一种无铅低毒聚氯乙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚氯乙烯复合材料领域，具体涉及一种无铅低毒聚氯乙烯复合材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氯乙烯（PVC)是世界五大通用树脂（PE、PVC、PP、PS、ABS)之一，是世界上实现 工业化时间最早、应用范围最广的通用型热塑性塑料。但是PVC结构不稳定，在加工成型中 容易降解，当加工温度达到90°C时，即发生轻微的热分解反应；当温度达到120°C时，即发 生明显的热分解反应，使PVC颜色逐渐加深。所以，必须使用热稳定剂，防止PVC在加工过 程中的热分解。
[0003] 例如，公开号为CN 102382398A的中国发明专利申请公开了一种改性聚氯乙烯复 合材料及制备方法，其中，各组分及质量份数比为：聚氯乙烯100份、三盐基硫酸铅1-5份、 二盐基硫酸铅2-6份、预处理后的纳米二氧化硅5-8份、聚氨酯弹性体26-40份、其他助剂 1-5份。公开号为CN 102485789A的中国发明专利申请公开了一种低气味玻璃纤维增强聚 氯乙烯复合材料，由32-91 %聚氯乙烯树脂、5-50%玻璃纤维、2-8%相容剂、1-6%吸味剂和 1~4%其它助剂组成，经双螺杆挤出机在220~240°C温控条件下熔融挤出造粒，制成低气 味增强聚氯乙烯材料。
[0004] 常用的热稳定剂主要有铅盐类、金属皂类、有机锡类、稀土类和钙锌类等稳定剂。 随着人们环保意识的进一步增强，铅盐类稳定剂的使用量正逐渐减少。而有机锡类热稳定 剂由于其价格原因，目前尚得不到广泛的推广。无毒钙锌热稳定剂是目前世界上公认的无 毒、环保型热稳定剂，且具有价格低廉、润滑性良好等优点，因此具有极广阔的发展空间。而 随着国家经济改革的深入，环境保护意识的加强，使得PVC制品的生产、使用环境友好化成 为必然趋势。
[0005] 建筑用雨排水管道是被广泛应用的硬质PVC胶管，需要满足防腐蚀、防渗漏、耐候 性好和良好的力学性能等要求。但目前国家对雨排水管道系统的标准中并没有对铅等重金 属含量进行限制，并且目前生产PVC雨排水管道大量使用铅盐类稳定剂，不仅生产过程对 生产者可能造成极大的伤害而且对周边环境，包括水、土壤和空气，造成重金属沉积，从而 对生活在此环境中人类及动物造成不可估量的健康隐患。而西方国家开始严格禁止热稳定 剂中含铅、隔等有毒金属，并且已经颁布R0HS2. 0(2011/65/EU)指令要求禁止在欧盟市场 销售含有铅、汞、隔、铬、多溴联苯及多修二苯醚6种有害物质的设备和材料。
[0006] 因此综上所述，急需要一种无铅、低毒、力学性能好的聚氯乙烯复合材料。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种无铅低毒聚氯乙烯复合材料及其制备方法，无铅、低毒、力学性能 好，改善传统聚氯乙烯复合材料"锌烧"现象和环境友好性。
[0008] 一种无铅低毒聚氯乙烯复合材料，以质量份计，由如下组分制成：
[0009] 聚氯乙烯树脂 100份； 氯化聚氯乙烯 8~12份； 有机复合热稳定剂 3.0~5.0份; 有机水滑石 5~12份； 多羟基硬脂酸盐 1~2份； 氯化聚乙烯 3~8份； TiO2 0.7~1.3 份。
[0010] 最优选地，以质量份计，由如下组分制成：
[0011] 聚氯乙烯树脂 100份； 氯化聚氯乙烯 U份； 有机复合热稳定剂 3.9份； 有机纳米水滑石 8份； 多羟基硬脂酸盐 1.6份； 氯化聚乙烯 6份； TiO2 0.9 份。
[0012] 本发明所述复合材料优选采用如下方法制备：
[0013] 按配方比将聚氯乙烯树脂、氯化聚氯乙烯、有机复合热稳定剂、有机纳米水滑石、 多羟基硬脂酸盐、氯化聚乙烯和TiO 2在高速混合机中热混捏合至分散均匀；当混合料温度 达到123~126°C时再进入冷锅继续搅拌至温度下降到50~60摄氏度时，进入异向锥双螺 杆挤出机中，在165~180°C下混炼挤出造粒。
[0014] 优选地，所述有机复合热稳定剂以质量百分比计，由如下组分制成：
[0015] 尿嘧啶衍生物基锌盐 30~65%; 多羟基硬脂酸盐 2~15%; 二酮 5~30%; 有机水滑石 10~40%;
[0016] 进一步优选，所述有机复合热稳定剂以质量百分比计，由如下组分制成：
[0017] 尿嘧啶衍生物基锌盐 40~50%: 二酮 5~10%; 有机水滑石 20~40%; 多羟基硬脂酸盐 5~10%。
[0018] 其中，所述尿嘧啶衍生物基锌盐为N，N-二甲基-6-氨基尿嘧啶锌盐、N-甲 基-6-氨基尿嘧啶锌盐、N-甲基-6-氨基硫脲锌盐、二苯甲基硫脲锌盐和N，N-二甲基-6-氨 基硫脲锌盐中的一种或几种的混合物。
[0019] 进一步优选，所述二酮为1，3_环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和二苯基乙二酮 的混合物，其中1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和二苯基乙二酮的摩尔比为2 :1 :1。
[0020] 或者：所述二酮为1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和硬脂酰苯甲酰甲烷的 混合物，其中1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和硬脂酰苯甲酰甲烷的混合物的摩尔 比为2:1:1。
[0021] 水滑石采用环氧化合物作为改性剂，将环氧化合物与水滑石均匀混合后，在120°c 温度条件下，经剪切混炼，固化成密实粉末状物，制成环氧化有机水滑石。
[0022] 优选地，所述有机水滑石以重量百分比计，其组成为：
[0023] 水滑石类化合物60~95% ;
[0024] 环氧化合物 5~40%;
[0025] 更进一步优选地，所述有机水滑石以重量百分比计，其组成为：
[0026] 水滑石类化合物 95% ;
[0027] 环氧化合物 5% ;
[0028] 其中，所述水滑石类化合物的层板阳离子为Mg2+或Al 3+，层间阴离子为CO广、OH' SO42 _、NO3-或Cl _，所述水滑石类化合物的一次粒径为10~150nm ;
[0029] 所述环氧化合物为双酚A环氧树脂、线形酚醛环氧树脂、溴化双酚A环氧树脂或丙 烯酸双酚A环氧树脂。
[0030] 所述有机水滑石的制备方法如下：
[0031] 将水滑石类化合物和环氧化合物混合，于120°C~160°C温度下，经剪切混炼，固 化成密实粉状物，制得有机纳米水滑石。
[0032] 环氧化有机水滑石耐高温变色性能好，层间距大，可达I. 11~3. Onm，在聚合物中 易剥呙分散。
[0033] 作为优选，所述多羟基硬脂酸盐为十二羟基硬脂酸锂、八羟基硬脂酸钙、十二羟基 硬脂酸锌、十二羟基硬脂酸镁和八羟基硬脂酸镁中的一种或几种的混合物。复合材料的组 分多羟基硬脂酸盐与有机热稳定剂的组分多羟基硬脂酸盐均选自上述成分，二者可以相同 也可以不同。
[0034] 进一步优选地，以重量百分比计，由如下组分制成：
[0035] 尿嘧啶衍生物基锌盐 40~50%; 二酮 5~10%; 有机水滑石 20~40%; 多羟基硬脂酸盐 5~10%。
[0036] 在配方比为上述组合的基础上，所述组分从以下组合中选择：
[0037] N，N-二甲基-6-氨基尿嘧啶锌盐、有机纳米水滑石、十二羟基硬脂酸锂和1，3-环 己二酮。
[0038] 或：
[0039] N-甲基-6-氨基尿嘧啶锌盐、有机纳米水滑石、二酮混合物和八羟基硬脂酸镁；其 中二酮混合物为摩尔比为2:1:1的1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和二苯基乙二酮 的混合物。
[0040] 或：
[0041] N-甲基-6-氨基硫脲锌盐、有机纳米水滑石、二酮混合物和十二羟基硬脂酸锂；其 中二酮混合物为摩尔比为2:1:1的1，3-环己二酮、17烷基-3-苯基丙二酮和硬脂酰苯甲酰 甲烷的混合物
[0042] 或：
[0043] N，N-二甲基-6-氨基硫脲锌盐、有机纳米水滑石、二酮混