纳米PVC门窗异型材组合物
专利汇可以提供纳米PVC门窗异型材组合物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种含纳米 核壳结构 的刚性冲击改性剂的PVC组合物，其特征是：它含有PVC100重量份，复合稳定剂3～8重量份， 碳 酸 钙 5～30重量份， 钛 白粉3～25重量份，纳米核壳结构刚性冲击改性剂2～30重量份，加工助剂0.1～5重量份，高温高效流动改性剂0.01～5重量份。，下面是纳米PVC门窗异型材组合物专利的具体信息内容。
1.一种含纳米核壳结构的刚性冲击改性剂的PVC组合物，其特征是：它含有PVC100重量份，复合稳定剂3～8重量份，碳酸钙5～30重量份，钛白粉3～25重量份，纳米核壳结构刚性冲击改性剂2～30重量份，加工助剂0.1～5重量份，高温高效流动改性剂0.01～5重量份，其中，所用的复合稳定剂基于该复合稳定剂的重量含有除硬质酸铅以外的有机酸铅50～80重量％，石蜡5～20重量％，硬脂酸铅10～20重量％，多元醇酯0.1～10重量％；所用的加工助剂为丙烯酸酯类或丙烯酸酯类与苯乙烯的共聚物；所用的高温高效流动改性剂为氧化聚乙烯蜡类；所用的纳米核壳结构刚性冲击改性剂基于该纳米核壳结构刚性冲击改性剂的总重量的组成为纳米无机粒子5～95重量％，高聚物5～95重量％；其中，所述的高聚物基于该高聚物的总重量含有10～70重量％的聚丙烯酸丁酯，10～50重量％的聚甲基丙烯酸甲酯，10～30重量％的聚丙烯酸乙酯，和10～50重量％的聚苯乙烯；所述的纳米无机粒子为纳米二氧化硅、纳米硅基氧化物、纳米碳酸钙、超微细滑石粉、超微细硫酸钡、超微细氧化铝、纳米二氧化钛中的一种或其复合物，其粒子尺寸为40～60nm。
2.根据权利1所述的PVC组合物，其特征是所用PVC的K值为63～72mL/g，所用的钛白粉为金红石型，所用的碳酸钙为轻质，或轻质活性，或重质，或重质活性，或胶质CaCO3。
3.一种纳米型材的制备方法，包括通过锥形或平行双螺杆挤出机挤出权利要求1或2所述的PVC组合物的步骤。
纳米PVC门窗异型材组合物
技术领域
当前PVC制品中应用的冲击改性剂是CPE、EVA、MBS和ACR等，存在刚性和韧性不能兼顾的问题，往往是韧性提高了，但拉伸强度、刚性和硬度、耐热性大幅度下降，造成尺寸稳定性不好，易变形。纳米粒子(无机和有机粒子)对聚合物有增韧增强增刚的作用，利用纳米粒子的这一特点可对高分子材料进行改性，从而制得具有高韧性又有高刚性的优异材料。但是普通纳米粉体很难达到在聚合物基体中的纳米分散，从而体现不出纳米效应。本发明在于实现纳米粒子对RPVC的增韧增强增刚作用，采用超声辅助和原位聚合，使纳米粒子在聚合物基体中达到纳米分散，充分展现纳米效应。
本发明所采用的纳米无机粒子为下列之一或其复合物：纳米二氧化硅(SiO2)、纳米硅基氧化物(SiO2-x)、纳米碳酸钙(CaCO3)、超微细滑石粉、超微细硫酸钡、超微细氧化铝、纳米二氧化钛，其粒子尺寸为10～100nm，优选20～60nm。
本发明采用纳米粒子的超声辅助分散和原位乳液聚合。本发明所采用的原位乳液聚合的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈之一种或其复合物，乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、MS-1、吐温-80之一种或其复合物，活性改性剂为聚羧酸钠衍生物，交联剂为二乙烯基苯，二甲基丙烯酸四甘醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚乙二醇酯之一种或其复合物。
本发明所采用的聚合物为下列单体的共聚物：(a)10～70％(重量)的丙烯酸丁酯；(b)10～60％(重量)的甲基丙烯酸甲酯；(c)10～30％(重量)的丙烯酸乙酯；(d)0～50％(重量)的苯乙烯；(e)0～20％(重量)的丙烯酸引发剂。
本发明所采用的乳液聚合，其使用的乳化剂量为0.1～10％(重量)，优选2～6％(重量)，活性改性剂为0.01～5％(重量)，优选0.5～3％(重量)，更优选1～2％(重量)，交联剂为0.1～5％(重量)，优选1～2％(重量)。
本发明的纳米刚性冲击改性剂的制备方法按下列步骤进行：1.将10-70％(重量)的丙烯酸丁酯、10-30％(重量)的丙烯酸乙酯、0-50％(重量)的苯乙烯放入已加有乳化剂的反应釜中，加入定量的去离子水，于40～70℃、优选50～60℃下充分搅拌，使之完全乳化。
2.于室温～100℃、优选50～80℃下加入预先溶解有乳化剂、表面改性剂的纳米无机粒子到去离子水中，在超声波作用下5～120分钟，优选10～60分钟，更优选20～40分钟。
3.将(1)与(2)充分混合，使之升温至50～90℃，优选60～80℃，加入预先溶解好的引发剂，在此温度下反应1～5小时，优选2～3小时。
4.补加引发剂溶液，在此温度下滴加甲基丙烯酸甲酯，0.5～3小时加完，优选1～2小时。
5.升温80～96℃，优选85～90℃，熟化0.5～3小时，优选1～2小时，制得纳米复合乳液。
6.将纳米复合乳液加入到高速离心喷雾干燥器之中进行干燥，制得粉末状纳米刚性冲击改性剂；或将纳米复合乳液缓慢投入到0.5～5(重量)％浓度的硫酸铅溶液或氯化钙溶液中，搅拌破乳凝聚后，过滤，水洗三遍后，于50～60℃下真空干燥。
本发明所制备的纳米刚性冲击改性剂具有核—壳结构，能与PVC进行良好的混合，体现纳米效应。
本发明的纳米PVC的组合物具体组成为：PVC 100重量份复合稳定剂 3～8重量份，优选4～6重量份碳酸钙 5～30重量份，优选6～20重量份，最优选 6～10重量份钛白粉 3～25重量份，优选4～10重量份N-ACR 2～30重量份，优选8～12重量份高温高效流动改性剂 0.01～5重量份，优选0.3～1重量份加工助剂 0.1～5重量份，优选0.5～1重量份本发明使用的PVC树脂，其K值为63～72mL/g，优选齐鲁石化公司的S-900型、S-1000型、S-1100型或北京化工二厂的SG-5、SG-6型。
本发明使用的N-ACR，其结构特征为具有核—壳结构，它含有：5～95％(重量)的纳米无机粒子，优选10～30％(重量)；5～95％(重量)的高聚物，优选70～90％(重量)。所使用的纳米无机粒子为SiO2，CaCO3，滑石粉，高岭土，BaSO4等，优选SiO2，CaCO3，所用粒径为20～100nm，优选40～60nm。其详细的制备已同时申请专利。
本发明使用的复合稳定剂，其组成为：除硬脂酸铅以外的有机酸铅 50～80％(重量)，优选60～70％(重量)石蜡 5～20％(重量)，优选6～10％(重量)硬脂酸铅 10～20％(重量)，优选15～18％(重量)多元醇酯 0.1～10％(重量)，优选3～5％(重量)所用的有机酸铅为富马酸铅、苯二甲酸铅和氰脲酸铅之一种或其复合物。
本发明使用的高温高效流动改性剂为氧化聚乙烯蜡，其分子量为1000～100000，优选3000～10000，其软化点为85℃～120℃，优选100～115℃，优选使用美国联信公司(Allied Signal Co.，Ltd)的A-C307A。
本发明使用的加工助剂，是一种能促进PVC熔融塑化的助剂，为丙烯酸酯类聚合物，或丙烯酸酯类与苯乙烯的共聚物。选用ACR-201(苏州安利化工厂或上海珊瑚化工厂)、ACR-401(苏州安利化工厂或上海珊瑚化工厂)、M-80(江苏吴县保安化工厂)和K-125P(日本KurehaChemicals[Singapore]PTE.Ltd.或美国Rohm-Haas公司)之一种或上述几种的复合物。
本发明使用的碳酸钙(CaCO3)为轻质CaCO3、胶质CaCO3、活性轻质CaCO3、，重质CaCO3和活性CaCO3之一种或上述几种的复合物，优选白艳华。
本发明使用的钛白粉，其特征为金红石型，优选美国杜邦(DuPont)公司的R-960和德国Kronos公司的N-2220之一种或其复合物。
本发明通过使用N-ACR和其它助剂进行复合，从而使所形成的纳米PVC组合物具有优异的综合性能，达到了既增刚又增韧的目的。
测试结果见表1。
表1 实施例4及对比例1性能测试结果
注：*采用双面V型缺口进行测试。续表1
从表1可以看出，通过加入N-ACR，使RPVC的冲击强度(包括低温冲击强度)得到了大幅度提高，同时保持了RPVC原有的刚度、耐热性、硬度和强度，具有明显的增韧、增强和增刚作用。
实施例5及对比例2：本实施例中，所采用的纳米PVC组合物组成为：实施例5 对比例2PVC(S-1000型，齐鲁石化) 100 100复合稳定剂 4 5CaCO3(活性，重质) 6 6钛白粉 4 4N-ACR 10CPE 10ACR-201 0.5 2A-C307A 0.3 0.5制备工艺同实施例4。测试结果见表2。
表2 实施例5和对比例2的性能(测试方法同表1)
续表2
从表2可以看出，实施例5是采用10重量份N-ACR改性，对比例2是采用10重量份CPE改性。二者性能相比，本发明的实施例5具有更优异的综合性能，其在增韧的同时保持了RPVC原有的刚性、硬度和耐热性：而CPE改性体系，其冲击强度较高，但强度和刚性、硬度损失很大，丧失了RPVC的一些宝贵性能。所以本发明具有更优异的综合性能。
表3 实施例6及对比例3的性能
续表3
从表3可以看出，本发明所采用的纳米刚性冲击改性剂与EVA对比，具有更高的冲击强度、拉伸强度和模量值，表明具有更好的综合性能。
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