專利名稱：：一種pvc/abs合金材料及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及到了聚合物合金材料領域，具體是針對一種高強度、高流動性、高耐熱型PVC/ABS合金材料及其制備方法。
背景技術：
：目前國內從事改性PVC的企業(yè)眾多，但普遍存在產(chǎn)品單一、產(chǎn)品檔次與技術含量低、經(jīng)濟效益差等問題，技術水平的落后嚴重制約了我國改性PVC及相關行業(yè)的發(fā)展。實現(xiàn)通用塑料PVC的高性能化是提高PVC改性行業(yè)生存力和競爭力的有效手段，而PVC合金化是高性能化的有效途徑，其中PVC與ABS的合金是其中最為重要的。PVC/ABS合金綜合了PVC和ABS兩者的優(yōu)點，不但保持了PVC所固有的阻燃性、高剛性、耐化學品性等，還大大提高了其缺口沖擊強度、維卡及負荷變形溫度、加工流動性等，與常用的工程塑料如阻燃ABS、PC、PC/ABS、PPO等相比，有極高的性價比，在整個塑料合金中，都占有重要地位，自上世紀90年代以來，PVC/ABS合金一直以8%12%的速度增長，前景十分看好?！币詠?，PVC/ABS合金的研發(fā)、生產(chǎn)以美國Borg-Warner公司、Geogia-Gulf公司、Polyone公司和日本鐘淵等國外大公司為主導，其采用PVC和ABS制成的合金材料具有阻燃(UL-94V-0、5VA)、耐高溫變形、高流動性、機械性能好、耐候性好、光澤度高等特點，廣泛應用在電器、電工、燈飾、通訊、汽車及管件等領域，具有很高的社會效益和經(jīng)濟效益。但是，現(xiàn)有的PVC/ABS合金材料存在使用性能和加工性能難以兼顧的問題。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于從根本上解決PVC/ABS合金材料使用性能和加工性能難以兼顧的難題，在物理機械性能優(yōu)異的前提下，提高產(chǎn)品流動性、耐熱性和阻燃性，制備出一種高強度、高流動性、高耐熱的PVC/ABS合金材料。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述PVC/ABS合金材料的制備方法，包括了自主開發(fā)特殊的螺紋元件及其組合以及各種配套設備，形成獨特的PVC/ABS合金專用雙螺桿擠出機組，以及自主開發(fā)的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，可根據(jù)產(chǎn)品需求靈活地設置各種工藝參數(shù)，滿足不同牌號產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，實現(xiàn)機組運行狀況模擬顯及自動檢測技術的全面應用，確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性。本發(fā)明的高強度、高流動性、高耐熱型PVC/ABS合金材料，是由相容性好的高流動性PVC樹脂和具備高沖擊、耐熱型ABS樹脂共混而成。眾所周知，共混材料力學性能的好壞，很大程度上取決于共混體系的相容性，如果共混體系兩相間完全不相容，相與相之間的大分子相互完全排斥，各聚合物組分獨自聚集在一起，形成相分離結構，相與相之間有著明顯的界面，彼此可以完全分開，兩相之間的粘結力差，勢必在材料內部留下薄弱部分，材料的力學性能必定變差；如果共混體系完全相容，大分子間實現(xiàn)分子級分散，其性能也只能是兩組分的簡單加和，而沒有很大改進，這兩種極端情況，即兩相完全不相容或完全相容，對一個共混體系來說，都不夠理想，難于達到改進的目的，我們所希望的共混體系，是介于完全相容和不相容之間，即半相容狀態(tài)〔或稱部分相容)，使共混體系在保證形成橡膠增韌分散相的同時，兩相之間又有良好的粘結力。因此，PVC/ABS合金是否具有使用價值，兩相間的相容性是首要因素。本發(fā)明的高強度、高流動性、高耐熱型PVC/ABS合金材料，由如下重量百分數(shù)的組分組成PVC樹脂20-80%ABS樹月旨10-70%熱穩(wěn)定劑1-6%加工助劑2-10%相容及抗沖擊改性劑1-15%耐熱劑1-30%阻燃劑1-3%其他助劑0-8%因此本發(fā)明首先致力于相容劑體系的開發(fā)，通過具有協(xié)同效應的相容體系的設計及優(yōu)化，實現(xiàn)了占20-80重量％高流動性的PVC樹脂與占10-70重量％具備高沖擊、耐熱型的ABS樹脂間的工藝相容。本發(fā)明通過測試PVC/ABS合金材料的缺口沖擊強度和熔接線沖擊強度等宏觀手段，以及DSC、材料沖擊斷面SEM形貌照片等微觀手段選定的相容及抗沖擊改性劑既與PVC有良好的相容性，又與ABS中的橡膠相丁二烯有良好的相容性，從而促使ABS和PVC大分子鏈段的相互滲透和擴散，使相疇尺寸微細化，提高相界面之間的粘結力，使相界面趨于模糊，使合金的抗沖擊性能大大提高，其懸臂梁缺口沖擊強度可以達到800J/m以上，而對剛性的負面影響較小，對加工流動性和耐熱性無明顯損害作用。在上述PVC/ABS合金材料中，所述PVC樹脂優(yōu)選為聚合度在400-800的PVC樹脂。在上述PVC/ABS合金材料中，所述相容及抗沖擊改性劑優(yōu)選為氯重量含量為20%-70%的氯化聚烯烴、丙烯酸酯或其共聚物類的核-殼型聚合物、MBS類的核-殼型聚合物、乙烯_醋酸乙烯共聚物、乙烯_醋酸乙烯共聚物與一氧化碳等第三極性單體的共聚物中的一種或幾種的混合物。其次通過對耐熱體系的研究開發(fā)，添加耐熱劑賦予PVC/ABS合金材料較高的耐熱性能。為了避免PVC/ABS合金成型加工后的產(chǎn)品在存儲、運輸、使用過程受熱變形而影響使用，通常還要求合金材料有一定的耐熱性能。PVC屬非晶材料，玻璃化溫度低在8(TC左右，維卡軟化溫度也只有8(TC左右，最高連續(xù)使用溫度僅6(TC左右，材料耐熱性差限制了它的應用。在上述PVC/ABS合金材料中，所述耐熱劑優(yōu)選為a-甲基苯乙烯類的共聚物或共混物、苯乙烯類的共聚物或共混物、AS、N-取代馬來酰亞胺或其共聚物或其共混物、氯化聚氯乙烯中的一種或幾種的混合物。再次，由于PVC是粘度較高的樹脂，同時又是極其熱敏的樹脂，因此PVC/ABS合金的加工流動性在合金材料中屬于較差的一種，嚴重制約其應用。因此改善PVC/ABS合金的加工流動性，以拓寬加工窗口是本發(fā)明中研究的重點之一。本發(fā)明通過添加熱穩(wěn)定劑、加工助劑和其他助劑，在滿足PVC/ABS合金使用性能的基礎上，獲得理想的加工流動性，其HAAKE流變轉矩可達7Nm以下，熔體質量流動速率(MFR)可達10g/10min以上，完全可以滿足大型、薄壁制件的成型。另外，本發(fā)明的PM系列PVC/ABS合金產(chǎn)品其阻燃性能達到UL-94V-0或5VA的要求。在上述PVC/ABS合金材料中，所述熱穩(wěn)定劑優(yōu)選為有機錫類、稀土類、金屬皂類、環(huán)氧化合物、亞磷酸酯、硫代酯、硫醚、受阻酚、多元醇或其酯、P_二酮類化合物中的一種或幾種的混合物。在上述PVC/ABS合金材料中，所述加工助劑優(yōu)選為丙烯酸甲酯的接枝共聚物或具有核殼結構的接枝共聚物、甲基丙酸甲酯及其共聚物、a-甲基苯乙烯低聚物、增塑齊U、脂肪酸或其鹽、石蠟、微晶石蠟、脂肪酸酯類化合物、脂肪醇類化合物、聚乙烯蠟、脂肪酰胺類化合物、氧化聚乙烯蠟、聚硅氧烷類化合物及氟聚合物中的一種或幾種的混合物。在上述PVC/ABS合金材料中，所述阻燃劑為紅磷或其它磷系化合物、氯化石蠟或其它氯系化合物、溴系化合物、五氧化二銻、三氧化二銻、銻酸鈉、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、鉬類化合物中的一種或幾種的混合物。上述高強度、高流動性、高耐熱型PVC/ABS合金材料的制備方法，包括如下步驟(1)將各組分按比例混合，在高速混合機里混合到IO(TC-1301:得到預混料。(2)將上述的預混料通過異向或同行雙螺桿擠出機混煉，并通過拉條水冷卻造粒或模面熱切風冷卻造粒。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果1.本發(fā)明一方面通過PVC、ABS基體材料的篩選，和對相容及抗沖擊改性齊U、耐熱劑、阻燃劑、熱穩(wěn)定劑及各種加工助劑等的優(yōu)化；另一方面通過研究螺桿類型、長徑比等自主開發(fā)了特殊的螺紋元件及其組合以及各種配套設備，形成獨特的PVC/ABS合金專用雙螺桿擠出機組，并采用高水平的生產(chǎn)工控系統(tǒng)，從根本上解決了PVC/ABS合金材料使用性能和加工性能難以兼顧的難題，在物理機械性能優(yōu)異的前提下，提高產(chǎn)品流動性、耐熱性、阻燃性等性能。創(chuàng)造性地實現(xiàn)了PVC樹脂、ABS樹脂使用性能與加工性能間最佳的綜合平衡，突破了國外PVC合金材料方面的技術壁壘，從而在PVC合金材料領域中率先達到國際先進水平，進而全面提升我國合金材料的技術水平。2.本發(fā)明所制備的PVC/ABS合金產(chǎn)品具有①物理機械性能優(yōu)異，懸臂梁缺口沖擊強度可達800J/m以上；②阻燃性能優(yōu)異，能滿足UL94V-0或5VA的要求；③耐熱性好，其維卡軟化溫度可達103°C以上，負荷變形溫度可達85°C以上，能滿足產(chǎn)品在存儲和使用中的要求；有效地拓展了PVC/ABS合金的應用范圍如在消防燈飾、汽車內飾件等方面的應用。④材料流動性好易成型，其HAAKE流變轉矩可達7N*m以下，熔體質量流動速率(MFR)可達10g/10min以上；⑤符合環(huán)保要求，產(chǎn)品的環(huán)保要求可滿足國家及相關行業(yè)對有毒，有害物質或元素的控制的所有規(guī)定。具體實施例方式下列百分數(shù)為重量百分數(shù)。實施例1取PVC粉65%，ABS樹脂10%，硫醇辛基錫5%，甲基丙酸甲酯及其共聚物5%，MBS類的核_殼型聚合物8%，a-甲基苯乙烯類的共聚物6%，三氧化二銻1%。把上述各種原材料在高速混合機里混合到IO(TC得到預混料，將此預混料通過異向或同行雙螺桿擠出機5混煉，并通過拉條水冷卻造粒或模面熱切風冷卻造粒，所得到的合金材料性能如表1所示。實施例2取PVC粉40%，ABS樹脂33%，硫醇辛基錫4%，甲基丙酸甲酯及其共聚物4%，氯重量含量為60%的氯化聚烯烴13%，a-甲基苯乙烯類的共聚物2%，氫氧化鎂2%，其他助劑2%。把上述各種原材料在高速混合機里混合到13(TC得到預混料，將此預混料通過異向或同行雙螺桿擠出機混煉，并通過拉條水冷卻造粒或模面熱切風冷卻造粒，所得到的合金材料性能如表2所示。實施例3取PVC粉20%，ABS樹脂48%，硫醇辛基錫3%，甲基丙酸甲酯及其共聚物3%，乙烯_醋酸乙烯共聚物與一氧化碳共聚物3%，a_甲基苯乙烯類的共聚物18%，氯化石蠟2%，其他助劑3%。把上述各種原材料在高速混合機里混合到12(TC得到預混料，將此預混料通過異向或同行雙螺桿擠出機混煉，并通過拉條水冷卻造粒或模面熱切風冷卻造粒，所得到的合金材料性能如表3所示。表1.實施例1與國外進口合金料性能對比性能標準國際單位實施例1進口料A拉伸強度D638MPa4341伸長率D638%2022彎曲強度D790旨a6361彎曲模量D790MPa23002200懸臂梁缺口沖擊強度D256J/m660680負荷變形溫度(未退火)D648。c7272維卡軟化溫度(未退火)D1525°c8585阻燃性UL94ClassV-0,5VAV-0,5VA烙體質量流動速率(MFR)D1238g/10min10.810.5表2.實施例2與國外進口合金料性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3.實施例3與國外進口合金料性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>負荷變形溫度(未退火)D648。c8685維卡軟化溫度(未退火)D1525°C104103阻燃性UL94ClassV國OV-0熔體質量流動速率(MFR)D1238g/10min4.54.08權利要求一種PVC/ABS合金材料，其特征在于由如下重量百分數(shù)的組分組成PVC樹脂20-80％ABS樹脂10-70％熱穩(wěn)定劑1-6％加工助劑2-10％相容及抗沖擊改性劑1-15％耐熱劑1-30％阻燃劑1-3％其他助劑0-8％。2.根據(jù)權利要求1所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于所述PVC樹脂為聚合度在400-800的PVC樹脂。3.根據(jù)權利要求1所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于所述相容及抗沖擊改性劑為氯重量含量為20%-70%的氯化聚烯烴、丙烯酸酯或其共聚物類的核-殼型聚合物、MBS類的核_殼型聚合物、乙烯_醋酸乙烯共聚物、乙烯_醋酸乙烯共聚物與一氧化碳共聚物中的一種或幾種的混合物。4.根據(jù)權利要求l所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于所述耐熱劑為a-甲基苯乙烯類的共聚物或共混物、苯乙烯類的共聚物或共混物、AS、N-取代馬來酰亞胺或其共聚物或其共混物、氯化聚氯乙烯中的一種或幾種的混合物。5.根據(jù)權利要求1所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于所述熱穩(wěn)定劑為有機錫類、稀土類、金屬皂類、環(huán)氧化合物、亞磷酸酯、硫代酯、硫醚、受阻酚、多元醇或其酯、P_二酮類化合物中的一種或幾種的混合物。6.根據(jù)權利要求1所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于所述阻燃劑為紅磷或其它磷系化合物、氯化石蠟或其它氯系化合物、溴系化合物、五氧化二銻、三氧化二銻、銻酸鈉、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、鉬類化合物中的一種或幾種的混合物。7.根據(jù)權利要求1所述的PVC/ABS合金材料，其特征在于所述加工助劑是丙烯酸甲酯的接枝共聚物或具有核殼結構的接枝共聚物、甲基丙酸甲酯或其共聚物、a-甲基苯乙烯低聚物、增塑劑、脂肪酸或其鹽、石蠟、微晶石蠟、脂肪酸酯類化合物、脂肪醇類化合物、聚乙烯蠟、脂肪酰胺類化合物、氧化聚乙烯蠟、聚硅氧烷類化合物及氟聚合物中的一種或幾種的混合物。8.權利要求1所述PVC/ABS合金材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將各組分按比例混合，在高速混合機里混合到IO(TC_1301:得到預混料。(2)將上述的預混料通過異向或同行雙螺桿擠出機混煉，并通過拉條水冷卻造?；蚰Ｃ鏌崆酗L冷卻造粒。全文摘要本發(fā)明公開了一種PVC/ABS合金材料及其制備方法。由如下重量百分數(shù)的組分組成PVC樹脂20-80％，ABS樹脂10-70％，熱穩(wěn)定劑1-6％，加工助劑2-10％，相容及抗沖擊改性劑1-15％，耐熱劑1-30％，阻燃劑1-3％，其他助劑0-8％。本發(fā)明從根本上解決了PVC/ABS合金材料使用性能和加工性能難以兼顧的難題，在物理機械性能優(yōu)異的前提下，提高產(chǎn)品流動性、耐熱性、阻燃性等性能。創(chuàng)造性地實現(xiàn)了PVC樹脂、ABS樹脂使用性能與加工性能間最佳的綜合平衡，突破了國外PVC合金材料方面的技術壁壘，從而在PVC合金材料領域中率先達到國際先進水平，進而全面提升我國合金材料的技術水平。文檔編號B29B9/02GK101747568SQ20081022005公開日2010年6月23日申請日期2008年12月16日優(yōu)先權日2008年12月16日發(fā)明者劉奇祥,尹國杰,謝明星申請人:金發(fā)科技股份有限公司;上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司