CN101704978A - 提高氯化聚氯乙烯树脂加工性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高氯化聚氯乙烯树脂(CPVC)加工性能的方法，其特征在于，在氯化聚氯乙烯树脂加工过程中，加入热塑性聚氨酯。本发明采用热塑性聚氨酯作为CPVC的加工改性剂，使得所获得的配混料具有良好的脱模性能，并改善了配混物的缺口冲击，拉伸强度等性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高氯化聚氯乙烯树脂加工性能的方法，特别涉及提高氯化聚氯乙烯管材、管件和氯化聚氯乙烯合金材料的加工性能的方法。
背景技术
氯化聚氯乙烯树脂(CPVC)又称为过氯乙烯，它是聚氯乙烯(PVC)经过氯化后的产物，理论上CPVC的最高含氯量可达73.2％，目前通过水相法生产的CPVC含氯量通常控制在61％-68％。当含氯量增至65％以上时，由于极性的增强导致CPVC的拉伸强度和弯曲强度直线上升，同时脆性也增大，熔体粘度也比PVC要高两倍以上。
由于CPVC的含氯量比PVC有较大提高，CPVC的物理机械性能，特别是耐候性、耐老化性、耐腐蚀性、耐高温能力、变形性、可溶性及阻燃自熄性等均比PVC有所提高，特别是耐温性能的提高使得CPVC在硬质产品的应用比PVC更加广阔，目前CPVC主要用在管材、涂料和粘合剂、泡沫材料、绝缘和阻燃材料、人造纤维材料及板材、改性剂等方面。特别是在管材方面被广泛用于制造工业管道、冷热水管道和消防管道以适应不同用途，另外还可以制造各种阀门、管件等配套系统。CPVC与传统的合成材料管材相比具有如下诸多优异性能：坚固、安装方便、耐腐蚀、安全、阻燃，动力损耗小，隔热性能好等。
虽然CPVC管材性能优越，然而CPVC树脂由于其较高的含氯量导致加工性能严重恶化，与通用型PVC树脂相比加工难度要高得多，特别是在加工过程中由于氯化聚氯乙烯极性较强，因此比一般的极性化合物有更高的粘附到加工设备上的趋向，从而导致在加工中容易产生粘料导致生产过程出现焦痕、分解、起泡等一系列现象，同时CPVC由于极性增加，在不添加加工助剂的情况下其加工温度很高，不容易塑化。
因此在配方中添加一种或几种能有效降低CPVC的塑化温度，并起到降低CPVC体系粘度的助剂无疑将带来更好的加工性能。通过添加一定量的内外润滑剂可以起到降低塑化温度的作用，但是由于大多数润滑剂尤其是与CPVC有相容性的内润滑剂的熔点较低，因此往往会造成维卡下降非常厉害，从而使CPVC制品失去其高维卡的特点而不易达到标准。如果单纯添加外润滑剂则会导致润滑析出，而且加工过程不稳定，从而不能获得具有表面光滑和良好加工性能的CPVC配混物。
另一种办法就是添加加工助剂，如ACR类加工助剂，主要可以分为增加流动性和加工性能的加工助剂，然而添加该类助剂对PVC的效果十分明显，而对于CPVC效果并不明显，因此CN02110265.1公开了一种改善CPVC加工性能但又不损失其维卡的加工助剂，其主要成份为丙烯腈-α-甲基苯乙烯-苯乙烯共聚物，然而从该公告中同样可以看出，随着该加工助剂的加入，其塑化扭矩显著增大，熔体粘度增加。
热塑性聚氨酯(TPU)具有极好的耐腐蚀性、耐油性、耐寒性及较高的拉伸强度和伸长率.而且其与PVC同为极性聚合物，因此与PVC的相容性也较好，常常作为PVC的增韧助剂而使用，或制备PVC弹性体而添加，而目前在CPVC加工中的应用还未见有相关报道.TPU作为一种结晶性聚合物，具有较高的耐热性能和良好的耐寒性能，添加适量的TPU能有效增强CPVC配混物的拉伸强度，还能增加其延伸率和缺口冲击强度，同时由于其与金属更强的竞争附着性使得配混物中的CPVC树脂不容易粘附到金属表面，从而获得更佳的脱模效果.
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种改善氯化聚氯乙烯树脂加工性能的方法，以克服现有技术存在的缺陷。
本发明改善氯化聚氯乙烯树脂加工性能的方法，其特征在于，在氯化聚氯乙烯树脂(简称CPVC，下同)加工过程中，加入热塑性聚氨酯(简称TPU，下同)，以提高氯化聚氯乙烯树脂加工过程中的塑化性能，降低塑化温度，增加脱模性，从而提高其加工性。
所述加工过程，为本领域公知的过程，将氯化聚氯乙烯树脂和其它助剂共混即可。
以100重量份氯化聚氯乙烯树脂计，热塑性聚氨酯的加入重量为1-20份，优选为1-5份。
所述的热塑性聚氨酯是一种已经制成粒料的树脂，可采用市售产品，如台湾三晃的H790、H795，烟台万华的WHT1190、WHT1195等产品。
所述的热塑性聚氨酯可以是聚酯型的也可以是聚醚型的，其维卡软化温度在85-130℃之间，优选95-125℃。
在所述的在氯化聚氯乙烯树脂加工过程中，还可加入其它常规的助剂，如塑料橡胶加工助剂手册中提到的助剂以及加入量；
优选的，以100重量份氯化聚氯乙烯树脂计，还可加入：
钙锌复合稳定剂 3～5份
可采用SUN ACE KAKOH(PTE)LTD牌号为CZW12-NP的产品；
甘油单硬脂酸酯 0～2.5份
硬脂酸丁酯 0～2.5份
邻苯二甲酸二辛酯 0～2.5份
丙烯酸酯 0.5～2份
可采用苏州安利公司牌号为ACR401的产品；
抗冲击改性剂丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物 3～12份
可采用Kaneka公司牌号为B522的MBS产品；
外润滑剂A高温石蜡 0.2～1.5份
可采用科宁油脂化工牌号为G22的产品；
外润滑B氧化聚乙烯蜡 0.2～2份
可采用Honeywell公司牌号为AC629A的产品；
TiO2 1～6份
优选的，本发明改善氯化聚氯乙烯树脂加工性能的方法，包括如下步骤：
在氯化聚氯乙烯树脂中加入钙/锌复合稳定剂、TPU树脂、以及除了抗冲改性剂外的其它助剂，在混合机中进行混合，温度升至80～90℃左右，加入抗冲改性剂混至100～120℃后放入冷却混合机中进行冷却，冷却至45℃以下，出料，即为产品。
热塑性聚氨酯的加入，在一定程度上能降低高温态下CPVC混料的粘度，降低塑化温度，从而增加CPVC树脂配方料的操作弹性，有利于改善CPVC树脂的加工性能，同时选择合适的热塑性聚氨酯树脂对CPVC其他性能的损失较小.
本发明采用热塑性聚氨酯作为CPVC的加工改性剂，使得所获得的配混料具有良好的脱模性能，并改善了配混物的缺口冲击，拉伸强度等性能。
具体实施方式
以下通过实施例和比较例来加以进一步的描述，但是本发明并没有局限于这些实施例。
所述的加工性能是这样测试的：
(1)动态热稳定性测试：流变仪(Thermo Hakke Polylab System)的混合器温度设定为180℃，转子转速为30转/分钟，称取71克的混合料加入混合器中，启动流变仪，至扭矩恒定5分钟后结束，读取塑化时间和平衡温度
(2)将上述混料经双辊开炼机开炼后，放入平板硫化机压制成板，按测试标准制样，维卡软化点按ASTMD1525-00标准测试，缺口冲击强度按GB/T1043-93标准测试。
实施例1～4，对比实施例1～4
配方如表1和表2。均为重量份。
制备方法如下：在氯化聚氯乙烯树脂中加入钙/锌复合稳定剂、TPU树脂、以及除了抗冲改性剂外的其它助剂，在混合机中进行混合，温度升至90℃左右，加入抗冲改性剂丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物共混至120℃后，放入冷却混合机中进行冷却，冷却至45℃以下，出料，即为产品。
表1
| 实施例1 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | |
| CPVC(JC701含氯量67％wt，)上海氯碱化工股份有限公司 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 钙锌复合稳定剂CZW12-NP(SUN ACE KAKOH(PTE)LTD) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| TPU H790台湾三晃 | 2 | ||||
| 单甘油硬脂酸酯 | 2 | ||||
| 硬脂酸丁酯 | 2 | ||||
| 邻苯二甲酸二辛酯 | 2 |
| 实施例1 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | |
| 丙烯酸酯改性剂ACR401安利 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| B522MBS抗冲击改性剂钟渊 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 |
| G22外润滑剂科宁油脂化工 | 0.5 | 0.5 | 0.85 | 0.5 | 0.5 |
| AC629A外润滑Honeywell | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| TiO2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 平衡温度(℃) | 198 | 199 | 199 | 199 | 202 |
| 维卡软化点(℃) | 117.5 | 109.5 | 109.7 | 110.5 | 118.0 |
| 缺口冲击强度(kJ/m2) | 15.8 | 16.8 | 17.5 | 15.2 | 13.2 |
| 表面光泽 | 优 | 良 | 良 | 良 | 差 |
表2
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| CPVC(JC701含氯量67％wt，)上海氯碱化工股份有限公司 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 钙锌复合稳定剂CZW12-NP(SUN ACE KAKOH(PTE)LTD) | 5 | 5 | 5 | 5 |
| TPU H790台湾三晃 | 2 | 4 | 6 | 8 |
| 丙烯酸酯改性剂ACR401安利 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| B522MBS抗冲击改性剂钟渊 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 |
| G22外润滑剂科宁油脂化工 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| AC629A外润滑Honeywell | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| TiO2 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 塑化时间(s) | 140 | 135 | 128 | 110 |
| 平衡温度(℃) | 198 | 198 | 197 | 197 |
| 维卡软化点(℃) | 117.5 | 117.1 | 116.7 | 116.4 |
| 缺口冲击强度(kJ/m2) | 15.8 | 16.3 | 16.8 | 19.6 |
从表1中可以看出，对比实施例1和比较例2，3，4，5无论其加工性能还是物理性能均有较大提高，并降低了塑化温度，拓宽了CPVC加工宽度。
从表2中可以看出，随着TPU的加入，塑化时间缩短，塑化加快，加工温度下降，缺口冲击随之提高，而维卡还能有效地保持。
Claims (9)
1.提高氯化聚氯乙烯树脂加工性能的方法，其特征在于，在氯化聚氯乙烯树脂加工过程中，加入热塑性聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以100重量份氯化聚氯乙烯树脂计，热塑性聚氨酯的加入重量为1～20份。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以100重量份氯化聚氯乙烯树脂计，热塑性聚氨酯的加入重量为为1～5份。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的热塑性聚氨酯是聚酯型的或是聚醚型的。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的热塑性聚氨酯维卡软化温度为85～130℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的在氯化聚氯乙烯树脂加工过程中，还加入其它助剂。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的在氯化聚氯乙烯树脂加工过程中，以100重量份氯化聚氯乙烯树脂计，还可加入：
钙锌复合稳定剂 3～5份
甘油单硬脂酸酯 0～2.5份
硬脂酸丁酯 0～2.5份
邻苯二甲酸二辛酯 0～2.5份
丙烯酸酯 0.5～2份
抗冲击改性剂丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物 3～12份
外润滑剂A高温石蜡 0.2～1.5份
外润滑B氧化聚乙烯蜡 0.2～2份
TiO2 1～6份。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：在氯化聚氯乙烯树脂中加入钙/锌复合稳定剂、TPU树脂、以及除了抗冲改性剂外的其它助剂，在混合机中进行混合，温度升至80～90℃左右，加入抗冲改性剂丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物共混至100～120℃后，放入冷却混合机中进行冷却，冷却至45℃以下，出料，即为产品。
9.热塑性聚氨酯在提高氯化聚氯乙烯树脂加工性能中的应用。
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