專利名稱：提高氯化聚氯乙烯樹脂加工熱穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氯化聚氯乙烯樹脂加工方法，特別涉及氯化聚氯乙烯管材、管件和氯化聚氯乙烯合金材料的加工熱穩(wěn)定的方法。
背景技術(shù)：
氯化聚氯乙烯樹脂(CPVC)是聚氯乙烯(PVC)進一步氯化的產(chǎn)物，是一種通用塑料工程化的重要工程塑料。理論上CPVC的最高含氯量可達73.2％，一般生產(chǎn)的CPVC含氯量在61％-68％。當含氯量增至65％以上時，CPVC的拉伸強度和彎曲強度直線上升，同時脆性也增大。
由于CPVC的含氯量比PVC有所提高，CPVC的物理機械性能，特別是耐候性、耐老化性、耐腐蝕性、耐高溫能力、變形性、可溶性及阻燃自熄性等均比PVC有所提高。CPVC由于其良好的綜合性能，因而在管材、涂料和粘合劑、泡沫材料、絕緣和阻燃材料、人造纖維材料及板材、改性劑等方面有著廣泛的應(yīng)用。在管材方面被廣泛用于制造各種不同的工業(yè)管道、冷熱水管道和防火管道，另外還可以制造各種閥門、管件等配套系統(tǒng)。CPVC與傳統(tǒng)的合成材料管材相比具有如下諸多優(yōu)異性能堅固、安裝方便、耐腐蝕、安全、阻燃等。
雖然CPVC管材性能優(yōu)越，然而CPVC樹脂由于其較高的含氯量導(dǎo)致加工性能的嚴重惡化，與通用型PVC樹脂相比加工難度要高得多，特別是在加工過程中氯化聚氯乙烯樹脂的熱穩(wěn)定性是必須解決的問題。
在配方中添加一種或多種復(fù)合型穩(wěn)定劑是最有效提高CPVC的熱穩(wěn)定性，當然也可套用PVC的穩(wěn)定劑體系，但效果不十分理想，由于CPVC的結(jié)構(gòu)特點，其穩(wěn)定劑也有獨特之處。
有機錫類常用的月桂酸有機錫和含硫有機錫，通常只使用一個組分，當選用兩個組分共同作用于CPVC時，會起到較好的穩(wěn)定作用。一種配合是二烷基馬來酸有機錫和含硫羧酸合用，在穩(wěn)定過程中生成巰基有機錫使穩(wěn)定效果更佳。另一種配合是兩種含硫有機錫合用，第一組分的分子式是(R1OOCCH2)2Sn(SR2)2，第二組分的分子式是(R3)2Sn(SR4)2，R1、R3是烷基，R2、R4是烷基或酯基。還可以加入環(huán)氧樹脂、多元醇和亞磷酸酯等作為第三組分，這種穩(wěn)定體系在高溫或動態(tài)條件下有較好的穩(wěn)定作用。另外將性能較好的氯代烷基及含硫的有機錫化合物配合使用，也具有良好的熱穩(wěn)定性。
鉛類穩(wěn)定劑是PVC常用的熱穩(wěn)定劑，在它用于CPVC的同時，如果再加入部分第II或第IV族金屬元素的乙酸鹽，不但可以增加CPVC共混物的熱穩(wěn)定性且不損失其物理性能與機械性能。常用的鋇/鎘類穩(wěn)定劑是硬脂酸鋇/鎘鹽，已發(fā)現(xiàn)鋇/鎘的月桂酸復(fù)合鹽對CPVC的穩(wěn)定效果更好。
目前用于CPVC樹脂加工的熱穩(wěn)定體系的主穩(wěn)定劑大都采用有機錫類和鉛類穩(wěn)定劑，但每一種穩(wěn)定劑都有其優(yōu)缺點，有機錫類穩(wěn)定效果較好，但會影響共混物的維卡軟化點和熱變形溫度，即損失CPVC的最大特點——相比PVC有良好的耐熱性能；鉛類和鋇/鎘類穩(wěn)定劑用量大且有毒性。一般認為鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑由于其熱穩(wěn)定效果相對較差很難用于CPVC樹脂的加工，但以鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑作為熱穩(wěn)定體系所制成的材料無毒性且耐熱性能和機械性能較好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種提高氯化聚氯乙烯樹脂加工熱穩(wěn)定性的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。
本發(fā)明提高氯化聚氯乙烯樹脂加工熱穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在CPVC加工過程中，加入鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和水滑石的混合物，以提高CPVC加工過程中的熱穩(wěn)定性；
所說的鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和水滑石的混合物，以100重量份氯化聚氯乙烯樹脂計鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑3～5份，水滑石2～5份。
所述的氯化聚氯乙烯樹脂是采用水相法生產(chǎn)的，其數(shù)均分子量為30000～80000，含氯量為63～68％；所述的鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑是一種無毒的PVC型材專用復(fù)合穩(wěn)定劑，可采用市售產(chǎn)品，如新加坡SUN ACE KAKOH(PTE)LTD的CZW12-NP產(chǎn)品、BAERLOCHER FAR EAST PTE LTDDE的MC-8656產(chǎn)品，基本組成如下(重量百分比)鈣/鋅60～70％，抗氧劑6～10％，潤滑劑10～16％，其它組分8～16％；抗氧劑優(yōu)選為酚類抗氧劑、亞磷酸酯等，潤滑劑優(yōu)選為硬脂酸、多元醇酯、甘油酸脂肪酸酯、石蠟、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟等，其它組分優(yōu)選為β-二酮、碳酸鈣填料等。
所說的水滑石是一種堿式碳酸鹽化合物，其化學(xué)式為Mg6Al(OH)16CO34H2O；可采用市售產(chǎn)品，如日本KYOWA公司的DHT-4A、德國南方化學(xué)有限公司的SABIC-911產(chǎn)品。
由MgO6八面體共用棱形成單元層，位于層上的Mg2+、Al3+、OH-層帶正電，層間可交換的陰離子CO32-與層上正電荷平衡，使得這一結(jié)構(gòu)呈電中性。層板內(nèi)原子以共價鍵連接，層板間以弱化學(xué)鍵連接并具有交換的陰離子(如CO32-、Cl-)，主體層板呈堿性。水滑石在化學(xué)方面可以用作催化劑、催化劑載體、離子交換劑、吸附劑等，在醫(yī)藥上可以用作抗酸藥，在功能高分子材料添加劑方面可用作紅外吸收材料、紫外線吸收和阻隔材料等，在PVC復(fù)合穩(wěn)定劑中加入滑石，起到助穩(wěn)定的作用。
雖然CPVC的分解機理與PVC一樣，即由于分子鏈中存在的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)造成的，如內(nèi)部的烯丙基氯、端基的烯丙基氯和內(nèi)部的叔氯原子等，但相比PVC，在受熱的初期CPVC分子會釋放出較多的HCl，而HCl的存在會進一步促進CPVC的分解，因此，堿性較強的水滑石會優(yōu)先吸收HCl，降低體系中的HCl濃度，而讓鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑穩(wěn)定CPVC的分子結(jié)構(gòu)，兩者的共同作用達到穩(wěn)定的目的，而且兩者可以起到協(xié)同的作用，降低穩(wěn)定劑的用量，從而提高材料的性能。
本發(fā)明采用鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和水滑石的復(fù)配物作為氯化聚氯乙烯樹脂加工的熱穩(wěn)定體系，可以替代目前常用的有機錫體系和復(fù)合鉛鹽類體系，所提供的熱穩(wěn)定體系具有良好的靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，能夠滿足氯化聚氯乙烯樹脂加工的熱穩(wěn)定需要。本發(fā)明的另一優(yōu)點是所提供的熱穩(wěn)定體系具有無毒的特點。


圖1為CPVC混合料流變曲線。
具體實施例方式
以下通過實施例來加以進一步的描述，但是本發(fā)明并沒有局限于這些所述的熱穩(wěn)定是這樣測試的(1)混合料的準備在氯化聚氯乙烯樹脂中加入鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、水滑石、潤滑劑以及其它助劑在高速混合機中進行混合，溫度升至120℃左右，放入冷卻混合機中進行冷卻，冷卻至50℃以下加入抗沖改性劑，混合均勻后出料，即為待測試的混合料。
(2)靜態(tài)熱穩(wěn)定性測試按照國家標準GB2917-82《聚氯乙烯熱穩(wěn)定性測試方法—剛果法》進行測試，測試溫度為190℃。
(3)動態(tài)熱穩(wěn)定性測試將流變儀(Thermo Hakke Polylab System)的混合器升溫到180℃，并恒溫半小時，設(shè)定流變儀轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分，稱取一定量的混合料加入到混合器中，啟動流變儀，直至混合料分解(見圖1)，取圖1中從TA到TB的時間為動態(tài)熱穩(wěn)定時間。
如沒有特別的說明，實施例中的份數(shù)均為重量份。
實施例1將100份CPVC樹脂、2份水滑石以及3.5份的潤滑劑(0.5份甘油酸脂肪酸酯、0.5份石蠟、1.0份聚乙烯蠟和1.0份氧化聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至125℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
實施例2將100份CPVC樹脂、4份水滑石以及3.5份的潤滑劑(0.5份甘油酸脂肪酸酯、0.5份石蠟、1.0份聚乙烯蠟和1.0份氧化聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至120～130℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
實施例3將100份CPVC樹脂、6份水滑石以及3.5份的潤滑劑(0.5份甘油酸脂肪酸酯、0.5份石蠟、1.0份聚乙烯蠟和1.0份氧化聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至120～130℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
實施例4將100份CPVC樹脂、3份鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑以及2.0份的潤滑劑(0.3份甘油酸脂肪酸酯、1.0份聚乙烯蠟和0.7份氧化聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至130℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
實施例5將100份CPVC樹脂、5份鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑以及1.0份的潤滑劑(0.3份甘油酸脂肪酸酯、0.7份聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至120℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
實施例6將100份CPVC樹脂、7份鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至130℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
實施例7將100份CPVC樹脂、2份水滑石、3份鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑以及2.0份的潤滑劑(0.3份甘油酸脂肪酸酯、1.0份聚乙烯蠟和0.7份氧化聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至130℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
實施例8將100份CPVC樹脂、4份水滑石、3份鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑以及2.0份的潤滑劑(0.3份甘油酸脂肪酸酯、1.0份聚乙烯蠟和0.7份氧化聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至120℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
實施例9將100份CPVC樹脂、4份水滑石、5份鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑以及1.0份的潤滑劑(0.3份甘油酸脂肪酸酯、0.7份聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至120℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
對比例1將100份CPVC樹脂、5份鉛鹽復(fù)合穩(wěn)定劑以及1.0份的潤滑劑(0.3份甘油酸脂肪酸酯、0.7份聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至120℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
對比例2將100份CPVC樹脂、4份水滑石、5份鉛鹽復(fù)合穩(wěn)定劑以及1.0份的潤滑劑(0.3份甘油酸脂肪酸酯、0.7份聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至120℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
對比例3將100份CPVC樹脂、3份有機錫穩(wěn)定劑以以及3.5份的潤滑劑(0.5份甘油酸脂肪酸酯、0.5份石蠟、1.0份聚乙烯蠟和1.0份氧化聚乙烯蠟)和8份抗沖改性劑(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物)，在高速混合機中混合，升溫至120℃，然后冷卻至50℃以下出料，測試靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，測試數(shù)據(jù)見表1。
表1實施例及對比例的靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性比較


從表1中可以看出，對比實施例7、8、9和實施例1、2、3、4、5、6，鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和水滑石共穩(wěn)定體系的靜態(tài)和動態(tài)均具有良好的熱穩(wěn)定性，兩者的共同作用產(chǎn)生了協(xié)同的效果，而鉛鹽復(fù)合穩(wěn)定劑與水滑石則沒有協(xié)同的效果，水滑石只起到增量的作用，由此可以認為，鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和水滑石共穩(wěn)定體系能夠滿足CPVC樹脂加工過程的熱穩(wěn)定需要。
權(quán)利要求
1.提高氯化聚氯乙烯樹脂加工熱穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在CPVC加工過程中，加入鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和水滑石的混合物，以提高CPVC加工過程中的熱穩(wěn)定性；所說的鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和水滑石的混合物，以100重量份氯化聚氯乙烯樹脂計鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑3～5份，水滑石2～5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氯化聚氯乙烯樹脂是采用水相法生產(chǎn)的，其數(shù)均分子量為30000～80000，含氯量為63～68％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的基本組成如下(重量百分比)鈣/鋅60～70％，抗氧劑6～10％，潤滑劑10～16％，其它組分8～16％；抗氧劑優(yōu)選為酚類抗氧劑、亞磷酸酯等，潤滑劑優(yōu)選為硬脂酸、多元醇酯、甘油酸脂肪酸酯、石蠟、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟等，其它組分優(yōu)選為β-二酮、碳酸鈣填料等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說的水滑石化學(xué)式為Mg6Al(OH)16CO34H2O。
5.水滑石在氯化聚氯乙烯樹脂加工中的應(yīng)用，水滑石的化學(xué)式為Mg6Al(OH)16CO34H2O。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高氯化聚氯乙烯樹脂加工熱穩(wěn)定性的方法。其特征在于，在CPVC加工過程中，加入鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和水滑石的混合物，以提高CPVC加工過程中的熱穩(wěn)定性；所說的鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和水滑石的混合物，以100重量份氯化聚氯乙烯樹脂計鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑3～5份，水滑石2～5份。本發(fā)明采用鈣/鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和水滑石的復(fù)配物作為氯化聚氯乙烯樹脂加工的熱穩(wěn)定體系，可以替代目前常用的有機錫體系和復(fù)合鉛鹽類體系，所提供的熱穩(wěn)定體系具有良好的靜態(tài)和動態(tài)熱穩(wěn)定性，能夠滿足氯化聚氯乙烯樹脂加工的熱穩(wěn)定需要。本發(fā)明的另一優(yōu)點是所提供的熱穩(wěn)定體系具有無毒的特點。
文檔編號C08K5/00GK1970616SQ200610119209
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者潘祥江, 袁茂全, 毛季紅, 張良 申請人:上海氯堿化工股份有限公司