本發(fā)明涉及復(fù)合材料的添加劑，具體涉及一種聚氯乙烯發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料及其制備方法。

背景技術(shù)：

pvc木塑材料屬于環(huán)保產(chǎn)品，加工工藝非常成熟，通過(guò)模具和共擠等方式可設(shè)計(jì)形狀及外觀新穎的產(chǎn)品，且外觀與木材非常接近，有的甚至比木材更美觀。該材料可回收再利用，在促進(jìn)資源循環(huán)、節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。但現(xiàn)有pvc木塑材料還存在生產(chǎn)成本壓力過(guò)大、材料機(jī)械性能及耐候性差、耐腐蝕性差、生產(chǎn)能耗高等缺點(diǎn)，從而限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。我國(guó)是一個(gè)木材資源需求大國(guó)，但森林資料缺乏，現(xiàn)已禁止濫砍濫伐，而建筑和家居市場(chǎng)對(duì)木材的需求在逐年增加，要緩解這個(gè)凸顯的矛盾，以塑代木是必然趨勢(shì)，新型pvc木塑材料如能降低生產(chǎn)成本、提高機(jī)械性能、改善特殊性能將會(huì)使這一矛盾得以解決。目前pvc發(fā)泡體系中填充材料應(yīng)用較多的是輕質(zhì)碳酸鈣或重質(zhì)碳酸鈣，而碳酸鈣的加入僅能部分降低成本，會(huì)使產(chǎn)品增重，體系粘度增加，影響加工。如公開(kāi)號(hào)為cn105001555a的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種高抗沖耐老化的pvc-m管材，該文獻(xiàn)公開(kāi)了利用pvc、輕質(zhì)碳酸鈣、mbs、硫酸鈣晶須、碳黑等原料，通過(guò)2，6－叔丁基對(duì)丙酚和乙硫醇的協(xié)同作用，制成耐老化的pvc塑料制品，但是，該技術(shù)制備過(guò)程操作復(fù)雜，并且使用輕質(zhì)碳酸鈣和碳酸鈣晶須，在制造過(guò)程中，電 流較高，能耗較大，碳酸鈣形成的加強(qiáng)筋不規(guī)則。公開(kāi)號(hào)為102010552a的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種pvc/晶須硫酸鈣復(fù)合材料及其制備方法，利用pvc和晶須硫酸鈣等組合制得復(fù)合材料，增加了pvc的強(qiáng)度，但是采用的組分組合所形成的復(fù)合材料發(fā)泡不規(guī)則，從而在強(qiáng)度上難以達(dá)到更高要求，并且現(xiàn)有技術(shù)的pvc材料還存在韌性差、加工溫度范圍窄、耐腐蝕性不強(qiáng)的問(wèn)題。也有人曾經(jīng)嘗試使用天然硬石膏與輕質(zhì)碳酸鈣配合來(lái)制備更高強(qiáng)度的聚氯乙烯管材，如公開(kāi)號(hào)為cn103740015a的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)一種高強(qiáng)度聚氯乙烯管材，但是該天然硬石膏與輕質(zhì)碳酸鈣和丙烯酸樹(shù)脂發(fā)泡效果較差，無(wú)法得到光滑發(fā)泡均勻的高強(qiáng)度型材。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種聚氯乙烯(pvc)發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料及其制備工藝，屬于新材料在pvc發(fā)泡領(lǐng)域的應(yīng)用，解決現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的pvc發(fā)泡材料加工溫度范圍窄、添加助劑較多、成本高、生產(chǎn)能耗高等問(wèn)題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的方案是：

一種聚氯乙烯發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料，由包括以下重量份配比原料制備而成：

天然無(wú)水石膏10-90份，氧化硅1-10份。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎(chǔ)上，其原料還包括以下重量份配比的組分：滑石1-20份。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎(chǔ)上，其原料還包括以下重量份配比的組分：蒙脫土1-10份。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎(chǔ)上，其原料還包括以下重量份配比的組分：云母1-5份。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎(chǔ)上，其原料還包括以下重量份配比的組分：高嶺土1-20份。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎(chǔ)上，由包括以下重量份配比原料制備而成：

天然無(wú)水石膏50-60份，氧化硅4－6份，蒙脫土4－6份，滑石8－12份，云母3－4份，高嶺土8－12份。

無(wú)水石膏經(jīng)破碎碾磨干燥后控制粒徑在過(guò)200目-1000目篩，優(yōu)選400目-1000目，水分控制在0.5％-1.0％；

蒙脫土，滑石，云母，硅灰石，高嶺土，氧化硅粉末的粒徑為過(guò)400目篩，優(yōu)選1250-3000目；

偶聯(lián)劑為馬來(lái)酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，分子量10000-50000，優(yōu)選30000-50000，熔點(diǎn)110℃-120℃；

本發(fā)明還提供所述聚氯乙烯發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料的制備方法，其包括以下步驟：

1)將無(wú)水石膏破碎碾磨后過(guò)篩，170～190℃油浴去除無(wú)水石膏部分表面吸附水或夾帶二水石膏中的結(jié)晶水，控制水分0.5％-1.0％；

2)將各原料粉末烘干，過(guò)400目篩；

3)將各原料粉末通過(guò)高速混合機(jī)混合均勻，在混合物溫度達(dá)到100-120℃時(shí)加入偶聯(lián)劑0.5％-15％，高速混合3-5分鐘，轉(zhuǎn)入冷混低速混合，待物料溫度降到20℃-50℃時(shí)放料，得到的混合料即為pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎(chǔ)上，步驟(3)中加入偶聯(lián)劑的量為步驟(2)各原料粉末質(zhì)量的1％－3％。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎(chǔ)上，步驟(3)中加入的偶聯(lián)劑的細(xì)度為過(guò)200目篩。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎(chǔ)上，步驟(1)170～190℃油浴去除無(wú)水石膏部分表面吸附水或夾帶二水石膏中的結(jié)晶水時(shí)，控制水分0.7％-0.8％。

使用本發(fā)明的聚氯乙烯發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料，可以在制備復(fù)合材料過(guò)程中對(duì)潤(rùn)滑和發(fā)泡起更好的促進(jìn)作用，促進(jìn)pvc均勻發(fā)泡，同時(shí)還能有效地穩(wěn)定復(fù)合材料溫度，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)順利進(jìn)行，反應(yīng)過(guò)程不斷鏈，得到更加均勻的產(chǎn)品。

pvc是一種非結(jié)晶、極性的高分子聚合物，軟化溫度和熔融溫度較高，純pvc一般須在160—210℃時(shí)才可塑化加工，而pvc分子鏈含有氯原子，當(dāng)溫度達(dá)到120℃時(shí)，純pvc即開(kāi)始出現(xiàn)脫hcl反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致pvc熱降解；pvc樹(shù)脂硬而脆，流動(dòng)性差，粘度高，因此在加工時(shí)須加入大量的穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑、增韌劑等助劑對(duì)pvc進(jìn)行加工改性，這些助劑的添加一方面會(huì)明顯增加材料的成本，并且會(huì)破壞pvc材料的一 些機(jī)械性能。本發(fā)明將無(wú)水石膏與粘土及無(wú)機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑混合，經(jīng)過(guò)表面處理，應(yīng)用于pvc發(fā)泡材料。硫酸鈣中少量結(jié)晶水，吸熱分解溫度在160℃左右，有利于pvc穩(wěn)定。蒙脫土是一類(lèi)重要無(wú)機(jī)填料，具有較好的觸變性和塑性，在發(fā)泡材料中可增強(qiáng)發(fā)泡時(shí)泡膜強(qiáng)度和氣密性；滑石粉、硅灰石、云母和氧化硅是一類(lèi)補(bǔ)強(qiáng)效果好且對(duì)加工設(shè)備損耗小的填料。在人們?nèi)找骊P(guān)注綠色產(chǎn)品的今天，為了拓寬pvc材料的應(yīng)用領(lǐng)域，減少pvc加工中對(duì)人體有毒有害的助劑，提高材料性?xún)r(jià)比，是本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)之處。

除此之外，本發(fā)明其他的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：

1、本發(fā)明所提供的pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料，因無(wú)水石膏含0.5％-1.0％的水，加工過(guò)程中能吸收部分熱量而脫水，使pvc發(fā)泡材料體系穩(wěn)定，能減少潤(rùn)滑劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑的添加量；

2、本發(fā)明所提供的pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料，因無(wú)水石膏含0.5％-1.0％的水，在加工過(guò)程中吸熱逐步脫水，脫出來(lái)的水以氣態(tài)形式被pvc材料包裹，充當(dāng)發(fā)泡劑，這種逐步釋放的形式使pvc材料的發(fā)泡更均勻，更充分，從而能減少發(fā)泡劑及調(diào)節(jié)劑的添加量；

3、本發(fā)明所提供的pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料，因添加了適量的蒙脫土、高嶺土，具有較好的觸變性和塑性，在發(fā)泡材料中可增強(qiáng)發(fā)泡時(shí)泡膜強(qiáng)度和氣密性，有利于增加pvc材料機(jī)械性能；

4、本發(fā)明所提供的pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料，因添加了滑石粉、云母、硅灰石、氧化硅有利于增加pvc材料機(jī)械性能；

5、本發(fā)明所提供的pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料，因添加了偶聯(lián)劑馬來(lái)酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，能明顯提高填料在pvc材料中的分散性，和填料與pvc的界面作用力，從而使得本發(fā)明的填料在pvc材料中的添加比例比碳酸鈣或滑石粉要增加50％到100％而不破壞材料的相應(yīng)性能。

具體實(shí)施方式

以下提供本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，以助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于這些優(yōu)選實(shí)施例。

實(shí)施例1

將天然無(wú)水石膏(硫酸鈣)破碎碾磨，干燥，取含水量為0.5％的1000目粉末90公斤投入200l的高混機(jī)中，然后分別投入800目的蒙脫土1公斤，滑石3公斤，云母1公斤，硅灰石1公斤，高嶺土2公斤，氧化硅2公斤高速攪拌，溫度達(dá)到110℃加入1.5公斤的偶聯(lián)劑馬來(lái)酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，繼續(xù)攪拌3分鐘，將混合料轉(zhuǎn)入低混鍋中冷混，當(dāng)物料溫度降到40℃，得到pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料。

實(shí)施例2

將天然無(wú)水石膏(硫酸鈣)破碎碾磨，干燥，取含水量為0.7％的800目粉末85公斤投入200l的高混機(jī)中，然后分別投入1250目的蒙脫土2公斤，滑石3公斤，云母2公斤，硅灰石1公斤，高嶺土4公斤，氧化硅3公斤高速攪拌，溫度達(dá)到110℃加入1.3公斤的偶聯(lián)劑馬來(lái)酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，繼續(xù)攪拌3分鐘，將混合料轉(zhuǎn)入低混鍋中 冷混，當(dāng)物料溫度降到35℃，得到pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料。

實(shí)施例3

將天然無(wú)水石膏(硫酸鈣)破碎碾磨，干燥，取含水量為0.8％的600目粉末70公斤投入200l的高混機(jī)中，然后分別投入1500目的蒙脫土5公斤，滑石8公斤，云母2公斤，硅灰石7公斤，高嶺土3公斤，氧化硅5公斤高速攪拌，溫度達(dá)到110℃加入1.2公斤的偶聯(lián)劑馬來(lái)酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，繼續(xù)攪拌3分鐘，將混合料轉(zhuǎn)入低混鍋中冷混，當(dāng)物料溫度降到20℃，得到pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料。

實(shí)施例4

將天然無(wú)水石膏(硫酸鈣)破碎碾磨，干燥，取含水量為1.0％的400目粉末50公斤投入200l的高混機(jī)中，然后分別投入2000目的蒙脫土8公斤，滑石4公斤，云母5公斤，硅灰石15公斤，高嶺土12公斤，氧化硅6公斤高速攪拌，溫度達(dá)到110℃加入1公斤的偶聯(lián)劑馬來(lái)酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，繼續(xù)攪拌3分鐘，將混合料轉(zhuǎn)入低混鍋中冷混，當(dāng)物料溫度降到30℃，得到pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料。

本發(fā)明的pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料在應(yīng)用于pvc發(fā)泡材料，添加量可根據(jù)需要添加，建議添加量為pvc樹(shù)脂用量的0.5至3倍之間。

將上述方法制備的pvc發(fā)泡材料專(zhuān)用鈣基功能型填料進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)：

應(yīng)用實(shí)施例5－8：pvc樹(shù)脂75份，穩(wěn)定劑2份，復(fù)合發(fā)泡劑1.5， 發(fā)泡助劑8份，木粉3份，增韌劑3份，潤(rùn)滑劑0.4份，本發(fā)明鈣基功能型填料按例1到例4分別添加75份，85份，100份，115份四個(gè)配方。

對(duì)比例：pvc樹(shù)脂75份，穩(wěn)定劑4份，復(fù)合發(fā)泡劑1.5，發(fā)泡助劑8份，木粉3份，增韌劑3份，潤(rùn)滑劑1份，碳酸鈣2000目75份。

將上述五個(gè)配方的材料在65型異向錐形雙螺桿擠出((主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和喂料轉(zhuǎn)數(shù)一致，記錄工藝參數(shù))得到相應(yīng)的pvc發(fā)泡產(chǎn)品，產(chǎn)品放置于恒溫恒濕的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中調(diào)節(jié)24小時(shí)，然后再?gòu)漠a(chǎn)品中制作標(biāo)準(zhǔn)樣條，樣條在恒溫恒濕環(huán)境中再調(diào)節(jié)24小時(shí)檢測(cè)機(jī)械性能(按gb/t24137-2009執(zhí)行)：

取樣品放置鼓風(fēng)式干燥箱中做熱穩(wěn)定性對(duì)比：

由對(duì)比可見(jiàn)，本發(fā)明的型材相對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)的型材在外觀質(zhì)量、彎曲強(qiáng)度、熱變形溫度上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。并且在添加量較大的情況下，可以達(dá)到產(chǎn)品米重基本不變的效果。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。