专利名称：一种pvc/晶须硫酸钙复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及工业材料领域，具体地说，涉及一种PVC/晶须硫酸钙复合材料及其 制备方法。
背景技术：
聚氯乙烯及其共聚物因结构中存在烯丙基氯等不稳定基团，在加工过程和使用 中，在热和光的作用下，会发生因脱HCl而引起的降解反应，在大分子链中生成一系列 的共轭结构，当共轭结构的数目超过5个以上时，PVC会逐渐变成黄色、黑色，以至于 大分子链完全降解而失去使用功能。因此，在PVC的加工和使用过程中必须要加入热稳 定剂抑制PVC脱HCl的降解反应。热稳定剂的主要作用是在PVC加工和使用过程中， 抑制PVC降解。用于PVC的热稳定剂大多数是有机物，低毒环保型的有机热稳定剂不仅价格 高，而且在环境中代谢机理复杂，亟需开发无毒、环保和价格便宜的无机材料作为PVC 的热稳定剂，提高其加工稳定性和热稳定性。我国晶须硫酸钙的储量居世界首位，遍布全国28个省，有很大的开发空间。每 年还有大量从建材、医药及工业脱硫等许多领域废弃下来的废弃硫酸钙，不仅造成严重 的浪费，还会污染环境。以天然石膏及废石膏为原料，制备的晶须硫酸钙是一种环保、 价廉且补强效果好的填充材料，具有良好的力学性能、耐磨性和耐热性。根据文献报 道，晶须硫酸钙作为补强材料在高分子材料聚丙烯、聚乙烯、乙丙橡胶和环氧树脂中均 有应用，还可与石油浙青并用作为铺路材料，能显著改善石油浙青的性能，但晶须硫酸 钙在PVC中的应用还未见报道。
发明内容
本发明的目的首先在于提供一种PVC/晶须硫酸钙复合材料，该复合材料的组成 和重量比如下
PVC 100 份
增塑剂20 40份 热稳定剂2 4份 助稳定剂1 5份 硬脂酸1 3份 外润滑1 5份 晶须硫酸钙3 10份 其中优选的晶须硫酸钙为晶须硫酸钙A、晶须硫酸钙B和晶须硫酸钙C，其长径比 分别如下
A (6-7) X (10 20) μ m ；
B (4-6) X (30 50) μ m，用1%~5%的硅烷偶联剂改性过；C (10 16) X (50 90) μ m。其中增塑剂为DOP(邻苯二甲酸二辛酯)；其中热稳定剂为Ca/Zn复合热稳定 剂或有机锡热稳定剂；其中助稳定剂为环氧大豆油；其中外润滑剂为Gos (高分子复合 酯)。其中PVC购自哈尔滨华尔化工有限公司；晶须硫酸钙和其他试剂均为市售产品O本发明还提供了制备上述复合材料的方法，将上述各材料在密炼机中充分混 炼，混炼温度为90 120°C，混炼时间5 15min，然后将混炼料投入挤出机，挤出后，造 粒即得到晶须硫酸钙/PVC复合材料。其中挤出机三段温度和机头温度分别控制170°C、 175°C、180°C 和 180°C。本发明制备的复合材料热稳定性好、环保、力学性能比较优良，适合应用于建 材、儿童玩具等日用品、塑料薄膜等PVC环保制品。本发明的优点
(1)晶须硫酸钙是一种环保型的补强材料，自然界中储量丰富，研究表明，我国石 膏储量居世界首位，遍布全国28个省区。随着环保要求日益加强，作为工业除尘的石膏 用量日益增加，废弃的石膏如不重新回收使用，会造成环境二次污染。晶须硫酸钙可通 过废弃石膏的再加工获得，从而减轻了环境污染，实现资源再利用。(2)与碳酸钙等传统补强材料相比，此复合材料的热稳定性和力学性能更好， 在100份PVC中添加同样份数的碳酸钙，晶须硫酸钙/PVC复合材料的拉伸强度比碳酸 钙/PVC复合材料的拉伸强度高3 5Mpa，热稳定时间长20min左右(200°C)。与热 稳定性优异的无机热稳定剂水滑石相比，晶须硫酸钙对PVC也有一定的热稳定作用，且 力学性能好于水滑石。
具体实施例方式实施例1
按如下配比制备43.9kgPVC混合料， PVC 30kg DOP 9kg
Ca/Zn复合热稳定齐[J 0.9kg
环氧大豆油Ikg 硬脂酸0.3kg Gos 0.3kg 晶须硫酸钙A: 1.5kg 实施过程将上述原材料在密炼机中充分混炼，混炼温度为120°C，混炼时间 15min,然后将混炼料投入挤出机，挤出后，造粒即得到晶须硫酸钙/PVC复合材料。挤 出机三段温度和机头温度分别控制170°C、175°C、180°C和180°C。得到的复合材料的产品性能拉伸强度为19MPa，断裂伸长率为450%，热变形 <0.4mm(190°C )，热稳定时间为160min (刚果红法，测试温度为200士2°C )，密度为 1.32g/cm3。
实施例2:
按如下配比制备44.5kgPVC混合料。PVC: 30kg DOP: 9kg
Ca/Zn复合热稳定齐[J 0.9kg 环氧大豆油Ikg 硬脂酸0.3kg Gos 0.3kg 晶须硫酸钙B 3kg
实施过程将上述原材料在密炼机中充分混炼，混炼温度为120°C，混炼时间 15min,然后将混炼料投入挤出机，挤出后，造粒即得到晶须硫酸钙/PVC复合材料。挤 出机三段温度和机头温度分别控制170°C、175°C、180°C和180°C。得到的复合材料的产品性能拉伸强度为18MPa，断裂伸长率为420%，热变形 <0.4mm(170°C )，热稳定时间为138min (刚果红法，测试温度为200士2°C )，密度为 1.32g/cm3。实施例3:
按如下配比制备44.5kgPVC混合料。PVC 30kg DOP 9kg
Ca/Zn复合热稳定齐[J 0.9kg 环氧大豆油Ikg 硬脂酸0.3kg Gos 0.3kg 晶须硫酸钙A: 3kg
实施过程将上述原材料在密炼机中充分混炼，混炼温度为120°C，混炼时间 15min,然后将混炼料投入挤出机，挤出后，造粒即得到晶须硫酸钙/PVC复合材料。挤 出机三段温度和机头温度分别控制170°C、175°C、180°C和180°C。得到的复合材料的产品性能拉伸强度为21MPa，断裂伸长率为320%，热变形 <0.4mm(190°C )，热稳定时间为181min (刚果红法，测试温度为200士2°C )，密度为 1.32g/cm3。实施例4
按如下配比制备44.2kgPVC混合料。PVC 30kg DOP 9kg
有机锡热稳定剂0.6kg 环氧大豆油Ikg 硬脂酸0.3kg Gos 0.3kg 晶须硫酸钙C 3kg实施过程将上述原材料在密炼机中充分混炼，混炼温度为120°C，混炼时间 15min,然后将混炼料投入挤出机，挤出后，造粒即得到晶须硫酸钙/PVC复合材料。挤 出机三段温度和机头温度分别控制170°C、175°C、180°C和180°C。得到的复合材料的产品性能拉伸强度为23MPa，断裂伸长率为571%，热变形 <0.4mm(190°C )，热稳定时间为131min (刚果红法，测试温度为200士2°C )，密度为 1.35g/cm3。实施例5
按如下配比制备43.9kgPVC混合料。PVC 30kg DOP 9kg
Ca/Zn复合热稳定齐[J 0.9kg 环氧大豆油Ikg 硬脂酸0.3kg Gos 0.3kg 碳酸钙C: 1.5kg
实施过程将上述原材料在密炼机中充分混炼，混炼温度为120°C，混炼时间 15min,然后将混炼料投入挤出机，挤出后，造粒即得到晶须硫酸钙/PVC复合材料。挤 出机三段温度和机头温度分别控制170°C、175°C、180°C和180°C。得到的复合材料的产品性能拉伸强度为15MPa，断裂伸长率为250%，热变 形<0.4mm(190°C )，热稳定时间为97min (刚果红法，测试温度为200士2°C )，密度为 1.35g/cm3。与实施例1相比，在100份PVC中同样加入5份碳酸钙，晶须硫酸钙的热稳定 性和力学性能均好于通用补强剂碳酸钙。
权利要求
1. 一种PVC/晶须硫酸钙复合材料，其特征在于该复合材料的组成和重量比如下PVC 100 份增塑剂20 40份热稳定剂2-4份助稳定剂1-5份硬脂酸1-3份外润滑1-5份须硫酸钙3-10 份。
2.根据权利要求1所述的PVC/晶须硫酸钙复合材料，其特征在于所述的晶须硫酸钙 为晶须硫酸钙A、晶须硫酸钙B或晶须硫酸钙C，其长径比分别如下A (6-7) X (10 20) μ m ；B (4-6) X (30 50) μ m，用1%~5%的硅烷偶联剂改性过； C (10 16) X (50 90) μιη ；其中所述的增塑剂为DOP;热稳定剂为Ca/Zn复合热稳定剂或有机锡热稳定剂；助 稳定剂为环氧大豆油；外润滑剂为Gos。
3.一种制备权利要求1或2任一项所述的PVC/晶须硫酸钙复合材料的方法，其特征 在于该方法为各材料在密炼机中充分混炼，混炼温度为90 120°C，混炼时间5 15min， 然后将混炼料投入挤出机，挤出后，造粒即得到晶须硫酸钙/PVC复合材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于挤出机三段温度和机头温度分别为 170°C、175°C、180°C 和 180°C。
全文摘要
本发明公开了一种PVC/晶须硫酸钙复合材料及其制备方法。该PVC/晶须硫酸钙复合材料由PVC、增塑剂、热稳定剂、助稳定剂、硬脂酸、外润滑和晶须硫酸钙组成。该符合材料具有力学性能好、热稳定性好的特点。
文档编号C08K5/1515GK102010552SQ20101056355
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者侯诚来, 张书华, 方波, 李强, 李青凤, 王燮, 龚欣雨 申请人:上海工程技术大学