本發(fā)明涉及一種高流動(dòng)性和高熔體強(qiáng)度的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料，屬于高分子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

PVC是聚氯乙烯的英文縮寫，PVC改性料價(jià)格便宜，原料豐富，加工簡(jiǎn)便，在汽車、建筑、家電和線纜等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，是目前世界上產(chǎn)量最大的塑料之一。而注塑技術(shù)是塑料加工成型的一種最常用手段，隨著注塑技術(shù)的不斷發(fā)展，注塑工藝不斷追求更低的注塑溫度和更短的注塑周期，以減少能耗和提高產(chǎn)能。因此，對(duì)注塑材料的要求也不斷提高，以滿足低溫和短周期注塑。但是常用的PVC注塑成型的制品在易出現(xiàn)虎皮紋、裂紋和收縮等外觀不良現(xiàn)象。常規(guī)解決方案有(一)在材料方面選用分子量更低的PVC樹脂或添加潤(rùn)滑劑，以提高材料的流動(dòng)性；(二)在模具設(shè)計(jì)方面，盡量采用多澆口和熱流道注塑，通過模具提高材料在模具中的流動(dòng)性。兩種方法均可提高流動(dòng)性，通過高流動(dòng)性來解決外觀性缺陷。隨著現(xiàn)在汽車零配件及其他注塑產(chǎn)品的復(fù)雜化，產(chǎn)品的尺寸和形狀變化多端，特別是一些特小型或特大型產(chǎn)品(如超小型三角窗和超大型三角窗)以及產(chǎn)品變截面的設(shè)計(jì)，加之對(duì)低注塑溫度和短塑周期的追求，對(duì)PVC注塑材料帶來諸多挑戰(zhàn)。單純通過提高流動(dòng)性或調(diào)整模具設(shè)計(jì)，已很難解決注塑的外觀缺陷和保證生產(chǎn)穩(wěn)定性。為了減少這種風(fēng)險(xiǎn)，必須在保證PVC材料高流動(dòng)性的基礎(chǔ)上，提高PVC材料的熔體強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述的問題提供一種同時(shí)具有高流動(dòng)性和高熔體強(qiáng)度的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料，該復(fù)合材料還具有較好的力學(xué)性能。

本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種高流動(dòng)性和高熔體強(qiáng)度的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料包括如下重量份數(shù)的組分：低分子量PVC樹脂粉30-60份、交聯(lián)PVC樹脂粉5-20份、主增塑劑10-30份、輔助增塑劑10-20份、納米碳酸鈣0.5-20份、高熔體強(qiáng)度加工助劑0.5-2份、潤(rùn)滑劑0.4-1.5份、熱穩(wěn)定劑0.5-4份、光穩(wěn)定劑0.1-1份、抗氧劑0.1-0.3份、其他助劑1-3份。

本發(fā)明選用適量的低分子量PVC樹脂粉與少量交聯(lián)PVC樹脂粉配伍添加，不僅可以提高復(fù)合材料的流動(dòng)性，還可以提高復(fù)合材料的熔體強(qiáng)度以及降低材料的光澤度。以兩者PVC樹脂為基體，呈圓球形，表面并不光滑，存在大量的褶皺，其原因在于納米碳酸鈣的大量填充使得PVC顆粒的體積趨于飽滿，形狀也均一。由于納米碳酸鈣以比較均勻的納米尺度分散到了PVC的顆粒之中，且納米碳酸鈣的表面包覆了一層表面改性劑，使得親水性大大降低，同時(shí)與有機(jī)物的結(jié)合性和潤(rùn)濕性大大提高；因此，PVC樹脂顆粒的表面存在大量褶皺，且改性的納米碳酸鈣能很好地分散在PVC樹脂中，對(duì)PVC基體產(chǎn)生很好的補(bǔ)強(qiáng)作用。在本發(fā)明復(fù)合材料中還配合添加有主增塑劑和輔助增塑劑，進(jìn)一步提高復(fù)合材料的的耐熱性，防止PVC在注塑過程中的降解。

所述的低分子量PVC樹脂粉的聚合度為800-1100。此范圍聚合物PVC樹脂粉，即確保了PVC材料的高流動(dòng)性，也具有不錯(cuò)的熔體強(qiáng)度，與復(fù)合材料中的高熔體強(qiáng)度加工助劑產(chǎn)生的協(xié)同作用更有利于材料的加工。

所述的交聯(lián)PVC樹脂粉為凝膠含量在20％-50％的化學(xué)交聯(lián)PVC樹脂粉。此范圍凝膠含量的PVC樹脂粉，具有較高的熔體強(qiáng)度，同時(shí)不會(huì)對(duì)高流動(dòng)性造成過大的負(fù)面影響。

所述的主增塑劑為鄰苯二甲酸二異壬酯和/或鄰苯二甲酸二癸酯。

所述的輔助增塑劑為己二酸二異辛酯、偏苯三酸二辛酯、對(duì)苯二甲酸二辛酯、環(huán)氧大豆油中的一種或多種。在本發(fā)明中如果不添加輔助增塑劑，僅有主增塑劑，對(duì)PVC材料的耐熱性和耐寒性會(huì)造成較大的負(fù)面影響。

所述的納米碳酸鈣為通過濕法改性制得的改性納米碳酸鈣，具體方法為：將納米碳酸鈣配制成懸浮液，在60-75℃水浴中恒速攪拌，緩慢加入表面改性劑，攪拌1-2h后冷卻，經(jīng)過濾、烘干、過篩，再用四氫呋喃回流抽提2-4h，除去物理吸附的表面改性劑。

表面改性納米碳酸鈣的粒徑小，比表面積增大，因而與基體樹脂接觸面積增大。當(dāng)受到外力作用時(shí)，剛性納米碳酸鈣粒子引起基體樹脂銀紋化吸收能量，從而達(dá)到對(duì)PVC樹脂增韌的效果。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的表面改性劑為硬脂酸、鋁酸酯類、鈦酸酯類中的一種或多種。

作為優(yōu)選，所述的改性納米碳酸鈣中粒徑為20-80nm的粒子占50-60％，粒徑為80-100nm的粒子占40-50％。

所述的高熔體強(qiáng)度加工助劑為丙烯酸樹脂加工助劑。若在本發(fā)明中選用提高熔體強(qiáng)度的增塑劑則會(huì)嚴(yán)重影響PVC的硬度和加工性能，進(jìn)而導(dǎo)致復(fù)合材料無法滿足同時(shí)具有高流動(dòng)性、高熔體強(qiáng)度以及力學(xué)性能優(yōu)異的要求。

所述的潤(rùn)滑劑為硬脂酸、PE蠟、PPA中的一種或多種。

所述的潤(rùn)滑劑組合由PE蠟、硬脂酸、PPA按質(zhì)量比為(1-2)：(1-2):0.1復(fù)配而成。PE蠟作為內(nèi)潤(rùn)滑，有效緩解PP的降解，硬脂酸、PPA作為外潤(rùn)滑，在材料實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，起到表面潤(rùn)滑作用，提高產(chǎn)品表面細(xì)膩度。在PVC材料中加入復(fù)配的潤(rùn)滑劑，可以降低所有組分在混合添加時(shí)的內(nèi)摩擦力以便組分混合均勻，改善制品性能，同時(shí)降低塑料與機(jī)械加工設(shè)備之間的摩擦力，防止PVC材料粘接在金屬加工設(shè)備上，提高設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度。將多種潤(rùn)滑劑組合使用，可達(dá)到更好的效果。

所述的熱穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和/或鋇鋅穩(wěn)定劑。

所述的光穩(wěn)定劑為UV-531、UV-9、UV-326、UV-P、UV-24、UV-2908、三嗪-5、受阻胺光穩(wěn)定劑的一種或多種。

所述的抗氧化劑為雙酚A、抗氧劑CA、抗氧劑264、抗氧劑2246、抗氧劑1076、抗氧劑168中的一種或多種。

所述的其他助劑包括色粉、色母。

在上述高流動(dòng)性和高熔體強(qiáng)度的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料中，所述的復(fù)合材料還包括1-5份橡膠改性劑。

作為優(yōu)選，所述的橡膠改性劑為丁腈橡膠、苯乙烯/丁二烯橡膠、有機(jī)硅橡膠中的一種或多種。本發(fā)明中選用二烯橡膠作橡膠改性劑，進(jìn)一步提升了PVC復(fù)合材料的韌性、彈性和熔體強(qiáng)度。

在上述高流動(dòng)性和高熔體強(qiáng)度的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料中，所述的復(fù)合材料還包括2-8份抗沖擊改性劑。

作為優(yōu)選，所述的抗沖擊改性劑為MBS、CPE、ABS、EVA、ACR、NBR中的一種或多種。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的抗沖擊改性劑為CPE、ACR。隨著抗沖改性劑的填充量增加，沖擊(缺口)強(qiáng)度值遞增，CPE、ACR呈線性，綜合指標(biāo)最好，且有臨界值，符合增韌性多重裂紋化理論。即外力作用下，已形成良好結(jié)合的PVC與改性劑兩相(或多相)界面中，PVC產(chǎn)生微小裂紋而波及橡膠態(tài)粒子，使其壓縮變形，產(chǎn)生應(yīng)力集中，誘發(fā)大量銀紋和剪切帶，吸收和消耗大部分能量；又是因?yàn)橄鹉z粒子存在，可以控制銀紋發(fā)展，防止其成為破壞性裂紋，增韌效果變強(qiáng)，體系抗沖擊強(qiáng)度提高，對(duì)改善無缺口抗沖擊強(qiáng)度作用更顯著。其中，抗沖改性劑ACR是由丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)通過多步乳液聚合反應(yīng)而成，以交聯(lián)的BA聚合為核，與PVC相容性好的如MMA聚合為殼，組成具有“核-殼”結(jié)構(gòu)的多元接枝共聚物。由于MMA的溶解度與PVC相近，將其加人到PVC中，二者可形成均勻的連續(xù)相。而ACR則以粒子形態(tài)分散于PVC連續(xù)相基體中，形成獨(dú)特的“海-島”結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的抗沖改性劑比較符合銀紋-剪切帶理論的增韌機(jī)理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明復(fù)合材料以適量的低分子量PVC樹脂及少量交聯(lián)PVC樹脂為基體，通過改性后的納米碳酸鈣的填充使PVC顆粒的體積趨于飽滿，并配合其他組分，如潤(rùn)滑劑、高熔體強(qiáng)度加工助劑以及橡膠改性劑、抗沖擊改性劑等，在確保高流動(dòng)性的基礎(chǔ)上，提高PVC復(fù)合材料的熔體強(qiáng)度和力學(xué)性能。本發(fā)明的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料可以適應(yīng)各種不同尺寸和形狀的注塑產(chǎn)品，并且可以滿足低塑溫度和短塑周期。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

表1：實(shí)施例1-5中注塑級(jí)PVC復(fù)合材料的組分

實(shí)施例1-5

按表1實(shí)施例1-5中所述的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料的組分配料，通過常規(guī)的注塑加工工藝即可制得本發(fā)明的高流動(dòng)性和高熔體強(qiáng)度的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料。

對(duì)比例1

該對(duì)比例與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于不含有改性納米碳酸鈣。

對(duì)比例2

該對(duì)比例與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于不含有丙烯酸樹脂加工助劑。

對(duì)比例3

該對(duì)比例與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于納米碳酸鈣未經(jīng)改性處理，且粒徑低于20nm。

對(duì)比例4

該對(duì)比例與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于納米碳酸鈣未經(jīng)改性處理，且粒徑高于100nm。

對(duì)比例5

該對(duì)比例與實(shí)施例5的區(qū)別僅在于該對(duì)比例中的PVC為均一的普通的PVC樹脂。

在上述實(shí)施例中，低分子量PVC樹脂粉的聚合度為800-1100；交聯(lián)PVC樹脂粉為凝膠含量在20％-50％的化學(xué)交聯(lián)PVC樹脂粉。納米碳酸鈣為通過濕法改性制得的改性納米碳酸鈣，具體方法為：將納米碳酸鈣配制成懸浮液，在60-75℃水浴中恒速攪拌，緩慢加入表面改性劑(可以為硬脂酸、鋁酸酯類、鈦酸酯類中的一種或多種)，攪拌1-2h后冷卻，經(jīng)過濾、烘干、過篩，再用四氫呋喃回流抽提2-4h，除去物理吸附的表面改性劑。且所述的改性納米碳酸鈣中粒徑為20-80nm的粒子占50-60％，粒徑為80-100nm的粒子占40-50％。熱穩(wěn)定劑可以為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑和/或鋇鋅穩(wěn)定劑。光穩(wěn)定劑可以為UV-531、UV-9、UV-326、UV-P、UV-24、UV-2908、三嗪-5、受阻胺光穩(wěn)定劑的一種或多種?？寡趸瘎┛梢詾殡p酚A、抗氧劑CA、抗氧劑264、抗氧劑2246、抗氧劑1076、抗氧劑168中的一種或多種。其他助劑包括色粉、色母。橡膠改性劑可以為丁腈橡膠、苯乙烯/丁二烯橡膠、有機(jī)硅橡膠中的一種或多種。抗沖擊改性劑可以為MBS、CPE、ABS、EVA、ACR、NBR中的一種或多種。

將實(shí)施例1-5和對(duì)比例1-4中的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料切水條進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2：實(shí)施例1-5和對(duì)比例1-4中的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料的性能

其中熔體強(qiáng)度采用毛細(xì)管流變儀檢測(cè)，口模長(zhǎng)徑比為30:1，剪切速率為5mm/s。

從表2可知，本發(fā)明復(fù)合材料以適量的低分子量PVC樹脂及少量交聯(lián)PVC樹脂為基體，通過改性后的納米碳酸鈣的填充使PVC顆粒的體積趨于飽滿，并配合其他組分，如潤(rùn)滑劑、高熔體強(qiáng)度加工助劑以及橡膠改性劑、抗沖擊改性劑等，在確保高流動(dòng)性的基礎(chǔ)上，提高PVC復(fù)合材料的熔體強(qiáng)度和力學(xué)性能。本發(fā)明的注塑級(jí)PVC復(fù)合材料可以適應(yīng)各種不同尺寸和形狀的注塑產(chǎn)品，并且可以滿足低塑溫度和短塑周期。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管對(duì)本發(fā)明已作出了詳細(xì)的說明并引證了一些具體實(shí)施例，但是對(duì)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說，只要不離開本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。