择如下机身温度185-175 V，170-165 V， 165-155°C,150-145°C ；机头温度160-180°C ；主机转速20转/分；喂料转速30转/分。本发明具有如下有益效果1)本发明使用的抗冲改性剂使改性材料具有良好的刚性、韧性、光泽。与常用的 抗冲改性剂氯化聚乙烯相比，改性材料的强度、耐热性能显著提高；与MBS相比，本发明所 使用的耐热抗冲改性剂分子量上不含有双键，耐热性能、耐老化性能提高；与ABS相比，ASA树脂无双键结构，大大改善了其耐候性，克服了 ABS树脂长期露置室外其机械强度显著下 降，受日光的分解而使颜色变黄等缺点，耐老化性能提高；与聚烯烃弹性体POE相比，ASA与 CPVC的相容性好，合金材料的力学性能好。从而解决了现有技术在解决CPVC韧性的同时所 带来的耐热性、耐老化性能下降的问题。2)采用本发明制的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其维卡软化点可在 104-119°C范围内变化，拉伸强度可达45-64MPa，缺口冲击强度可提高达200%以上，加工 性能优于未改性的CPVC。3)本发明提供的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，实现了 CPVC产品的高 性能化，提高了 CPVC产品附加值，扩大了其应用范围，降低了 CPVC产品成本，具有良好的经 济和社会效益。4)本发明提供的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料制备方法简单，操作控制 方面，生产效率高，生产成本低，应用范围广，具有广阔的工业化和市场前景。
图1是CPVC的冲击断面SEM图片；图2是ASA添加量为6PHR时的本发明产品冲击断面SEM图片；图3是ASA添加量为8PHR时的本发明产品冲击断面SEM图片；图4是ASA添加量为15PHR时的本发明产品冲击断面SEM图片。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明本发明提出的技术方案。本发明提供了 一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，它采用的材料有氯化 聚氯乙烯、耐热抗冲改性剂、热稳定剂、润滑剂、加工助剂、抗氧剂、偶联剂。在上述技术方案中，所采用的氯化聚氯乙烯聚合度为500-1500，氯含量 65% -73%;耐热抗冲改性剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；热稳定剂是指能改善CPVC 热稳定性的助剂，其作用是在专用料生产过程中防止或抑制CPVC的降解，同时在制品的使 用过程中保持足够的热稳定性，延长使用寿命；所述的抗氧剂的作用是捕捉在PVC加工或 使用过程中因受热或受到紫外线的作用形成的自由基，保证材料使用的寿命；所述的加工 助剂为丙烯酸酯类树脂，该树脂能够促进CPVC的塑化且能保证塑化均勻；所述的润滑剂能 够保证降低材料的熔体粘度、防止物料在加工设备或模具上的粘附。实施例1将100份氯含量为67%，聚合度为1000的CPVC树脂、5份复合铅盐稳定剂、0. 4份 石蜡、0. 7份聚乙烯蜡、0. 8份氧化聚乙烯蜡、10份ASA、0. 5份受阻酚类抗氧剂BHT、5份钛酸 酯偶联处理碳酸钙、1份ACR-201，用高速搅拌机搅拌至110°C，保持15分钟，冷却至室温，用 双辊炼塑机在170°C温度下塑化5分钟，压片制成4mm板材，制成冲击、拉伸、维卡软化点测 试样条，测试结果见表1。表1高韧耐热耐老化CPVC合金性能对照 实施例2将100份氯含量为67%，聚合度为700的CPVC树脂、7份复合铅盐稳定剂、0. 4份 硬脂酸钙、0.7份聚乙烯蜡、0.8份氧化聚乙烯蜡、8份ASA、0. 2份受阻酚类抗氧剂1010、3份 硅烷酯偶联处理滑石粉、0. 5份ACR-401，用高速搅拌机搅拌至110°C，保持20分钟，冷却至 室温，用锥形双螺杆造粒后，再用注射机注射成冲击、拉伸、维卡软化点测试样条，测试结果 见表2。表2高韧耐热耐老化CPVC合金性能对照 实施例3将100份氯含量为67%，聚合度为1000的CPVC树脂、3份有机锡稳定剂、0. 7份 硬脂酸钙、0. 4份石蜡、0. 7份聚乙烯蜡、0. 8份氧化聚乙烯蜡、0. 4份硬酯酸单甘油酯、12份 ASA、0. 2份受阻酚类抗氧剂BHT、15份稀土偶联处理碳酸钙、1. 5份ACR-201，用高速搅拌机 搅拌至110°C，保持25分钟，冷却至室温，用双辊炼塑机在180°C温度下塑化5分钟，压片制 成4mm板材，制成冲击、拉伸、维卡软化点测试样条，测试结果见表3。表3高韧耐热耐老化CPVC合金性能对照 实施例4将100份氯含量为65%，聚合度为500的CPVC树脂、6份钙锌稳定剂、1. 2份聚乙 烯蜡、1. 0份氧化聚乙烯蜡、0. 4份硬酯酸单甘油酯、8份ASA、0. 3份BHT、6份硼酸酯偶联处 理碳酸钙、0. 7份加工助剂，用高速搅拌机搅拌至110°C，保持30分钟，冷却至室温，用锥形 双螺杆造粒后，再用注射机注射成冲击、拉伸、维卡软化点测试样条，测试结果见表4。
表4高韧耐热耐老化CPVC合金性能对照 实施例5将100份氯含量为67%，聚合度为1000的CPVC树脂、6. 8份钙锌稳定剂、0. 8份聚 乙烯蜡、1. 5份氧化聚乙烯蜡、0. 5份硬酯酸单甘油酯、20份ASA、0. 3份1010、15份硬脂酸活 化处理碳酸钙、0. 7份加工助剂，用高速搅拌机搅拌至110°C，保持10分钟，冷却至室温，用 锥形双螺杆造粒后，用双辊炼塑机在180°C温度下塑化5分钟，压片制成4mm板材，制成冲 击、拉伸、维卡软化点测试样条，测试结果见表5。表5高韧耐热耐老化CPVC合金性能 实施例6
一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括如下重量份数的原料
氯化聚氯乙烯100 份；
丙烯腈_ 丁二烯_丙烯酉堯酯共聚物 1份；
脂肪酸盐类热稳定剂1. 5 份；
硬脂酸铅0. 1 份；
ACR-2010. 5 份；
抗氧剂BHT0. 1 份；
所述氯化聚氯乙烯的聚合度为500、氯含量为65%。
上述一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料的制备方法包括如下步骤
1)将上述原料在90°C条件下混合均勻，并在该温度范围内保持5分钟；
P2)将上述混合均勻的上述原料放入冷混机中冷却至40°C，进入干燥料仓；制得产BFI ο
实施例7
一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括如下重量份数的原料
氯化聚氯乙烯100 份；
丙烯腈_ 丁二烯_丙烯酉堯酯共聚物50份；
稀土类热稳定剂10份；
硬脂酸铅10份；
ACR-40115份；
抗氧剂10100. 5 份；
硼酸酯偶联剂蒙脱土40份；所述氯化聚氯乙烯的聚合度为1500、氯含量为73%。上述一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料的制备方法，包括如下步骤1)将上述原料在100°C条件下混合均勻，并在该温度范围内保持30分钟；
2)将上述混合均勻的上述原料放入冷混机中冷却至50°C，进入干燥料仓；3)将干燥料仓中的混合原料用单螺杆挤出机造粒，制得产品；所述挤出机的参数 选择如下机身温度175°C，165°C，155°C，145°C ；机头温度180°C ；主机转速20转/分； 喂料转速30转/分。实施例8一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括如下重量份数的原料氯化聚氯乙烯100份；丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物 20份；有机锡类热稳定剂5份；硬脂酸锌5份；ACR-2017 份；抗氧剂BHT0.3 份；钛酸酯偶联剂处理硫酸钡20份。上述一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料的制备方法，包括如下步骤1)将上述原料在100°C条件下混合均勻，并在该温度范围内保持60分钟；2)将上述混合均勻的上述原料放入冷混机中冷却至45°C，进入干燥料仓，3)将干燥料仓中的混合原料用双螺杆挤出机造粒，制得产品；所述挤出机的参数 选择如下机身温度180°C，168°C，160°C，148°C ；机头温度170°C ；主机转速20转/分； 喂料转速30转/分。附图2-4是高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料合金冲击断面SEM图片，可以 看出加入耐热抗冲改性剂后，断面为韧性破坏，未加入抗冲改性剂的CPVC材料为脆性破 坏。其结构表明材料的韧性有大幅度的提高。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对 本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发 明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
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权利要求
高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其特征在于，包括如下重量份数的原料氯化聚氯乙烯 100份；抗冲改性剂1-50份；热稳定剂 1.5-10份；润滑剂0.1-10份；PVC加工助剂 0.5-15份；抗氧剂0.1-0.5份；填充剂0-40份。
2.根据权利要求1所述的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其特征在于，包括 如下重量份数的原料氯化聚氯乙烯 100份； 抗冲改性剂5-20份；热稳定剂1. 5-7份；润滑剂0. 5-4份；PVC加工助剂0. 5-3份；抗氧剂0. 1-0. 5份；填充剂3-20份。
3.根据权利要求1所述的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其特征在于所述 氯化聚氯乙烯的聚合度为500 1500、氯含量为65% -73%。
4.根据权利要求1所述的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其特征在于所述 抗冲改性剂是丙烯腈_苯乙烯_丙烯酸酯共聚物或丙烯腈_ α甲基苯乙烯-苯乙烯-丙烯 酸酯共聚物。
5.根据权利要求1所述的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其特征在于所述 热稳定剂是铅盐基类热稳定剂、复合铅盐类热稳定剂、脂肪酸盐类热稳定剂、稀土类热稳定 齐U、有机锡类热稳定剂中的一种、两种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其特征在于所述 润滑剂是石蜡、硬脂酸、硬脂酸酸、油酸、微晶蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂 酸锌和硬脂酸铅中的一种、两种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其特征在于所述 的PVC加工助剂是丙烯酸酯类的聚合物ACR-201、ACR-401或其混合物。
8.根据权利要求1所述的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其特征在于所述 的抗氧剂是受阻酚类抗氧剂BHTU010或其混合物。
9.根据权利要求1所述的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其特征在于所述 的填充剂为经过-10%偶联剂或硬脂酸、石蜡活化处理的碳酸钙、滑石粉、氧化硅、沸 石、硫酸钡、钛白粉、蒙脱土、云母、盐泥、赤泥；所述的偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、 铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂或稀土偶联剂。
10.如权利要求1所述的一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料的制备方法，其 特征在于1)取下述重量份数的原料氯化聚氯乙烯100份；耐热抗冲改性剂1-50份；热稳定剂·1. 5-10份；润滑剂0. 1-10份；PVC加工助剂0. 5-15份；抗氧剂0. 1-0. 5份；偶联剂0_40份；2)将上述原料在90-110°C条件下混合均勻，并在该温度范围内保持5-60分钟； 3)将上述混合均勻的上述原料放入冷混机中冷却至40-50°C，进入干燥料仓； 4)将干燥料仓中的混合原料用单螺杆或双螺杆挤出机造粒，制得产品；所述挤出机 的参数选择如下机身温度185-175 °C，170-165 °C，165-155 °C，150-145 °C ；机头温度 160-180°C ；主机转速20转/分；喂料转速30转/分。
全文摘要
本发明公开了一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括如下重量份数的原料氯化聚氯乙烯100份；抗冲改性剂1-50份；热稳定剂1.5-10份；润滑剂0.1-10份；PVC加工助剂0.5-15份；抗氧剂0.1-0.5份；填充剂0-40份。本发明解决了现有技术在改善CPVC韧性的同时所带来的耐热性、耐老化性能下降的问题；其维卡软化点可在104-119℃范围内变化，拉伸强度可达45-64MPa，缺口冲击强度可提高达200％以上。
文档编号C08L27/24GK101880429SQ20101024988
公开日2010年11月10日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者李艳, 滕谋勇, 王艳芳, 邓爱霞 申请人:聊城大学