本發(fā)明涉及復合材料，具體涉及一種pvc發(fā)泡型材及其制備方法。

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，通過模具和共擠等方式可設計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，在促進資源循環(huán)、節(jié)能減排、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展等方面帶來較好的經(jīng)濟效益和社會效應。但現(xiàn)有pvc木塑材料還存在生產(chǎn)成本壓力過大、材料機械性能及耐候性差、耐腐蝕性差、生產(chǎn)能耗高等缺點，從而限制了其應用領域。我國是一個木材資源需求大國，但森林資料缺乏，現(xiàn)已禁止濫砍濫伐，而建筑和家居市場對木材的需求在逐年增加，要緩解這個凸顯的矛盾，以塑代木是必然趨勢，新型pvc木塑材料如能降低生產(chǎn)成本、提高機械性能、改善特殊性能將會使這一矛盾得以解決。公開號為cn105001555a的中國發(fā)明專利申請公開了一種高抗沖耐老化的pvc-m管材，該文獻公開了利用pvc、輕質(zhì)碳酸鈣、mbs、硫酸鈣晶須、碳黑等原料，通過2，6－叔丁基對丙酚和乙硫醇的協(xié)同作用，制成耐老化的pvc塑料制品，但是，該技術(shù)制備過程操作復雜，并且使用輕質(zhì)碳酸鈣和碳酸鈣晶須，在制造過程中，電流較高，能耗較大，碳酸鈣形成的加強筋不規(guī)則。公開號為102010552a的中國發(fā)明專利申請公開了一種pvc/晶須硫酸鈣復合材料及其制備方法，利用pvc和晶須硫酸鈣等組合制得復合材料，增加了pvc的強度，但是采用的組分組合所形成的復合材料發(fā)泡不規(guī)則，從而在強度上難以達到更高要求，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、耐腐蝕性不強的問題。也有人曾經(jīng)嘗試使用天然硬石膏與輕質(zhì)碳酸鈣配合來制備更高強度的聚氯乙烯管材，如公開號為cn103740015a的中國發(fā)明專利申請公開一種高強度聚氯乙烯管材，但是該天然硬石膏與輕質(zhì)碳酸鈣和丙烯酸樹脂發(fā)泡效果較差，無法得到光滑發(fā)泡均勻的高強度型材。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明的目的之一提供一種新型pvc發(fā)泡型材，其制備原料包括以下重量份配比的組分：

pvc:100份，pvc再生料5～50份，生物質(zhì)粉5～30份，硫酸鈣：50～130份，穩(wěn)定劑:5～12份，發(fā)泡劑：1～5份，發(fā)泡調(diào)節(jié)劑：2～18份，內(nèi)潤滑劑：0.6～3.5份，外潤滑劑：0.6～3.5份，pvc加工助劑：1.8～2.5份，偶聯(lián)劑：0.6～2.5份。

另一優(yōu)選方案是，其制備原料包括以下重量份配比的組分：pvc:100份，pvc再生料15～40份，生物質(zhì)粉10～20份，硫酸鈣：60～90份，穩(wěn)定劑:6～9份，發(fā)泡劑：1.8～3.5份，發(fā)泡調(diào)節(jié)劑：5～15份，內(nèi)潤滑劑：0.8～2.5份，外潤滑劑：0.8～2.5份，pvc加工助劑：2～2.3份，偶聯(lián)劑：0.9～1.5份。

另一優(yōu)選方案是，其制備原料包括以下重量份配比的組分：pvc:100份，pvc再生料20～30份，生物質(zhì)粉15～18份，硫酸鈣：70～80份，穩(wěn)定劑:7～8份，發(fā)泡劑：2.1～2.5份，發(fā)泡調(diào)節(jié)劑：8～12份，內(nèi)潤滑劑：1.5～1.8份，外潤滑劑：1.5～1.8份，pvc加工助劑：2.1～2.2份，偶聯(lián)劑：1.0～1.2份。

另一優(yōu)選方案是，其原料還包括如下重量份配比的組分：增韌劑：5～30份。

另一優(yōu)選方案是，其原料還包括如下重量份配比的組分：增韌劑：10～20份。

另一優(yōu)選方案是，所述增韌劑為mbs。

另一優(yōu)選方案是，所述穩(wěn)定劑為鉛鹽復合穩(wěn)定劑或稀土復合穩(wěn)定劑或其混合物

另一優(yōu)選方案是，所述發(fā)泡劑為ac發(fā)泡劑和nc發(fā)泡劑的混合物，其中ac發(fā)泡劑和nc發(fā)泡劑混合時的質(zhì)量比為2:1－10。

另一優(yōu)選方案是，所述pvc為sg-7型樹脂或sg-8型樹脂。

另一優(yōu)選方案是，所述生物質(zhì)粉為過60目篩的生物質(zhì)粉。

另一優(yōu)選方案是，所述發(fā)泡調(diào)節(jié)劑為pa-903。

另一優(yōu)選方案是，所述內(nèi)潤滑劑為潤滑劑oa9。

另一優(yōu)選方案是，所述外潤滑劑為pe蠟。

另一優(yōu)選方案是，所述pvc加工助劑為acr401或acr175。

另一優(yōu)選方案是，所述偶聯(lián)劑為鈦酸酯或鋁酸酯偶聯(lián)劑或兩種的混合物。

另一優(yōu)選方案是，所述硫酸鈣細度為過400目篩。

另一優(yōu)選方案是，所述硫酸鈣為游離水含量為0.5％～1.0％的硫酸鈣，更優(yōu)選游離水含量為0.6％～0.8％。所述硫酸鈣優(yōu)選由以下方法制得：取無水石膏，通過破碎、磨粉、風選、干燥、活化處理得到硫酸鈣，其 中干燥時控制游離水水分的質(zhì)量含量在0.5～1.0％。上述無水石膏即天然石膏礦，研究發(fā)現(xiàn)，上述游離水含量的硫酸鈣，尤其是經(jīng)上述處理之后的硫酸鈣礦粉，使用在本發(fā)明的配方中，可以在制備復合材料過程中對潤滑和發(fā)泡起更好的促進作用，促進pvc均勻發(fā)泡，同時還能有效地穩(wěn)定溫度，使鏈式反應順利進行，反應過程不斷鏈，得到更加均勻的產(chǎn)品，并且由于礦粉更便宜，大大降低了生產(chǎn)復合材料的成本。

本發(fā)明還提供所述pvc生物質(zhì)發(fā)泡復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)：取各配比的原料進行混合，混合溫度為100～130℃；

步驟(2)：充分混合后，得到混合料，再將混合料降到40～60℃；

步驟(3)：將混合料在雙螺桿擠出機中混煉擠出；

步驟(4)：將擠出材料通過加熱模具后再抽負壓冷卻定型；

步驟(5)：定型冷卻后的材料通過輔機牽引、切割成一定長寬的產(chǎn)品。

另一優(yōu)選方案是，所述步驟(1)的混合溫度為110～120℃。

另一優(yōu)選方案是，所述步驟(3)混煉時擠出機溫度控制在150～190℃。

另一優(yōu)選方案是，所述步驟(4)加熱模具溫度控制在160～190℃。

另一優(yōu)選方案是，所述步驟(4)加熱模具溫度控制在165～180℃。

目前，為了增強pvc的強度，本領域的技術(shù)人員普遍做法，是往pvc中加入碳酸鈣或者晶須硫酸鈣，普遍認為只有晶須硫酸鈣，或者晶須硫酸鈣與碳酸鈣的混合物才可有效與pvc結(jié)合形成穩(wěn)定的復合材料，而這 兩種添加劑碳酸鈣的發(fā)泡效果不佳，而晶須硫酸鈣成本高，所以pvc復合材料一直成本較高，無法滿足工業(yè)上大量生產(chǎn)的要求。但是，經(jīng)過本發(fā)明的研發(fā)人員長期研究后發(fā)現(xiàn)，直接采用硫酸鈣做為增強劑，并輔以其它一定比例含量的組分，可以協(xié)同作用，達到更好的增強效果，并且降低能耗。本發(fā)明改進了現(xiàn)有材料的配方，所制備的復合材料與現(xiàn)有pvc發(fā)泡材料相比具有如下明顯優(yōu)勢：1、所采用的硫酸鈣與其它組分協(xié)同作用使得pvc發(fā)泡時體系變穩(wěn)定，材料的微孔更均勻；2、本發(fā)明的配方使得pvc發(fā)泡體系中填料含量可增加20％-50％，但產(chǎn)品的米重基本不變，使材料更具性價比；3、使pvc發(fā)泡體系加工工藝范圍變寬，有利于生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量控制；4、該發(fā)泡材料耐腐蝕性能明顯增加，拓寬了產(chǎn)品的應用領域；5、產(chǎn)品的韌性、剛性都優(yōu)于普通填料制備的發(fā)泡材料；6、生產(chǎn)過程中材料的粘度下降，產(chǎn)品表面光潔，電能耗下降8％左右；7、本發(fā)明采用了pvc再生料，節(jié)約了資源，提高了廢料的利用。本發(fā)明利用了新材料的技術(shù)原理，具有新材料應用的開創(chuàng)性，并兼具資源利用，節(jié)能環(huán)保，綠色經(jīng)濟的特點，適宜工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實施方式

以下提供本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例，以助于進一步理解本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于這些優(yōu)選實施例。

本發(fā)明實施例1－3采用穩(wěn)定劑為鉛鹽復合穩(wěn)定劑，實施例4－7所采用穩(wěn)定劑為稀土復合穩(wěn)定劑。實施例1－3的pvc為sg-7型樹脂，實施例4－7的pvc為sg-8型樹脂。實施例1－7發(fā)泡調(diào)節(jié)劑為pa-903，實施例1－7內(nèi)潤滑劑為潤滑劑oa9；實施例1－7外潤滑劑為pe蠟；實施例1－3的pvc加工助劑為acr401，實施例4－7的pvc加工助劑為 acr175；實施例1－3的偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑，實施例4－7的偶聯(lián)劑為鋁酸酯偶聯(lián)劑；實施例1－3的硫酸鈣細度為過600目篩，實施例4－7的硫酸鈣細度為過400目篩。實施例1－3所述硫酸鈣由以下方法制得：取無水石膏礦，通過破碎、磨粉、風選、干燥、活化處理得到硫酸鈣，其中干燥時控制水分的質(zhì)量含量在0.5～1.0％。實施例中所用的原料全部為從市售購得。本發(fā)明實施例所采用的生物質(zhì)粉為樹木加工廢料或農(nóng)作物秸桿干燥后破碎過60目篩所得。

實施例1－7

按重量份數(shù)計，本發(fā)明實施例1－7新型pvc生物質(zhì)發(fā)泡型材配方組成按序號1－7如下表：

表1

實施例1－3生產(chǎn)新型pvc生物質(zhì)發(fā)泡型材的工藝如下：

步驟1，將表中組份物料投入高混機中高速充分混合，溫度達到110～120℃，后將混合物從高混機轉(zhuǎn)到低速冷混鍋，將溫度降到40～60 ℃，得到混合料；

步驟2，將混合料在異向錐形雙螺桿擠出機中混煉擠出；

步驟3，將擠出材料通過加熱模具(加熱模具溫度165～180℃)后再抽負壓冷卻定型；

步驟4，定型冷卻后的材料通過輔機牽引、切割成一定尺寸的產(chǎn)品。本實施例中異向錐形雙螺桿擠出機的工作參數(shù)如下：加工溫度為一區(qū)156℃，二區(qū)165℃，三區(qū)175℃，四區(qū)180℃，模頭一區(qū)155℃，模頭二區(qū)185℃，模頭三區(qū)180℃，模頭四區(qū)185℃，模頭五區(qū)170℃，主機轉(zhuǎn)數(shù)為17.1rpm，喂料速度為10.9rpm，電流為4.4a，牽引速度為294rpm，實施例1－3產(chǎn)品米重分別為1.35kg/m、1.34kg/m、1.35kg/m。

實施例1－3所得型材的尺寸偏差、外觀、性能如下表(按gb/t24137-2009)：

表2

實施例4－7

實施例4－7生產(chǎn)新型pvc生物質(zhì)發(fā)泡型材的工藝如下：

步驟1，將表中組份物料投入高混機中高速充分混合，溫度達到 110-120℃，后將混合物從高混機轉(zhuǎn)到低速冷混鍋，將溫度降到40-60℃，得到混合料；

步驟2，將混合料在異向錐形雙螺桿擠出機中混煉擠出；

步驟3，將擠出材料通過加熱模具后再抽負壓冷卻定型；

步驟4，定型冷卻后的材料通過輔機牽引、切割成一定尺寸的產(chǎn)品。本實施例中異向錐形雙螺桿擠出機工藝參數(shù)如下：加工溫度為一區(qū)156℃，二區(qū)165℃，三區(qū)175℃，四區(qū)180℃，模頭一區(qū)153℃，模頭二區(qū)183℃，模頭三區(qū)178℃，模頭四區(qū)182℃，模頭五區(qū)168℃，主機轉(zhuǎn)數(shù)為17.1rpm，喂料速度為10.7rpm，電流為4.3a，牽引速度為294rpm，實施例4－7產(chǎn)品米重分別為1.38kg/m、1.37kg/m、1.35kg/m、1.36kg/m。實施例4－7所得型材的尺寸偏差、外觀、性能如下表(按gb/t24137-2009)

表3

實施例8

對比例

對比例中配方與實施例3的一致，按重量份數(shù)計，配方組成如下表：

表4

上述配方的對比例型材的制備方法如下：

步驟1，將表中組份物料投入高混機中高速充分混合，溫度達到110-120℃，后將混合物從高混機轉(zhuǎn)到低速冷混鍋，將溫度降到40-60℃，得到混合料；

步驟2，將混合料在異向錐形雙螺桿擠出機中混煉擠出；

步驟3，將擠出材料通過加熱模具后再抽負壓冷卻定型；

步驟4，定型冷卻后的材料通過輔機牽引、切割成一定尺寸的產(chǎn)品。本實施例中異向錐形雙螺桿擠出機工藝參數(shù)如下：加工溫度為一區(qū)156℃，二區(qū)165℃，三區(qū)175℃，四區(qū)180℃，模頭一區(qū)150℃，模頭二區(qū)178℃，模頭三區(qū)173℃，模頭四區(qū)180℃，模頭五區(qū)163℃，主機轉(zhuǎn)數(shù)為17.1rpm，喂料速度為10.9rpm，電流為4.8a，牽引速度為294rpm，產(chǎn)品米重1.51kg/m。

對比例型材的尺寸偏差、外觀、性能如下表(按gb/t24137-2009)

表5

由對比可見，本發(fā)明的型材相對比現(xiàn)有技術(shù)的型材在外觀質(zhì)量、彎曲強度、彈性模量和抗沖擊強度上具有明顯的優(yōu)勢。

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