技术领域
[0001] 本
发明涉及氯化聚氯乙烯
复合材料技术领域，具体是涉及一种以氯化聚氯乙烯为基体的高韧耐热耐老化合金材料及其制备方法。
背景技术
[0002] 氯化聚氯乙烯
树脂(简称：CPVC)是由聚氯乙烯树脂(简称：PVC)氯化改性制得，含氯量一般为61％～73％。因此，在物理机械性能，特别是耐候性、耐蚀性、耐老化性、可溶性、阻燃自熄性等方面均比PVC有较大的提高，是一种性能优良的新
型材料；其主要应用于表面涂覆和
粘合剂，也可用于溶液纺丝等，这些方面的应用至今在某些领域仍然存在。近年来，由CPVC制造的管材具有优异的特点，使得这种材料的应用范围逐渐扩大，并且CPVC材料的
力学性能和耐热性好，其在耐
热管材方面的应用量也越来越大。但是，由于CPVC的抗冲击性能差，为了提高其抗冲击强度，人们常采用CPVC与PVC共混或加入抗冲击改性剂的方法来进行改善。常用的抗冲击改性剂有氯化聚乙烯、
丙烯酸酯共聚物、聚烯
烃弹性体POE、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(简称：ABS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯-共聚物(简称：MBS)等。从上述研究可以看出，加入上述改性剂后，CPVC的韧性明显提高，但遗憾的是CPVC的耐热性能或者耐候性却随之大幅度下降，不能协调CPVC材料的耐热性、耐候性与韧性的矛盾。
发明内容
[0003] 本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高韧耐热氯化聚氯乙烯合金材料。该材料解决了
现有技术在解决CPVC韧性的同时所带来的耐热性、耐老化性能下降的问题；其维卡
软化点可在104-119℃范围内变化，拉伸强度可达45-64MPa，缺口冲击强度可提高达200％以上。
[0004] 本发明要解决的第二个技术问题是提供一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料的制备方法。该制备方法简单，操作控制方面，生产效率高，生产成本低，应用范围广，具有广阔的工业化和市场前景。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括如下重量份数的原料：
[0006] 氯化聚氯乙烯 100份；
[0007] 抗冲改性剂 1-50份；
[0008] 热稳定剂 1.5-10份；
[0010] PVC加工助剂 0.5-15份；
[0012] 填充剂 0-40份。
[0013] 进一步改进的技术方案，本发明一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括如下重量份数的原料：
[0014] 氯化聚氯乙烯 100份；
[0015] 抗冲改性剂 5-20份；
[0016] 热稳定剂 1.5-7份；
[0017] 润滑剂 0.5-4份；
[0018] PVC加工助剂 0.5-3份；
[0019] 抗氧剂 0.1-0.5份；
[0020] 填充剂 3-20份。
[0021] 进一步地，所述氯化聚氯乙烯的聚合度为500～1500、氯含量为65％-73％。
[0022] 进一步地，所述抗冲改性剂是丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(简称：ASA)或丙烯腈-α甲基苯乙烯-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物；该抗冲改性剂与CPE、MBS等弹性体相比具有良好的耐热性能；与ABS相比具有良好的耐光老化性能。
[0023] 进一步地，所述热稳定剂是铅盐基类热稳定剂、
脂肪酸盐类热稳定剂、复合铅盐类热稳定剂、稀土类热稳定剂、有机
锡类热稳定剂中的一种、两种或两种以上的混合物。
[0024] 进一步地，所述润滑剂是
石蜡、
硬脂酸、硬脂酸酸、油酸、
微晶蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸
钙、硬脂酸锌和硬脂酸铅中的一种、两种或两种以上的混合物。优选地，选用硬脂酸或者石蜡。
[0025] 进一步地，所述的PVC加工助剂是丙烯酸酯类的
聚合物：ACR-201、ACR-401或其混合物。
[0026] 进一步地，所述的抗氧剂是受阻酚类抗氧剂BHT、1010或其混合物。
[0027] 进一步地，所述的填充剂为经过1％-10％
偶联剂或硬脂酸、石蜡活化处理的
碳酸钙、滑石粉、氧化
硅、沸石、
硫酸钡、
钛白粉、蒙脱土、
云母、盐泥、赤泥。所说的偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、
铝酸酯偶联剂、
硼酸酯偶联剂或稀土偶联剂；所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂或稀土偶联剂。
[0028] 为解决上述第二个技术方案，本发明一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料的制备方法：
[0029] 1)取下述重量份数的原料：氯化聚氯乙烯100份；抗冲改性剂1-50份；热稳定剂1.5-10份；润滑剂0.1-10份；PVC加工助剂0.5-15份；抗氧剂0.1-0.5份；填充剂0-40份；
[0030] 2)将上述原料在90-110℃条件下混合均匀，并在该
温度范围内保持5-60分钟；
[0031] 3)将上述混合均匀的上述原料放入冷混机中冷却至40-50℃，进入干燥料仓，制得产品。
[0032] 进一步地，上述制备方法还包括如下步骤：
[0033] 4)将干燥料仓中的混合原料用单螺杆或双螺杆
挤出机造粒，制得产品。
[0034] 进一步地，所述挤出机的参数选择如下：
机身温度：185-175℃，170-165℃，165-155℃，150-145℃；机头温度：160-180℃；主机转速：20转/分；
喂料转速：30转/分。
[0035] 本发明具有如下有益效果：
[0036] 1)本发明使用的抗冲改性剂使改性材料具有良好的刚性、韧性、光泽。与常用的抗冲改性剂氯化聚乙烯相比，改性材料的强度、耐热性能显著提高；与MBS相比，本发明所使用的耐热抗冲改性剂分子量上不含有双键，耐热性能、耐老化性能提高；与ABS相比，ASA树脂无双键结构，大大改善了其耐候性，克服了ABS树脂长期露置室外其机械强度显著下降，受日光的分解而使
颜色变黄等缺点，耐老化性能提高；与聚烯烃弹性体POE相比，ASA与CPVC的相容性好，合金材料的力学性能好。从而解决了现有技术在解决CPVC韧性的同时所带来的耐热性、耐老化性能下降的问题。
[0037] 2)采用本发明制的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，其维卡软化点可在104-119℃范围内变化，拉伸强度可达45-64MPa，缺口冲击强度可提高达200％以上，加工性能优于未改性的CPVC。
[0038] 3)本发明提供的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，实现了CPVC产品的高性能化，提高了CPVC产品附加值，扩大了其应用范围，降低了CPVC产品成本，具有良好的经济和社会效益。
[0039] 4)本发明提供的高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料制备方法简单，操作控制方面，生产效率高，生产成本低，应用范围广，具有广阔的工业化和市场前景。
附图说明
[0040] 图1是CPVC的冲击断面SEM图片；
[0041] 图2是ASA添加量为6PHR时的本发明产品冲击断面SEM图片；
[0042] 图3是ASA添加量为8PHR时的本发明产品冲击断面SEM图片；
[0043] 图4是ASA添加量为15PHR时的本发明产品冲击断面SEM图片。
具体实施方式
[0044] 下面结合附图和
实施例详细说明本发明提出的技术方案。
[0045] 本发明提供了一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，它采用的材料有氯化聚氯乙烯、耐热抗冲改性剂、热稳定剂、润滑剂、加工助剂、抗氧剂、偶联剂。
[0046] 在上述技术方案中，所采用的氯化聚氯乙烯聚合度为500-1500，氯含量65％-73％；耐热抗冲改性剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；热稳定剂是指能改善CPVC热
稳定性的助剂，其作用是在专用料生产过程中防止或抑制CPVC的降解，同时在制品的使用过程中保持足够的
热稳定性，延长使用寿命；所述的抗氧剂的作用是捕捉在PVC加工或使用过程中因受热或受到紫外线的作用形成的自由基，保证材料使用的寿命；所述的加工助剂为丙烯酸酯类树脂，该树脂能够促进CPVC的塑化且能保证塑化均匀；所述的润滑剂能够保证降低材料的熔体
粘度、防止物料在加工设备或模具上的粘附。
[0047] 实施例1
[0048] 将100份氯含量为67％，聚合度为1000的CPVC树脂、5份复合铅盐稳定剂、0.4份石蜡、0.7份聚乙烯蜡、0.8份氧化聚乙烯蜡、10份ASA、0.5份受阻酚类抗氧剂BHT、5份钛酸酯偶联处理碳酸钙、1份ACR-201，用高速
搅拌机搅拌至110℃，保持15分钟，冷却至室温，用双辊炼塑机在170℃温度下塑化5分钟，压片制成4mm板材，制成冲击、拉伸、维卡软化点测试样条，测试结果见表1。
[0049] 表1高韧耐热耐老化CPVC合金性能对照
[0050]性能 拉伸强度/MPa 冲击强度/kJ/m2 维卡软化点/℃
实施例1产品 59 8 115
未加抗冲改性剂产品 64 4 119
[0051] 实施例2
[0052] 将100份氯含量为67％，聚合度为700的CPVC树脂、7份复合铅盐稳定剂、0.4份硬脂酸钙、0.7份聚乙烯蜡、0.8份氧化聚乙烯蜡、8份ASA、0.2份受阻酚类抗氧剂1010、3份硅烷酯偶联处理滑石粉、0.5份ACR-401，用高速搅拌机搅拌至110℃，保持20分钟，冷却至室温，用锥形双螺杆造粒后，再用注射机注射成冲击、拉伸、维卡软化点测试样条，测试结果见表2。
[0053] 表2高韧耐热耐老化CPVC合金性能对照
[0054]性能 拉伸强度/MPa 冲击强度/kJ/m2 维卡软化点/℃
实施例2产品 59 7 114
未加抗冲改性剂产品 63 3 118
[0055] 实施例3
[0056] 将100份氯含量为67％，聚合度为1000的CPVC树脂、3份有机锡稳定剂、0.7份硬脂酸钙、0.4份石蜡、0.7份聚乙烯蜡、0.8份氧化聚乙烯蜡、0.4份硬酯酸单甘油酯、12份ASA、0.2份受阻酚类抗氧剂BHT、15份稀土偶联处理碳酸钙、1.5份ACR-201，用高速搅拌机搅拌至110℃，保持25分钟，冷却至室温，用双辊炼塑机在180℃温度下塑化5分钟，压片制成4mm板材，制成冲击、拉伸、维卡软化点测试样条，测试结果见表3。
[0057] 表3高韧耐热耐老化CPVC合金性能对照
[0058]性能 拉伸强度/MPa 冲击强度/kJ/m2 维卡软化点/℃
实施例3产品 55 12 114
未加抗冲改性剂产品 62 3 117
[0059] 实施例4
[0060] 将100份氯含量为65％，聚合度为500的CPVC树脂、6份钙锌稳定剂、1.2份聚乙烯蜡、1.0份氧化聚乙烯蜡、0.4份硬酯酸单甘油酯、8份ASA、0.3份BHT、6份硼酸酯偶联处理碳酸钙、0.7份加工助剂，用高速搅拌机搅拌至110℃，保持30分钟，冷却至室温，用锥形双螺杆造粒后，再用注射机注射成冲击、拉伸、维卡软化点测试样条，测试结果见表4。
[0061] 表4高韧耐热耐老化CPVC合金性能对照
[0062]性能 拉伸强度/MPa 冲击强度/kJ/m2 维卡软化点/℃
实施例4产品 56 10 113
未加抗冲改性剂产品 61 3 117
[0063] 实施例5
[0064] 将100份氯含量为67％，聚合度为1000的CPVC树脂、6.8份钙锌稳定剂、0.8份聚乙烯蜡、1.5份氧化聚乙烯蜡、0.5份硬酯酸单甘油酯、20份ASA、0.3份1010、15份硬脂酸活化处理碳酸钙、0.7份加工助剂，用高速搅拌机搅拌至110℃，保持10分钟，冷却至室温，用锥形双螺杆造粒后，用双辊炼塑机在180℃温度下塑化5分钟，压片制成4mm板材，制成冲击、拉伸、维卡软化点测试样条，测试结果见表5。
[0065] 表5高韧耐热耐老化CPVC合金性能
[0066]性能 拉伸强度/MPa 冲击强度/kJ/m2 维卡软化点/℃
实施例5产品 48 14 106
未加抗冲改性剂产品 56 5 116
[0067] 实施例6
[0068] 一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括如下重量份数的原料：
[0069] 氯化聚氯乙烯 100份；
[0070] 丙烯腈-丁二烯-丙烯酸酯共聚物 1份；
[0071] 脂肪酸盐类热稳定剂 1.5份；
[0072] 硬脂酸铅 0.1份；
[0073] ACR-201 0.5份；
[0074] 抗氧剂BHT 0.1份；
[0075] 所述氯化聚氯乙烯的聚合度为500、氯含量为65％。
[0076] 上述一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料的制备方法包括如下步骤：
[0077] 1)将上述原料在90℃条件下混合均匀，并在该温度范围内保持5分钟；
[0078] 2)将上述混合均匀的上述原料放入冷混机中冷却至40℃，进入干燥料仓；制得产品。
[0079] 实施例7
[0080] 一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括如下重量份数的原料：
[0081] 氯化聚氯乙烯 100份；
[0082] 丙烯腈-丁二烯-丙烯酸酯共聚物 50份；
[0083] 稀土类热稳定剂 10份；
[0084] 硬脂酸铅 10份；
[0085] ACR-401 15份；
[0086] 抗氧剂1010 0.5份；
[0087] 硼酸酯偶联剂蒙脱土 40份；
[0088] 所述氯化聚氯乙烯的聚合度为1500、氯含量为73％。
[0089] 上述一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料的制备方法，包括如下步骤：
[0090] 1)将上述原料在100℃条件下混合均匀，并在该温度范围内保持30分钟；
[0091] 2)将上述混合均匀的上述原料放入冷混机中冷却至50℃，进入干燥料仓；
[0092] 3)将干燥料仓中的混合原料用单
螺杆挤出机造粒，制得产品；所述挤出机的参数选择如下：机身温度：175℃，165℃，155℃，145℃；机头温度：180℃；主机转速：20转/分；喂料转速：30转/分。
[0093] 实施例8
[0094] 一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料，包括如下重量份数的原料：
[0095] 氯化聚氯乙烯 100份；
[0096] 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 20份；
[0097] 有机锡类热稳定剂 5份；
[0098] 硬脂酸锌 5份；
[0099] ACR-201 7份；
[0100] 抗氧剂BHT 0.3份；
[0101] 钛酸酯偶联剂处理硫酸钡 20份。
[0102] 上述一种高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料的制备方法，包括如下步骤：
[0103] 1)将上述原料在100℃条件下混合均匀，并在该温度范围内保持60分钟；
[0104] 2)将上述混合均匀的上述原料放入冷混机中冷却至45℃，进入干燥料仓，[0105] 3)将干燥料仓中的混合原料用
双螺杆挤出机造粒，制得产品；所述挤出机的参数选择如下：机身温度：180℃，168℃，160℃，148℃；机头温度：170℃；主机转速：20转/分；喂料转速：30转/分。
[0106] 附图2-4是高韧耐热耐老化氯化聚氯乙烯合金材料合金冲击断面SEM图片，可以看出：加入耐热抗冲改性剂后，断面为韧性破坏，未加入抗冲改性剂的CPVC材料为脆性破坏。其结构表明材料的韧性有大幅度的提高。
[0107] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的
基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
