專利名稱：高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高填充未增塑聚氯乙烯(U-PVC)/碳酸鈣復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚氯乙烯(PVC)是一種產(chǎn)量大、綜合性能優(yōu)良的通用樹脂，具有良好的物理、力學(xué)、化學(xué)和電氣性能以及阻燃性、透明性、耐化學(xué)藥品性等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，國(guó)家大力推廣和使用化學(xué)建材，PVC制品中硬制品的比例不斷提高，尤其是管材、板材、型材等需求增長(zhǎng)迅速。
其中，碳酸鈣(CaCO3)在聚氯乙烯加工過(guò)程中作為填充劑應(yīng)用已十分普遍，并已成為降低制品成本的主要手段；同時(shí)大量碳酸鈣的存在可以有效吸收材料燃燒時(shí)所釋放的氯化氫氣體(S.Zhu，Y.Zhang，Y.Zhang and C.Zhang.Polymer Testing，2003，22，539-543)。
大量添加無(wú)機(jī)填料往往帶來(lái)力學(xué)性能，尤其是拉伸強(qiáng)度和沖擊性能的大幅度下降，因此在聚氯乙烯硬制品(PVC-U)中碳酸鈣的添加量受到限制。其中聚氯乙烯樹脂與碳酸鈣相容性差也是導(dǎo)致填充碳酸鈣的制品性能變差的主要原因之一。
另一方面，隨著粒子制備微細(xì)化技術(shù)的發(fā)展，尤其是納米碳酸鈣的出現(xiàn)，使得碳酸鈣增強(qiáng)增韌聚氯乙烯成為可能。但隨著粒子粒徑的減小，粒子團(tuán)聚現(xiàn)象也逐漸變得嚴(yán)重。因此，必須有效地對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面活化改性處理，提高其分散能力，同時(shí)提高PVC樹脂與碳酸鈣的相容性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是公開一種高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明的高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料的組分和質(zhì)量份含量如下聚氯乙烯樹脂為100份，碳酸鈣為10-100份，高分子改性劑為0-40份、表面改性劑為1-6份，熱穩(wěn)定劑為1-8份、潤(rùn)滑劑為0.2-5份。
本發(fā)明所使用的聚氯乙烯樹脂為平均聚合度在700-4000之間的聚氯乙烯或氯乙烯共聚物。
本發(fā)明所使用的的碳酸鈣的平均粒徑不超過(guò)1μm。
本發(fā)明所使用的表面改性劑選自鈦酸酯(如鈦酸辛酯)、鋯鋁酸酯、鋁酸酯、磷酸酯、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑、高級(jí)脂肪酸及其鹽、非離子型表面活性劑、無(wú)規(guī)聚丙烯和聚乙烯蠟、聚乙二醇、雙酚A型環(huán)氧樹脂、丙烯酸或丁烯酸等中的一種；本發(fā)明所使用的的高分子改性劑選自氯化聚乙烯、聚丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物或橡膠類抗沖高分子改性劑，如乙丙橡膠和丁腈橡膠等；本發(fā)明所使用的的熱穩(wěn)定劑選自二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二馬來(lái)酸二丁基錫、三鹽基性硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛或二甲基二(巰基乙酸異辛酯)中的一種或其混合物；本發(fā)明所使用的潤(rùn)滑劑包括石蠟、硬脂酸、硬脂酸鋇、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎘、硬脂酸鉛等中的一種或其混合物；
本發(fā)明的高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料可采用常規(guī)的熔融共混方法進(jìn)行制備。其中，可優(yōu)選將碳酸鈣在110-130℃預(yù)熱干燥2-4小時(shí)，以除去水份；然后用60～90℃石油醚將表面改性劑稀釋配成5～15wt％的溶液，最后在高速混合機(jī)內(nèi)，將表面改性劑溶液加入到碳酸鈣中，高速攪拌處理10～40分鐘；再將聚氯乙烯樹脂、高分子改性劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑等其他各種物料在高速捏合機(jī)中按配方用量進(jìn)行混合，到溫度為80～90℃后出料，然后在雙輥開煉機(jī)上于170～180℃下熔融共混。
本發(fā)明利用表面改性的碳酸鈣通過(guò)熔融共混方法，實(shí)現(xiàn)了碳酸鈣的大量填充，降低產(chǎn)品的成本的同時(shí)，材料的沖擊性能也有所提高，而拉伸強(qiáng)度下降不明顯。
本發(fā)明一種高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料，根據(jù)不同要求，可以通過(guò)調(diào)整配方(如碳酸鈣的含量、碳酸鈣表面改性種類與用量、碳酸鈣與高分子改性劑的比例等)而得到一系列具有不同韌性的復(fù)合材料，并且制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1按表1配方將各種物料在高速捏合機(jī)中按配方用量進(jìn)行混合，到溫度為90℃后出料。然后在雙輥開煉機(jī)上于175℃下熔融共混8min后下片，按照國(guó)標(biāo)要求制樣、測(cè)試(結(jié)果見表2)。
實(shí)施例2按表1配方將各種物料在高速捏合機(jī)中按配方用量進(jìn)行混合，到溫度為90℃后出料。然后在雙輥開煉機(jī)上于175℃下熔融共混10min后下片，按照國(guó)標(biāo)要求制樣、測(cè)試(結(jié)果見表3)。
實(shí)施例3按表1配方將各種物料在高速捏合機(jī)中按配方用量進(jìn)行混合，到溫度為90℃后出料。然后在雙輥開煉機(jī)上于170℃下熔融共混7min后下片，按照國(guó)標(biāo)要求制樣、測(cè)試(結(jié)果見表4)。
實(shí)施例4按表1配方將各種物料在高速捏合機(jī)中按配方用量進(jìn)行混合，到溫度為90℃后出料。然后在雙輥開煉機(jī)上于170℃下熔融共混7min后下片，按照國(guó)標(biāo)要求制樣、測(cè)試(結(jié)果見表4)。
比較例1按表1配方將各種物料在高速捏合機(jī)中按配方用量進(jìn)行混合，到溫度為90℃后出料。然后在雙輥開煉機(jī)上于175℃下熔融共混8min后下片，按照國(guó)標(biāo)要求制樣、測(cè)試(結(jié)果見表2)。
比較例2按表1配方將各種物料在高速捏合機(jī)中按配方用量進(jìn)行混合，到溫度為90℃后出料。然后在雙輥開煉機(jī)上于175℃下熔融共混10min后下片，按照國(guó)標(biāo)要求制樣、測(cè)試(結(jié)果見表3)。
表1 U-PVC/碳酸鈣復(fù)合材料的配方(質(zhì)量份)


表2所得共混物材料的測(cè)試結(jié)果

表3所得共混物材料的測(cè)試結(jié)果


表4所得共混物材料的測(cè)試結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料的組分和質(zhì)量份含量如下聚氯乙烯樹脂為100份，碳酸鈣為10-100份，高分子改性劑為0-40份、表面改性劑為1-6份，熱穩(wěn)定劑為1-8份、潤(rùn)滑劑為0.2-5份；所說(shuō)的表面改性劑選自鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋯鋁酸酯、鋁酸酯、磷酸酯、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑、高級(jí)脂肪酸及其鹽、非離子型表面活性劑、無(wú)規(guī)聚丙烯和聚乙烯蠟、聚乙二醇、雙酚A型環(huán)氧樹脂、丙烯酸或丁烯酸中的一種；所說(shuō)的高分子改性劑選自氯化聚乙烯、聚丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物或橡膠類抗沖高分子改性劑中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料，其特征在于，聚氯乙烯樹脂為平均聚合度為700-4000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料，其特征在于，所說(shuō)的熱穩(wěn)定劑為有機(jī)錫穩(wěn)定劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料，其特征在于，熱穩(wěn)定劑選自二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫、二馬來(lái)酸二丁基錫、三鹽基性硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛二甲基二(巰基乙酸異辛酯)中的一種或其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料，其特征在于，所說(shuō)的潤(rùn)滑劑包括石蠟、硬脂酸、硬脂酸鋇、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎘、硬脂酸鉛等中的一種或其混合物；
6.制備權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料的方法，其特征在于，采用常規(guī)的熔融共混方法進(jìn)行制備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，先將碳酸鈣在110-130℃預(yù)熱干燥2-4小時(shí)，然后用60～90℃石油醚將表面改性劑稀釋配成5～15wt％的溶液，最后在高速混合機(jī)內(nèi)，將表面改性劑溶液加入到碳酸鈣中，高速攪拌處理10～40分鐘；再將聚氯乙烯樹脂、高分子改性劑、熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑等其他各種物料在高速捏合機(jī)中按配方用量進(jìn)行混合，到溫度為80～90℃后出料，然后在雙輥開煉機(jī)上于170～180℃下熔融共混。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高填充未增塑聚氯乙烯/碳酸鈣復(fù)合材料及其制備方法。其材料組成(質(zhì)量份數(shù))PVC樹脂100份，碳酸鈣填充劑10－100份，高分子改性劑0－40份，表面改性劑1－6份，熱穩(wěn)定劑1－8份，潤(rùn)滑劑0.2－5份。這種復(fù)合材料可以利用螺桿擠出機(jī)或雙輥混煉機(jī)通過(guò)熔融共混方法制得。其特點(diǎn)是在提高材料抗沖性能的情況下實(shí)現(xiàn)了碳酸鈣的大量填充，從而可以實(shí)現(xiàn)保持材料性能的同時(shí)降低了產(chǎn)品成本。并且可以通過(guò)調(diào)整配方(如碳酸鈣的含量、碳酸鈣表面改性種類與用量、碳酸鈣與高分子改性劑的比例等)而得到一系列具有不同韌性的復(fù)合材料。此外，該復(fù)合材料加工工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可行。
文檔編號(hào)C08L27/00GK1597763SQ20041005383
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者高光濤, 袁茂全, 張勇, 潘祥江, 李恩軍, 張良 申請(qǐng)人:上海氯堿化工股份有限公司