專利名稱:Abs/6000目無機粉體填充改性pvc合金材料及其制備方法
技術領域:
本發明涉及高分子材料技術領域,尤其是一種ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料及其制備方法。
背景技術:
聚氯乙烯(PVC)樹脂來源豐富,并且PVC塑料具有剛性好、強度高、阻燃、耐腐蝕、電氣絕緣性好以及軟硬可調等優異性能,因此用途廣泛。但硬質PVC(RPVC)制品的脆性大,成型加工時有熔體粘度大、熱穩定性差等缺點,限制了PVC的廣泛使用。ABS樹脂是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種單體共聚而成,ABS樹脂兼有聚丙烯腈的剛性、表面硬度和高度化學穩定性,以及具有聚苯乙烯的良好加工性和光澤性以及聚丁二烯的抗沖擊性、韌性和彈性,作為通用型熱塑性工程塑料,ABS樹脂在應用于汽車工業和電子電氣行業過程中,其韌性、抗沖擊性能常常滿足不了要求,而且價格也較高。
ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金是針對PVC與ABS各自的優缺點而制備的性能上相互取長補短的一種塑料合金。該合金的各種性能接近ABS(有些性能還超過ABS或PVC),把PVC和ABS摻混起來,通過熔融共混形成一種多相均質的ABS/PVC合金,使之成為具有沖擊強度高、綜合性能好、又具有良好阻燃性的塑料合金,本公司研制的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料中的PVC/微納粉體復合材料熱穩定性得到提高,本PVC/微納粉體復合材料可與ABS做成合金,以降低ABS生產成本;是制造ABS/PVC合金汽車內飾及外用制品以及ABS合金頭盔制品的最佳材料。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足,提供一種即能降低成本、又能同時滿足其外觀與內在性能要求的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料及其制備方法。
本發明是通過以下技術方案來實現的一種ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其特征在于其組分及重量份數分別為ABS樹脂 90~110份;PVC/微納粉體復合材料 8~60份。
而且,所述的PVC/微納粉體復合材料的組分及重量份數分別為PVC 90~110份;
無機材料粉體5~20份;穩定劑 1.5~7份;加工改性劑 0.5~4份;增塑劑 1~5份;表面處理劑 0.5~1.2份;石蠟0.5~1.2份。
而且,所述的構成PVC/微納粉體復合材料中還可添加顏料。
而且,所述的無機材料粉體為6000目的重質碳酸鈣或輕質碳酸鈣或高嶺土或滑石粉或二氧化硅或氫氧化鎂或氫氧化鋁或硅灰石,以及上述物質的任意組合混合物,其90%的粒徑≤2μm。
而且,所述的穩定劑為有機錫類或無塵復合鉛穩定劑。
而且,所述的加工改性劑為ACR-401或聚丙烯酸酯類物質。
而且,所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯或環氧大豆油。
而且,所述的表面處理劑為硅烷或鈦酸酯或鋁酸酯偶聯劑或硬脂酸,以及上述物質的任意組合混合物。
而且,所述的顏料為鈦白粉和/或增白劑,其中鈦白粉的重量份數為1~4份,增白劑的重量份數為0.01~0.2份。
一種ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料的制備方法包括以下步驟(1)制備改性的6000目無機材料粉體將6000目無機材料粉體放入高混機中高速攪拌混合,溫度達到80℃至90℃時開始抽濕,溫度達到110℃至160℃后,加入表面處理劑混合攪拌5至10min,然后將高混機中的混合料放進冷混機中進行冷卻,冷卻到30℃至50℃后出料得到改性的6000目無機材料粉體;(2)制備PVC/微納粉體復合材料粉料將PVC、穩定劑、增塑劑放入高混機中,混合攪拌,溫度達到80℃至90℃時開始抽濕,抽濕的同時將改性后的6000目無機材料粉體、石蠟、顏料放入高混機中并繼續混合攪拌,當溫度升至105℃至135℃時,將高混機中的混合料放進冷混機中進行冷卻,冷卻到70℃至80℃時加入加工改性劑,繼續冷卻到30℃至50℃后出料,放出的物料即為PVC/微納粉體復合材料的粉料;(3)制備PVC/微納粉體復合材料將PVC/微納粉體復合材料的粉料在雙螺桿擠出機上擠出造粒,從喂料口到模頭一區溫度100~120℃,二區溫度105~125℃,三區溫度120~140℃,四區溫度130~150℃,五區溫度130~150℃,六區溫度120~140℃,七區溫度105~125℃,駐留時間為0.5~2min,主機轉速為200r/min,壓力為10~15Mpa,出料、擠出后冷卻、干燥,切粒,即成PVC/微納粉體復合材料成品;(4)制備ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料將ABS樹脂與PVC/微納粉體復合材料成品混合,經注射成型機注射成型即成ABS/PVC合金材料,其制備工藝為料桶的溫度分四段控制,第一段為150~170℃,第二段為150~170℃,第三段為160~180℃,第四段為170~190℃,噴嘴為180~200℃,時間為5~12s,壓力為20~25Mpa。
本發明的有益效果和優點是1.該ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料是在PVC/微納粉體復合材料內科學合理地添加粒徑為6000目無機材料粉體,并改進了微納粉體復合材料的制備工藝,在制備過程中采用除濕和改性的工序,改性后由表面親水疏油性能改變為親油疏水性能,成功地解決了6000目無機材料粉體添加時粒子團聚和分散性差的問題,使得PVC(聚氯乙烯)材料加工體系提高了分散性和兼容性,改善體系流動性能及加工性能,而且可賦予ABS/PVC合金材料制品較好的物理機械性能,提高了韌性和抗沖性能。
2.本發明應用的6000目無機材料粉體,其90%的粒徑≤2μm(可表示為D90≤2μm),既具有部分納米粉體的優點,又基本解決了納米粉體“易團聚、難分散”的缺點。
3.本發明可根據實際情況,在不降低性能指針的前提下,選用不同添加量的6000目無機材料粉體來達到降低生產成本的目的,根據不同的添加量與相應的普通填料的產品比較可節省5%~15%的成本,提高了產品的市場競爭能力,尤其適用于ABS/PVC合金汽車內飾及外用制品以及ABS合金頭盔的制造。
具體實施例方式
本發明通過以下實施例進一步詳述,下述實施例是說明性的,不是限定性的,不能以下述實施例來限定本發明的保護范圍。
實施例11. PVC/微納粉體復合材料原料配方PVC100kg穩定劑(市售無塵復合鉛穩定劑) 6kg加工改性劑(市售ACR-401或聚丙烯酸酯類物質) 4kg增塑劑(DOP或ESO) 2kg硬脂酸(HSt)0.6kg石蠟(WAX) 0.6kg鈦白粉(TiO2) 2kg增白劑(市售) 0.05kg6000目無機材料粉體(重質碳酸鈣) 20kg
將20kg的6000目無機材料粉體放入高混機中高速攪拌混合,溫度達到80℃時開始抽濕,溫度達到110℃后加入硬脂酸混合10min,將混合料放進冷混機,冷卻到40℃后出料得到改性的6000目無機材料粉體;將PVC、穩定劑、增塑劑(DOP)放入高混機中,混合攪拌,溫度達到80℃時開始抽濕,抽濕的同時將改性后的6000目無機材料粉體、石蠟、鈦白粉、增白劑放入高混機中并繼續加溫,當溫度升至105℃時,將高混機中的混合料放進冷混機中進行冷卻,冷卻到80℃以下時加入加工改性劑(ACR-401),繼續冷卻到30℃后出料,放出的物料為ABS合金用PVC/微納粉體復合材料的粉料。
此配方中的6000目無機材料粉體采用重質碳酸鈣,亦可采用輕質碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、二氧化硅、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硅灰石或它們的混合物。按此配方生產的ABS合金用PVC/微納粉體復合材料的粉料經擠出成型機擠出造粒,即可制成ABS合金用PVC/微納粉體復合材料。其ABS合金用PVC/微納粉體復合材料的制造工藝為按以下工藝條件在雙螺桿擠出機(KY50/100同向雙螺桿配混擠出機組)上擠出造粒,其擠出造粒工藝(溫度℃)參數如下一區 二區 三區 四區 五區 六區 七區溫度,℃ 100~120 105~125 120~140 130~150 130~150 120~140 105~125駐留時間為0.5~2min,主機轉速為200r/min,壓力為10~15Mpa,出料、擠出后冷卻、干燥,切粒,即成PVC/微納粉體復合材料成品。
2. ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料的原料配方ABS樹脂 90kg;PVC/微納粉體復合材料 10kg;將90kg的ABS樹脂與10kgPVC/微納粉體復合材料成品混合,經注射成型機注射成型即成ABS/PVC合金材料,其制備工藝為料桶的溫度分四段控制,第一段為150~170℃,第二段為150~170℃,第三段為160~180℃,第四段為170~190℃,噴嘴為180~200℃;時間為5~12s,壓力為20~25Mpa。
實施例21. PVC/微納粉體復合材料原料配方PVC100kg穩定劑(市售無塵復合鉛穩定劑) 6kg加工改性劑(市售ACR-401或聚丙烯酸酯類物質) 4kg增塑劑(DOP或ESO) 1kg硬脂酸(HSt)0.6kg石蠟(WAX) 0.6kg鈦白粉(TiO2) 2kg
增白劑(市售) 0.05kg6000目無機材料粉體(重質碳酸鈣) 20kg將20kg的6000目無機材料粉體放入高混機中高速攪拌混合,溫度達到85℃時開始抽濕,溫度達到120℃后加入鋁酸酯偶聯劑混合5min,將混合料放進冷混機,冷卻到50℃后出料得到改性的6000目無機材料粉體;將PVC、穩定劑、增塑劑(DOP)放入高混機中,混合攪拌,溫度達到90℃時開始抽濕,抽濕的同時將改性后的6000目無機材料粉體、石蠟、鈦白粉、增白劑放入高混機中并繼續加溫,當溫度升至135℃時,將高混機中的混合料放進冷混機中進行冷卻,冷卻到80℃以下時加入加工改性劑(ACR-401),繼續冷卻到50℃后出料,放出的物料為ABS合金用PVC/微納粉體復合材料的粉料。
將上述配制的ABS合金用PVC/微納粉體復合材料的粉料,在雙螺桿擠出機(KY50/100同向雙螺桿配混擠出機組)上擠出造粒,擠出造粒工藝(溫度℃)參數和注射成型工藝(溫度℃)參數與實施例1相同。
2. ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料的原料配方ABS樹脂 80kg;PVC/微納粉體復合材料 20kg;將80kg的ABS樹脂與20kgPVC/微納粉體復合材料成品混合,,經注射成型機注射成型即成ABS/PVC合金材料,其制備工藝為料桶的溫度分四段控制,第一段為150~170℃,第二段為150~170℃,第三段為160~180℃,第四段為170~190℃,噴嘴為180~200℃;時間為5~12s,壓力為20~25Mpa。
實施例31. PVC/微納粉體復合材料原料配方PVC100kg穩定劑(市售無塵復合鉛穩定劑) 3kg加工改性劑(市售ACR-401或聚丙烯酸酯類物質) 1kg增塑劑(DOP或ESO) 3kg鈦酸酯 0.4kg石蠟(WAX) 0.4kg鈦白粉(TiO2) 1.5kg增白劑(市售) 0.02kg6000目無機材料粉體(重質碳酸鈣) 15kg將15kg的6000目無機材料粉體放入高混機中高速攪拌混合,溫度達到90℃時開始抽濕,溫度達到160℃后加入鈦酸酯混合8min,將混合料放進冷混機,冷卻到45℃后出料得到改性的6000目無機材料粉體;將PVC、穩定劑、增塑劑(DOP)放入高混機中,混合攪拌,溫度達到85℃時開始抽濕,抽濕的同時將改性后的6000目無機材料粉體、石蠟、鈦白粉、增白劑放入高混機中并繼續加溫,當溫度升至125℃時,將高混機中的混合料放進冷混機中進行冷卻,冷卻到80℃以下時加入加工改性劑(ACR401),繼續冷卻到40℃后出料,放出的物料為ABS合金用PVC/微納粉體復合材料的粉料。
此配方中的6000目無機材料粉體采用重質碳酸鈣,亦可采用輕質碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、二氧化硅、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硅灰石或它們的混合物。
將上述配制的ABS合金用PVC/微納粉體復合材料的粉料,在雙螺桿擠出機(KY50/100同向雙螺桿配混擠出機組)上擠出造粒,擠出造粒工藝(溫度℃)參數和注射成型工藝(溫度℃)參數與實施例1相同。
2. ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料的原料配方ABS樹脂 70kg;PVC/微納粉體復合材料30kg;將70kg的ABS樹脂與30kgPVC/微納粉體復合材料成品混合,,經注射成型機注射成型即成ABS/PVC合金材料,其制備工藝為料桶的溫度分四段控制,第一段為150~170℃,第二段為150~170℃,第三段為160~180℃,第四段為170~190℃,噴嘴為180~200℃;時間為5~12s,壓力為20~25Mpa。
實施例41. PVC/微納粉體復合材料原料配方PVC(聚氯乙烯) 100kg穩定劑(市售無塵復合鉛穩定劑) 6.5kg加工改性劑(市售ACR-401或聚丙烯酸酯類物質) 5kg增塑劑(DOP或ESO) 4kg鋁酸酯/硬脂酸(HSt) 1.0kg石蠟(WAX) 1.0kg鈦白粉(TiO2) 2kg增白劑(市售) 0.05kg6000目無機材料粉體(重質碳酸鈣) 15kg將15kg的6000目無機材料粉體放入高混機中高速攪拌混合,溫度達到90℃時開始抽濕,溫度達到160℃后加入鋁酸酯/硬脂酸混合10min,將混合料放進冷混機,冷卻到50℃后出料得到改性的6000目無機材料粉體;將PVC、穩定劑、增塑劑(DOP)放入高混機中,混合攪拌,溫度達到90℃時開始抽濕,抽濕的同時將改性后的6000目無機材料粉體、石蠟、鈦白粉、增白劑放入高混機中并繼續加溫,當溫度升至135℃時,將高混機中的混合料放進冷混機中進行冷卻,冷卻到80℃以下時加入加工改性劑(ACR401),繼續冷卻到50℃后出料,放出的物料為ABS合金用PVC/微納粉體復合材料的粉料。
此配方中的6000目無機材料粉體采用重質碳酸鈣,亦可采用輕質碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、二氧化硅、氫氧化鎂、氫氧化鋁、硅灰石或它們的混合物。
將上述配制的ABS合金用PVC/微納粉體復合材料的粉料,在雙螺桿擠出機(KY50/100同向雙螺桿配混擠出機組)上擠出造粒,擠出造粒工藝(溫度℃)參數和注射成型工藝(溫度℃)參數與實施例1相同。
2. ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料的原料配方ABS樹脂 60kg;PVC/微納粉體復合材料 40kg;將60kg的ABS樹脂與40kgPVC/微納粉體復合材料成品混合,經注射成型機注射成型即成ABS/PVC合金材料,其制備工藝為料桶的溫度分四段控制,第一段為150~170℃,第二段為150~170℃,第三段為160~180℃,第四段為170~190℃,噴嘴為180~200℃;時間為5~12s,壓力為20~25Mpa。
該ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料可作為汽車內飾及外用制品以及ABS合金頭盔的最佳材料。
以上的實施例子可根據實際情況,在不降低性能指針的前提下,選用不同添加量的6000目無機材料粉體來達到降低生產成本的目的,根據不同的添加量與相應的普通填料的產品比較可節省5%~15%的成本。
實施例所制成的產品已經由天津市質量監督檢驗站第五站檢測,完全達到相應的國家標準。
選用6000目無機材料粉體是以無機剛性粒子增強、增韌理論作為研究理論依據的。
在PVC的物理改性中,改性劑按剛性大小區分有彈性體和非彈性體兩類。用彈性體的方法雖然可取得較為理想的韌性,增加廉價改性劑的填充量,卻降低了材料的強度、剛性、耐熱性以及加工流動性,是以犧牲某種力學性能為代價達到降低成本的目的。而非彈性體增韌則是一種較新的方法,尤其是近年發展起來的“無機剛性粒子增強、增韌的理論”,不但可以提高PVC的韌性、剛性、增加尺寸的穩定性,而且還可使強度、模量、熱變形溫度、加工流動性得到適當的改善。
該理論一般解釋為無機粒子均勻分散在基體樹脂中,當受外力沖擊時,由于無機粒子的存在產生了應力集中效應,引發周圍樹脂產生微開裂。同時,粒子之間的基體也產生了塑性變形,吸收沖擊能,從而達到增韌效果;無機粒子的存在使基體裂紋擴展受阻和鈍化,最終阻止微裂紋不致發展為破壞性開裂;隨著粒子細度變細,粒子的比表面積增大,粒子與基體接觸面積增大,材料在受沖擊時會產生更多的微開裂紋和塑性變形,從而吸收能量。另一種機理認為基體與粒子的作用在兩極為拉應力,在赤道位置為壓應力。由于力的作用,粒子的赤道附近會受壓力作用,有利于屈服出現,此外,由于兩極受到拉應力作用,當接口粘接性較弱時,會在兩極首先發生界面脫粘,相當于使粒子周圍形成一個空穴,依據對于空穴的應力分析,在空穴赤道面上的應力為本體應力的3倍。因此,在本體應力尚未達到基體屈服應力時,局部點已開始產生屈服,即同樣也促使基體屈服,綜合效應使高聚物的韌性提高。
通過對不同粒徑CaCO3與PVC復合體系性能的研究發現在無機剛性粒子不團聚的情況下,粒徑越小所得到的復合材料性能越好,尤其是當共混體系中加入適量的納米CaCO3粒子時,其沖擊強度、拉伸強度及斷裂伸長率均會同時得到提高。化學方法改性納米CaCO3,能使其在PVC基體中均勻分散并且接口間的相互作用增強,從而導致其沖擊強度、斷裂伸長率、拉伸模量均大幅度增加,而拉伸強度幾乎保持不變;但是,當CaCO3用量超過15%時,納米級CaCO3改性的復合材料在拉伸強度和缺口沖擊強度上均低于由微米級CaCO3改性的復合材料體系。經分析,粒徑越細,粉體發生二次團聚的現象越嚴重,雖然理論上添加料的粒徑越細,添加到聚合物中得到的增強、增韌力學性能越突出,但實際上,由于納米粉體極容易產生二次團聚,應用時納米粉體的真實粒徑往往遠大于理論粒徑。在實驗室環境下尚可控制,一旦放大到中間試驗,產品的質量不但不能提高反而出現下降的現象。因此,本發明應用的6000目無機材料粉體,其90%的粒徑≤2μm(可表示為D90≤2μm),既具有部分納米粉體的優點,又基本解決了納米粉體“易團聚、難分散”的缺點。
權利要求
1.一種ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其特征在于其組分及重量份數分別為ABS樹脂 90~110份;PVC/微納粉體復合材料8~60份。
2.根據權利要求1所述的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其特征在于所述的PVC/微納粉體復合材料的組分及重量份數分別為PVC 90~110份;無機材料粉體5~20份;穩定劑 1.5~7份;加工改性劑 0.5~4份;增塑劑 1~5份;表面處理劑 0.5~1.2份;石蠟0.5~1.2份。
3.根據權利要求2所述的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其特征在于所述的構成PVC/微納粉體復合材料中還可添加顏料。
4.根據權利要求2所述的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其特征在于所述的無機材料粉體為6000目的重質碳酸鈣或輕質碳酸鈣或高嶺土或滑石粉或二氧化硅或氫氧化鎂或氫氧化鋁或硅灰石,以及上述物質的任意組合混合物,其90%的粒徑≤2μm。
5.根據權利要求2所述的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其特征在于所述的穩定劑為有機錫類或無塵復合鉛穩定劑。
6.根據權利要求2所述的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其特征在于所述的加工改性劑為ACR-401或聚丙烯酸酯類物質。
7.根據權利要求2所述的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其特征在于所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯或環氧大豆油。
8.根據權利要求2所述的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其特征在于所述的表面處理劑為硅烷或鈦酸酯或鋁酸酯偶聯劑或硬脂酸,以及上述物質的任意組合混合物。
9.根據權利要求3所述的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其特征在于所述的顏料為鈦白粉和/或增白劑,其中鈦白粉的重量份數為1~4份,增白劑的重量份數為0.01~0.2份。
10.一種如權利要求1所述的ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料的制備方法,其特征在于其制備方法包括以下步驟(1)制備改性的6000目無機材料粉體將6000目無機材料粉體放入高混機中高速攪拌混合,溫度達到80℃至90℃時開始抽濕,溫度達到110℃至160℃后,加入表面處理劑混合攪拌5至10min,然后將高混機中的混合料放進冷混機中進行冷卻,冷卻到30℃至50℃后出料得到改性的6000目無機材料粉體;(2)制備PVC/微納粉體復合材料粉料將PVC、穩定劑、增塑劑放入高混機中,混合攪拌,溫度達到80℃至90℃時開始抽濕,抽濕的同時將改性后的6000目無機材料粉體、石蠟、顏料放入高混機中并繼續混合攪拌,當溫度升至105℃至135℃時,將高混機中的混合料放進冷混機中進行冷卻,冷卻到70℃至80℃時加入加工改性劑,繼續冷卻到30℃至50℃后出料,放出的物料即為PVC/微納粉體復合材料的粉料;(3)制備PVC/微納粉體復合材料將PVC/微納粉體復合材料的粉料在雙螺桿擠出機上擠出造粒,從喂料口到模頭一區溫度100~120℃,二區溫度105~125℃,三區溫度120~140℃,四區溫度130~150℃,五區溫度130~150℃,六區溫度120~140℃,七區溫度105~125℃,駐留時間為0.5~2min,主機轉速為200r/min,壓力為10~15Mpa,出料、擠出后冷卻、干燥,切粒,即成PVC/微納粉體復合材料成品;(4)制備ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料將ABS樹脂與PVC/微納粉體復合材料成品混合,經注射成型機注射成型即成ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料,其制備工藝為料桶的溫度分四段控制,第一段為150~170℃,第二段為150~170℃,第三段為160~180℃,第四段為170~190℃,噴嘴為180~200℃,時間為5~12s,壓力為20~25Mpa。
全文摘要
本發明涉及一種ABS/6000目無機粉體填充改性PVC合金材料及其制備方法。其合金材料由ABS樹脂、PVC、穩定劑、加工改性劑、增塑劑、表面處理劑、石蠟、6000目無機材料粉體構成,其制備方法是將計量后的各種原料經高混機充分混合均勻,制成聚氯乙烯粉料,然后將聚氯乙烯粉料經擠出機擠出造粒,制成PVC/微納粉體復合材料,該PVC/微納粉體復合材料與ABS樹脂混合即制成本合金材料。本合金材料具有較高的分散性和兼容性,能夠改善體系流動性及加工性能,賦予制品較好的物理機械性能,使產品得到增韌補強的效果,提高了性能且降低成本,是制造ABS/PVC合金汽車內飾及外用制品以及ABS合金頭盔制品的最佳材料。
文檔編號B29C47/76GK1958661SQ20061012960
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月27日 優先權日2006年11月27日
發明者王獲 申請人:天津德昊超微新材料有限公司