一种超高耐候性pvc共挤面层材料及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种超高耐候性PVC共挤面层材料及其制造 方法。
【背景技术】
[0002] 普通PVC塑胶挤出产品在户外应用，四季、昼夜温差大，阳光雨露，微生物等因素 都对材料的物性产生影响，表现为产品表面变色、龟裂、降解、粉化等不良。只有通过共挤技 术在产品的表面共挤一层超高耐候性的面层材料，来起到保护作用。
[0003] 随着以塑代木产品在户外的应用推广，这些塑胶制品都是通过挤出加工完成生 产，传统的挤出工艺在成本和品质上难以达到户外应用的要求，共挤技术就成了国内外近 年来蓬勃兴起的塑料挤出工艺，特别是在门窗、木塑、PVC瓦等领域，共挤已经是一种品质提 升的必要手段。高耐候性的共挤面层材料制造又是共挤技术最核心的部分，目前市场上的 高耐候性的共挤面层材料主要是ASA，以进口为主，且价格高昂，市场主流价格都在3. 5万/ 吨以上，并且ASA的常温硬度约80邵氏度，维卡温度约82°C，在夏季高温户外环境中使用， 会导致表面耐磨性及刚性降低，高昂的价格对共挤产品的推广形和应用成制约，而常规单 一 PVC材料作为共挤面层料耐候性又不足。
【发明内容】
[0004] 本发明的第一个目的是解决以上缺陷，提供一种超高耐候性PVC共挤面层材料， 其配料配方成本低，产品质量稳定，主要用于户外，适用于户外环境的要求，该配方生产的 材料的硬度、维卡温度等物理性质指标比ASA材料还高出许多，而成本只有ASA材料的二分 之一左右。
[0005] 本发明的第一个目的是通过以下方式实现的： 一种超高耐候性PVC共挤面层材料，它包括以下材料的质量分数比： PVC粉 40~60份， CPVC粉 20~50份， 碳酸钙粉 10~20份， 稳定剂 0. 4~6份， 抗冲改性剂 4~7份， 润滑剂 1~3份， 抗紫外线剂 0. 4~0. 9份， 抗氧化剂 0. 4~0. 9份， 抗静电剂 0. 5~1份， 晶须 3~6份， 色粉 3~6份。
[0006] 上述说明中，作为优选的方案，所述稳定剂为钙锌环保复合稳定剂，钙锌环保复合 稳定剂的质量分数比为4~6份。
[0007] 上述说明中，作为优选的方案，所述稳定剂为有机锡稳定剂，有机锡稳定剂的质量 分数比为0. 4~0. 6份。
[0008] 上述说明中，作为优选的方案，所述润滑剂包括内润滑剂和外润滑剂，内润滑剂包 括低温内润滑剂和高温内润滑剂，低温内润滑剂为硬脂酸，高温内润滑剂为硬脂酸钙；外 润滑剂包括低温外润滑剂和高温外润滑剂，低温外润滑剂为石蜡，高温外润滑剂为OPE蜡， 内润滑剂或者外润滑剂是根据润滑剂的表面极性与PVC材料的表面极性差异性来区分的， 而低温润滑剂或者高温润滑剂是根据润滑剂的熔点温度、分解温度来区分。
[0009] 上述说明中，作为优选的方案，所述晶须为碳酸钙晶须，碳酸钙晶须材料不仅是极 好的增强填充料，而且其高温摩擦磨损性能优越，与CPVC发挥很好的协同作用，本发明对 户外PVC木塑地板品质提升有极大的帮助，而且碳酸钙晶须是所有晶须材料中最廉价易得 的。
[0010] 上述说明中，作为优选的方案，所述色粉为氧化铁系的无机色粉，氧化铁系的无机 色粉本身的色牢度极好，还必须同步阻止或减缓PVC在户外强紫外线环境下的降解、粉化， 本发明中色牢度高的无机色粉和饱和添加的抗紫外线剂、抗氧化剂，协同作用，确保产品在 户外耐候性方面与ASA比较不落下风。
[0011] 上述说明中，作为优选的方案，所述抗冲改性剂为ACR与CPE的共混物，其中，ACR 占 60 ~70%，CPE 占 30 ~40%。
[0012] 上述说明中，作为优选的方案，所述PVC粉为乙烯法PVC，乙烯法PVC采用聚合度 为1000~1100的SG5型PVC粉末；所述CPVC粉为氯含量彡65%的过氯乙烯；所述碳酸 钙粉为1250目的重质碳酸钙粉；所述抗静电剂为单甘脂；所述抗氧化剂为IrganoxlOlO; 所述抗紫外线剂为UV-81。
[0013] 上述说明中，作为优选的方案，还包括木粉，木粉的质量分数比为8~12份，木粉 的细度彡100目，同时还添加有抗霉变助剂。
[0014] 本发明充分利用近年兴起的CPVC材料的优异物理特性，无论是机械强度还是维 卡温度都比ASA更高，让它与常规PVC进行混配，并且可以根据产品品质的需求，调节PVC 与CPVC的质量份来改变产品的维卡温度，CPVC的质量份越高，维卡温度也就越高，但加工 难度就越大，需要同步调节稳定剂和润滑剂的质量份数。
[0015] 本发明在配方体系中添加了晶须材料，得到极高的表面硬度，及表面耐磨性，晶须 的添加量与表面硬度、表面耐磨性正相关，晶须的添加量超过10个质量份将会导致加工时 挤出难度过大，有可能损坏机器、模具。
[0016] 本发明中添加的抗紫外线剂、抗氧化剂和色牢度高的无机色粉，也是达到发明目 的不可缺少的技术特征。
[0017] 另外，针对CPVC加工流动性极差的特点，使用内外润滑剂混配的方法，解决了 CPVC分子间的润滑以及材料与挤出机料筒、模具之间的润滑，达到合理的加工温度与扭矩， 内外润滑剂的添加量与比例随CPVC的质量份变化而变化。本配方中添加的PVC粉、稳定剂、 抗冲改性剂、碳酸钙粉的使用与常规PVC的挤出加工的技术相同。
[0018] 本发明的第二个目的是提供超高耐候性PVC共挤面层材料的制造方法，其对制造 设备的要求不高，从而可降低生产成本。
[0019] 本发明的第二个目的是通过以下方式实现的： 超高耐候性PVC共挤面层材料的制造方法，该方法包括以下步骤： 第一步，按上述质量分数将所有材料分别进行称重配料，将配料完成后的PVC粉、CPVC 粉、碳酸钙粉和稳定剂预先投入高速混料机内，设置高速混料机工作时的转速为800~ 1000r/min，加热温度至85~90°C，先排干高速混料机中预先加入的材料中的水份，接着将 剩余的其它材料一并投入高速混料机内，最后通过高速混料机在工作搅拌时的自摩擦作用 将材料加热至112~115°C，从而形成高温混合物料。
[0020] 第二步，将第一步中的高温混合物料排放至低速混料机中进行冷却，设置低速混 料机工作时的转速为80~100r/min，温度控制为40~50°C，从而形成冷却混合物料。
[0021] 第三步，将冷却混合物料经过100目的筛网进行过筛，然后将经过筛网后的物料 送入锥形双螺杆挤出机内进行造粒及冷却，形成粒状物料，造粒过程中设置锥形双螺杆挤 出机内的工作温度为145~165°C，设置模口温度为130~140°C。
[0022] 第四步，将第三步中的粒状物料投入至单螺杆挤出机内进行型材生产共挤，从而 形成PVC共挤面层，设置单螺杆挤出机进行共挤的温度为140~150°C，设置共挤时适用模 具的温度为170~190°C。
[0023] 上述制造方法与传统的制造方法相比最大的区别在于，大宗材料PVC粉、CPVC粉、 碳酸钙粉、稳定剂先期投入混料并逐渐加热至85~90°C，可以排出原材料中的水分，千万 不可同期投入低温内外润滑剂，以免过早在材料的分子界面成膜，影响水汽的排出，当混料 到115°C时，部分低温润外滑剂已分解析出成团，必须经过100目筛网剔除，以免影响后续 加工产品质量。
[0024] 本发明的设计要点是：1)用CPVC的高强度、高维卡温度来改善PVC的相关物理 性能；2)用PVC的相对易加工性来改善CPVC的加工难度；3)用重质碳酸钙粉来填充，解 决了产品的尺寸稳定性；4)同时通过抗氧化剂与抗紫外线剂的作用改善产品的户外耐候 性；5)用内添加抗静电剂来解决产品的持续自洁性；6)用晶须来提高产品的表面硬度和耐 磨性；7)使用无机色粉提高产品颜色的稳定性；8)结合上述7个设计要点即可达到了一个 户外产品对机械强度、维卡温度、尺寸稳定性、表面硬度、耐磨度、色牢度等要求高度均衡的 要求。
[0025] 本发明所产生的有益效果如下： 1)通过配方调节，制造出一种超高耐候性PVC共挤面层材料，其耐候性不输给ASA材 料，且表面硬度(机械强度)、维卡软化点温度更高，本发明采用PVC与CPVC的复合材料除抗 冲强度大幅提升外，还能将维卡温度提升到92°C，产品在户外暴晒的的情况下依然保持原 有刚性，本发明对共挤PVC瓦与共挤PVC木塑地板品质有极大的帮助； 2 )本发明的配方材料成本低，不需要依懒进口，直接从国内可以大量生产使用，能够显 著降低生产成本，经市场考察分析得出，产品的生产成本只有ASA材料的二分之一左右，并 不超过其一半，带来极大甚至意会有想不到的积极的市场效益，可广泛应用于PVC门窗型 材、PVC木塑型材、PVC瓦的表面共挤，来提升产品的物性及色彩丰富性； 3)本发明的配方的主材料与共挤产品的芯材均是PVC材质，使材料的相容性大大提 高，可与常规的PVC进行混配，并且可以根据产品品质的需求，调节PVC与CPVC的质量份来 改变产品的维卡温度； 4)本发明的制造方法简单，对制造设备的要求不高，从而可降低生产成本，生产过程产 品的质量稳定。
[0026]
【具体实施方式】
[0027] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0028] 实施例一 本实施的超高耐候性PVC共挤面层材料包括以下材料的质量分数比： PVC粉为40份，本实施例的PVC粉为乙烯法PVC，乙烯法PVC采用聚合度为1000的SG5 型PVC粉末； CPVC粉为30份，本实施例的CPVC粉为氯含量多65%的过氯乙烯； 碳酸钙粉为10份，本实施例的碳酸钙粉为1250目的重质碳酸钙粉； 稳定剂为5份，本实施例的稳定剂为钙锌环保复合稳定剂； 抗冲改性剂为4份，本实施例的抗冲改性剂为ACR与CPE的共混物，其中，ACR占65%， CPE 占 40%; 润滑剂为1份，本实施例的润滑剂包括内润滑剂和外润滑剂，内润滑剂包括低温内润 滑剂和高温内润滑