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，國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、型材等需求增長迅速。
其中，碳酸鈣(CaCO3)在聚氯乙烯加工過程中作為填充劑應(yīng)用已十分普遍，并已成為降低制品成本的主要手段；同時大量碳酸鈣的存在可以有效吸收材料燃燒時所釋放的氯化氫氣體(S.Zhu，Y.Zhang，Y.Zhang and C.Zhang.Polymer Testing，2003，22，539-543)。
大量添加無機(jī)填料往往帶來力學(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，必須有效地對碳酸鈣進(jìn)行表面活化改性處理，提高其分散能力，同時提高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、高級脂肪酸及其鹽、非離子型表面活性劑、無規(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，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，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，按照國標(biāo)要求制樣、測試(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，按照國標(biāo)要求制樣、測試(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，按照國標(biāo)要求制樣、測試(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，按照國標(biāo)要求制樣、測試(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，按照國標(biāo)要求制樣、測試(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，按照國標(biāo)要求制樣、測試(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試結(jié)果

表3所得共混物材料的測試結(jié)果


表4所得共混物材料的測試結(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、潤滑劑為0.2-5份；所說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、高級脂肪酸及其鹽、非離子型表面活性劑、無規(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，所說的潤滑劑包括石蠟、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，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降低了產(chǎn)品成本。并且可以通過調(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)合材料加工工藝簡單、經(jīng)濟(jì)可行。
文檔編號C08L27/00GK1597763SQ20041005383
公開日2005年3月23日 申請日期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 申請人:上海氯堿化工股份有限公司