本发明属于聚氯乙烯高分子材料领域，具体涉及一种高强度高韧性聚氯乙烯注塑组合物配方及其制备方法。
背景技术：
聚氯乙烯是一种极性非结晶性高聚物，具有能抗酸、碱腐蚀性、电绝缘性好、综合机械性能较好等优点，且价格低，使用广泛，但它对光、热稳定性差，易分解；抗冲击性能较差，受冲击易脆，如果用于生产pvc管件，强度低，易脆。因此，用户普通不愿使用pvc材质的压力管道，则是因为管件部位是弱点，易破脆。
中国专利cn104031332a一种新型高流动性硬质pvc材料及其制备方法。新型高流动性硬质pvc材料主要成分包括：聚氯乙烯树脂、固体润湿剂、热稳定剂、润滑剂、加工助剂等，新型高流动性硬质pvc材料的制备方法是：首先，将聚氯乙烯树脂、固体润湿剂等组份经高速搅拌混合，然后在双螺杆中挤出，再经造粒成型，即制得目标材料。该材料较原pvc材料具有更低的熔体粘度，更高的流动性能，终产品的力学性能也得到一定的改善，耐热性能得以保持，适宜于生产大型硬质pvc薄壁制品和复杂结构件；同时也能降低pvc的加工温度，缩短加工时间，减低能耗，提高效率。该专利降低了pvc的加工温度，缩短加工时间，提高效率，但力学性能并不高。
中国专利cn102286181a高流动性聚氯乙烯合金的配方及制备方法，此发明公开了一种高流动性聚氯乙烯合金的配方及制备方法，按重量份数计算，包括聚氯乙烯基料80～100份、增韧剂5～20份、无机填料1～20份以及tpu5～40份，通过加入tpu来改善聚氯乙烯合金的流动性，以获得适合注塑成型的聚氯乙烯合金，并且该聚氯乙烯合金的力学性能优异，能满足使用要求，使聚氯乙烯合金的应用范围得到扩展，而且本发明简单易行，生产效率高、成本低廉，使用效果理想，但该专利加工性能并不好。
中国专利cn103524919a一种蓄电池外壳用聚氯乙烯组合物及其制备方法，涉及一种注塑成型的耐热聚氯乙烯组合物及制备方法，该组合物适用于生产蓄电池外壳。该发明采用低聚合度的pvc树脂，结合特定的复合耐热抗冲改性剂、尺寸稳定剂、全酯抗冲改性剂生产出一种有较高维卡软化温度、冲击性能优越的聚氯乙烯组合物。采用特定组成的耐热抗冲改性剂配合尺寸稳定剂，改善了pvc树脂的耐热性能，使本发明组合物具有较高的维卡软化温度，采用全酯类抗冲改性剂，保证材料有较高的抗冲性能的同时避免降低抗光老化性能。该专利制品强度不高。
技术实现要素：
针对pvc在加工中存在的塑化慢、容易分解变色，产品强度低、低温易脆等问题，本发明提出一种高强高韧聚氯乙烯注塑组合物配方以及制备方法，解决存在的这些问题。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
一种高强高韧聚氯乙烯注塑组合物，由下列以重量份数计的组份组成：pvc树脂1：50～90份；pvc树脂2：5～20份；acr-g-vc树脂：5～40份；抗冲改性剂：3～10份；复合稳定剂：4～6份；内润滑剂：0.5～2份；外润滑剂：0.5～1.2份；填料：1～5份；增塑剂：1～3份；抗氧剂：0.1～1份。
优选，所述pvc树脂1为聚合度为700～800的pvc树脂。
优选，所述pvc树脂2为聚合度为1100～1400的pvc树脂。
优选，所述acr-g-vc树脂为以聚丙烯酸酯类纳米胶乳为种子，与氯乙烯单体聚合而成的树脂，聚合度为1000，与通用pvc树脂sg5型相当。
优选，一种高强高韧聚氯乙烯注塑组合物，由下列以重量份数计的组份组成：pvc树脂1(聚合度700)：65～85份；pvc树脂2(聚合度1300)：5～15份；acr-g-vc树脂(聚合度1000)：15～35份；抗冲改性剂：3～8份；复合稳定剂：3.5～5份；内润滑剂：0.6～1.2份；外润滑剂：0.6～1.2份；抗氧剂：0.2～0.6份；增塑剂：1～3份；填料：1～5份。
优选，一种高强高韧聚氯乙烯注塑组合物，由下列以重量份数计的组份组成：
pvc树脂1(聚合度700)：65～85份；pvc树脂2(聚合度1300)：10～15份；acr-g-vc树脂(聚合度1000)：10～25份；抗冲改性剂：3～8份；复合稳定剂：3.5～5份；内润滑剂：0.6～1.2份；外润滑剂：0.6～1.2份；抗氧剂：0.2～0.6份；增塑剂：1～3份；填料：1～5份。
优选，所述抗冲改性剂为eva(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、cpe(氯化聚乙烯)、epdm(三元乙丙橡胶)、sbr(丁苯橡胶)、mbs(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)、acr(聚丙烯酸酯类)、poe(乙烯-辛烯共聚物)、sbs(苯乙烯-丁二烯共聚物)、nbr(丁腈橡胶)中的一种或多种复合。
优选，复合稳定剂选自有机锡类、硬脂酸盐类、亚磷酸酯类稳定剂中的一种或多种复合。
优选，所述内润滑剂或外润滑剂分别选自硬脂酸盐类、脂肪酸酯类、褐煤酸脂类、液体石蜡、微晶石蜡、硬脂酸、硬脂醇、硬脂酸丁酯、甘油酯类润滑剂中的一种或几种复合。
优选，所述的抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂、受阻酚类抗氧剂中的一种或几种。
优选，所述的增塑剂选自柠檬酸酯类，具体选自柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯或乙酰柠檬酸三辛酯中的一种或几种复合。
优选，所述的填料选自碳酸钙、硫酸钡、硅酸钙、陶土、玻璃微珠中的一种或两种，粒径采用纳米级。
一种高强高韧聚氯乙烯注塑的制备方法，具体包括以下步骤：
将聚氯乙烯树脂1、聚氯乙烯树脂2、acr-g-vc树脂、抗冲改性剂、复合稳定剂、抗氧剂、增塑剂按照重量比例的配方称量后，放入高速混和机，混合至55℃-70℃，依次加入内润滑剂，混合至75℃～85℃，加入外润滑剂和填料，混合至105℃～120℃出料冷却，得到聚氯乙烯混和物；
将聚氯乙烯混和物加入锥形双螺杆挤出机，控制一区温度为140～175℃、二区温度为145～180℃、三区温度为150～185℃、四区温度为145～180℃，螺杆转速为25～45转/分钟、加料转速为15～30转/分钟的条件下熔融挤出、切粒，包装，得到聚氯乙烯注塑组合物。
有益效果
本发明在聚氯乙烯注塑组合物配方中加入pvc树脂1(聚合度700～800)、pvc树脂2(聚合度1100～1400)和acr-g-vc树脂，以及复合稳定剂、外润滑剂、内润滑剂、抗冲改性剂、增塑剂、抗氧剂、填料，此工艺加入的acr-g-vc树脂与pvc树脂1和pvc树脂2均为聚氯乙烯，性质相近，相容性好，加入与sg5聚合度相当的acr-g-vc树脂，利用该acr-g-vc树脂具有内增塑及抗冲性能优，在加工过程中塑化快，流动性能优，产品电耗低、设备利用率高；加入聚合度为1100～1400的聚氯乙烯树脂，主要利用较高分子量聚氯乙烯树脂力学性能优异，与acr-g-vc树脂优势互补，使此配方的产品具有塑化快、加工性能好、抗冲性能强、拉伸强度高、耐候性等优点。
本发明中加入柠檬酸酯类作增塑剂，是因为柠檬酸酯类与pvc具有良好的相容性，且增塑效率高、无毒、不易挥发、耐光，耐水，耐热、耐候性强等特点，尤其是它可在寒冷地区使用，可提高pvc热稳定性好而不变色，安全经久耐用；
本发明中加入的抗冲改性剂，均是与pvc相容性较好好，主要增强加工体系的流动性，减少注塑制品在加工中停留时间，以提高制品的热稳定性以及强度和韧性；
本发明中加入的热稳定剂和抗氧剂，主要解决用于注塑的pvc树脂分子量偏低、热稳定性差、易分解的缺点，提高制品热老化性能和耐低温性能；
综上所述，通过上述配方中相互作用影响，本发明提供的配方，与采用全部用普通sg8型pvc树脂的配方比较，塑化时间缩短20％以上，冲击强度提高10倍以上。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能加以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
对比例
对比例的pvc配方，其各种成分的重量配比如下：
本实施例的pvc树脂指聚合度为700的sg8型普通pvc树脂，加入量为100份。
本实施例的复合稳定剂选自有机锡类、硬脂酸盐类、亚磷酸酯类稳定剂中的一种或多种复合，复合稳定剂加入量为3.5份。
本实施例的润滑剂采用内、外润滑剂混和物，外润滑剂为微晶石蜡，内润滑剂为硬脂酸钙，微晶石蜡加入量为0.5份，硬脂酸钙加入量为0.5份。
本实施例的抗冲改性剂是acr树脂，加入量为7份。
本实施例的抗氧剂是亚磷酸酯，加入量为0.3份。
本实施例的增塑剂是柠檬酸三丁酯，加入量为2份。
本实施例的填料采用纳米级碳酸钙，加入量为5份。
生产工艺为：
其特征在于将将聚氯乙烯树脂、复合稳定剂、抗冲改性剂、增塑剂、抗氧剂按照重量比例的配方称量后，放入高速混和机，混合至60℃，依次加入内润滑剂，混合至80℃，加入外润滑剂和填料，混合至110℃出料冷却，得到聚氯乙烯混和物；将聚氯乙烯混和物加入锥形双螺杆挤出机，控制一区温度为155℃、二区温度为160℃、三区温度为165℃、四区温度为170℃，螺杆转速为40转/分钟、加料转速为25转/分钟的条件下熔融挤出、切粒，包装。得到聚氯乙烯注塑组合物。
实施例1
本实施例的高强高韧聚氯乙烯管材配方，其各种成分的重量配比如下：
本实施例的pvc树脂1指聚合度为700的sg8型普通pvc树脂，加入量为90份。
本实施例的pvc树脂2指聚合度为1300的pvc树脂，加入量为5份。
本实施例的acr-g-vc树脂指以聚丙烯酸酯类纳米胶乳为种子，与氯乙烯单体聚合而成的树脂。聚合度与通用pvc树脂sg5型(聚合度为1000)相当。加入量为5份。
本实施例的抗冲改性剂是mbs树脂，加入量为6份。
本实施例的复合稳定剂选自有机锡类、硬脂酸盐类、亚磷酸酯类稳定剂中的一种或多种复合，复合稳定剂加入量为3.5份。
本实施例的润滑剂采用内、外润滑剂混和物，外润滑剂为微晶石蜡，内润滑剂为硬脂酸钙。微晶石蜡加入量为0.6份，硬脂酸钙加入量为0.6份。
本实施例的抗氧剂是亚磷酸酯，加入量为0.3份。
本实施例的增塑剂是柠檬酸三丁酯，加入量为3份。
本实施例的填料采用纳米级碳酸钙，加入量为5份。
生产工艺为：
其特征在于将将聚氯乙烯树脂1、聚氯乙烯树脂2、acr-g-vc树脂、复合稳定剂、抗氧剂、抗冲改性剂、增塑剂按照重量比例的配方称量后，放入高速混和机，混合至60℃，依次加入内润滑剂，混合至85℃，加入外润滑剂和填料，混合至110℃出料冷却，得到聚氯乙烯混和物；将聚氯乙烯混和物加入锥形双螺杆挤出机，控制一区温度为155℃、二区温度为160℃、三区温度为165℃、四区温度为170℃，螺杆转速为40转/分钟、加料转速为25转/分钟的条件下熔融挤出、切粒，包装。得到聚氯乙烯注塑组合物。
实施例2
本实施例的高强高韧聚氯乙烯管材配方，其各种成分的重量配比如下：
本实施例的pvc树脂1指聚合度为700的sg8型pvc普通树脂，加入量为80份。
本实施例的pvc树脂2指聚合度为1300的pvc树脂，加入量为10份。
本实施例的acr-g-vc树脂指以聚丙烯酸酯类纳米胶乳为种子，与氯乙烯单体聚合而成的树脂。聚合度与通用pvc树脂sg5型(聚合度为1000)相当。加入量为10份。
本实施例的抗冲改性剂是mbs树脂，加入量为6份。
本实施例的复合稳定剂选自有机锡类、硬脂酸盐类、亚磷酸酯类稳定剂中的一种或多种复合。复合稳定剂加入量为3.5份。
本实施例的润滑剂采用内、外润滑剂混和物，外润滑剂为微晶石蜡，内润滑剂为硬脂酸钙，微晶石蜡加入量为0.6份，硬脂酸钙加入量为0.6份。
本实施例的抗氧剂是亚磷酸酯，加入量为0.3份。
本实施例的增塑剂是柠檬酸三丁酯，加入量为3份。
本实施例的填料采用纳米级碳酸钙，加入量为5份。
生产工艺为：
其特征在于将将聚氯乙烯树脂1、聚氯乙烯树脂2、acr-g-vc树脂、复合稳定剂、抗冲改性剂、抗氧剂、增塑剂按照重量比例的配方称量后，放入高速混和机，混合至60℃，依次加入内润滑剂，混合至80℃，加入外润滑剂和填料，混合至110℃出料冷却，得到聚氯乙烯混和物；将聚氯乙烯混和物加入锥形双螺杆挤出机，控制一区温度为155℃、二区温度为160℃、三区温度为165℃、四区温度为170℃，螺杆转速为40转/分钟、加料转速为25转/分钟的条件下熔融挤出、切粒，包装。得到聚氯乙烯注塑组合物。
实施例3
本实施例的高强高韧聚氯乙烯管材配方，其各种成分的重量配比如下：
本实施例的pvc树脂1指聚合度为700的sg8型pvc普通树脂，加入量为70份。
本实施例的pvc树脂2指聚合度为1300的sg8型pvc普通树脂，加入量为15份。
本实施例的acr-g-vc树脂指以聚丙烯酸酯类纳米胶乳为种子，与氯乙烯单体聚合而成的树脂。聚合度与通用pvc树脂sg5型(聚合度为1000)相当。加入量为15份。
本实施例的抗冲改性剂是mbs树脂，加入量为6份。
本实施例的复合稳定剂选自有机锡类、硬脂酸盐类、亚磷酸酯类稳定剂中的一种或多种复合，复合稳定剂加入量为4份。
本实施例的润滑剂采用内、外润滑剂混和物，外润滑剂为微晶石蜡，内润滑剂为硬脂酸钙。微晶石蜡加入量为0.7份，硬脂酸钙加入量为0.7份。
本实施例的抗氧剂是亚磷酸酯，加入量为0.3份。
本实施例的增塑剂是柠檬酸三丁酯，加入量为3份。
本实施例的填料采用纳米级碳酸钙。加入量为5份。
生产工艺为：
其特征在于将将聚氯乙烯树脂1、聚氯乙烯树脂2、acr-g-vc树脂、复合稳定剂、抗冲改性剂、抗氧剂、增塑剂按照重量比例的配方称量后，放入高速混和机，混合至60℃，依次加入内润滑剂，混合至85℃，加入外润滑剂和填料，混合至110℃出料冷却，得到聚氯乙烯混和物；将聚氯乙烯混和物加入锥形双螺杆挤出机，控制一区温度为160℃、二区温度为165℃、三区温度为170℃、四区温度为175℃，螺杆转速为40转/分钟、加料转速为25转/分钟的条件下熔融挤出、切粒，包装。，得到聚氯乙烯注塑组合物。
实施例4
本实施例的高强高韧聚氯乙烯管材配方，其各种成分的重量配比如下：
本实施例的pvc树脂1指聚合度为700的sg8型pvc普通树脂，加入量为60份。
本实施例的pvc树脂2指聚合度为1300的sg8型pvc普通树脂，加入量为15份。
本实施例的acr-g-vc树脂指以聚丙烯酸酯类纳米胶乳为种子，与氯乙烯单体聚合而成的树脂，聚合度与通用pvc树脂sg5型(聚合度为1000)相当。加入量为25份。
本实施例的抗冲改性剂是mbs树脂，加入量为6份。
本实施例的复合稳定剂选自有机锡类、硬脂酸盐类、亚磷酸酯类稳定剂中的一种或多种复合，复合稳定剂加入量为4份。
本实施例的润滑剂采用内、外润滑剂混和物，外润滑剂为微晶石蜡，内润滑剂为硬脂酸钙，微晶石蜡加入量为0.7份，硬脂酸钙加入量为0.7份。
本实施例的抗氧剂是亚磷酸酯，加入量为0.3份。
本实施例的增塑剂是柠檬酸三丁酯，加入量为3份。
本实施例的填料采用纳米级碳酸钙，加入量为5份。
生产工艺为：
其特征在于将将聚氯乙烯树脂1、聚氯乙烯树脂2、acr-g-vc树脂、复合稳定剂、抗冲改性剂、抗氧剂、增塑剂按照重量比例的配方称量后，放入高速混和机，混合至60℃，依次加入内润滑剂，混合至85℃，加入外润滑剂和填料，混合至112℃出料冷却，得到聚氯乙烯混和物；将聚氯乙烯混和物加入锥形双螺杆挤出机，控制一区温度为160℃、二区温度为168℃、三区温度为172℃、四区温度为175℃，螺杆转速为40转/分钟、加料转速为25转/分钟的条件下熔融挤出、切粒，包装。得到聚氯乙烯注塑组合物。
实施例5
本实施例的高强高韧聚氯乙烯管材配方，其各种成分的重量配比如下：
本实施例的pvc树脂1指聚合度为700的sg8型pvc普通树脂，加入量为55份。
本实施例的pvc树脂2指聚合度为1300的sg8型pvc普通树脂，加入量为20份。
本实施例的acr-g-vc树脂指以聚丙烯酸酯类纳米胶乳为种子，与氯乙烯单体聚合而成的树脂。聚合度与通用pvc树脂sg5型(聚合度为1000)相当。加入量为25份。
本实施例的抗冲改性剂是mbs树脂，加入量为6份。
本实施例的复合稳定剂选自含有机锡类、硬脂酸盐类、亚磷酸酯类稳定剂中的一种或多种复合，复合稳定剂加入量为4份。
本实施例的润滑剂采用内、外润滑剂混和物，外润滑剂为微晶石蜡，内润滑剂为硬脂酸钙，微晶石蜡加入量为0.7份，硬脂酸钙加入量为0.7份。
本实施例的抗氧剂是亚磷酸酯，加入量为0.3份。
本实施例的增塑剂是柠檬酸三丁酯，加入量为3份。
本实施例的填料采用纳米级碳酸钙，加入量为5份。
生产工艺为：
其特征在于将将聚氯乙烯树脂1、聚氯乙烯树脂2、acr-g-vc树脂、复合稳定剂、抗冲改性剂、抗氧剂、增塑剂按照重量比例的配方称量后，放入高速混和机，混合至60℃，依次加入内润滑剂，混合至85℃，加入外润滑剂和填料，混合至112℃出料冷却，得到聚氯乙烯混和物；将聚氯乙烯混和物加入锥形双螺杆挤出机，控制一区温度为160℃、二区温度为170℃、三区温度为175℃、四区温度为175℃，螺杆转速为40转/分钟、加料转速为20转/分钟的条件下熔融挤出、切粒，包装。得到聚氯乙烯注塑组合物。
通过本发明制得的高抗冲高流动性制品，对比例和实施例1-5性能检测结果如下表：
表1不同树脂样品的哈克流变性能数据
表2不同树脂样品的冲击强度和拉伸强度比较
从表1和表2可以得出，从各项性能指标分析，高聚合度树脂采用聚合度1300加入份数在10～15份，acr-g-vc树脂加入10～25份时，塑化时间短，冲击强度和拉伸强度均较好，低温冲击强度较高。因此，本发明最佳配方为：pvc树脂1(聚合度700)：65～85份；pvc树脂2(聚合度1300)：10～15份；acr-g-vc树脂(聚合度1000)：10～25份；抗冲改性剂：3～8份；复合稳定剂：3.5～5份；内润滑剂：0.6～1.2份；外润滑剂：0.6～1.2份；抗氧剂：0.2～0.6份；增塑剂：1～3份；填料：1～5份。