高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物及製備方法

2023-08-13 22:25:31

專利名稱：高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物及製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高抗衝擊型阻燃、抗靜電的硬質聚氯乙烯共混組合物及製備方 法，特別涉及一種通過物理混合的方法製備具備高抗衝擊性能的永久性阻燃、抗靜電硬質 聚氯乙烯共混組合物的製備方法。屬高分子材料加工技術領域。
背景技術：
人類社會的進步與材料的使用密切相關，高分子材料因質輕、耐磨、耐腐蝕以及對 電、熱具有良好的絕緣性能，且易於加工成型，已經成為支撐現代社會的三大基礎材料之 一。長期以來，高分子材料都是以其優良的介電性能而作為電絕緣材料使用。但是，高絕緣 性也給高分子材料帶來靜電危害問題。高分子材料在制品加工或最終使用過程中易發生摩 擦而積聚靜電，不僅會影響製品的透明性及表面潔淨和美觀，而且還可影響製品的使用性 能和安全性能，造成吸塵損害外觀、電擊、IC短路等不良現象，甚至由於靜電放電產生火花 而引起爆炸或火災，因此阻礙了高分子材料在煤礦、危險品倉庫等場合的應用。研究開發 抗靜電及導電性高分子複合材料已成為高分子材料領域中的一個重要內容。而聚氯乙烯 (PVC)樹脂是一種產量大、價廉的通用高分子材料，本身具有高阻燃性。其中硬質聚氯乙烯 製品可以廣泛應用在化工、煤炭、電子、計算機和無線電通訊等領域。然而硬質聚氯乙烯材 料表面電阻率高達IO"5 1017Ω，容易產生靜電，可導致化工庫、油庫、煤礦等起火爆炸和電 子元器件失效等事故。目前消除硬質聚氯乙烯材料表面靜電的方法不外乎兩種，其一是添加離子型抗靜 電劑(工程塑料應用，1998，沈(10)，31 34 ；塑料助劑，2010，81，9 13)；其二是添加非離 子型抗靜電劑或無機導電填料，如金屬微粒子、金屬纖維、導電炭黑、碳纖維等非金屬導電 微粒子和纖維。然而，這些措施雖然能在一定程度或期間內消除聚氯乙烯材料表面所積聚 的靜電荷(專利號ZL 91107954 ；ZL 96102654. 5 ；工程塑料應用，2004，32 O)，41 42 ；合 成樹脂與塑料，2010，27 (1)，10 1 ，但始終存在一些問題(1)由於離子型抗靜電劑在硬 質聚氯乙烯內部有一定遷移能力，與聚氯乙烯相容性和向表面遷移的速度是影響共混組合 物性能的重要的因素。因而其共混組合物普遍存在抗靜電效果差、對環境溼度依賴性強的 缺點，在溼度較低的情況下，難以達到抗靜電要求；同時，在硬質聚氯乙烯材料的整個使用 期內，這些離子型抗靜電劑會逐漸向表面遷移並消失，使得硬質聚氯乙烯共混物在其使用 壽命內失去其抗靜電性能。(2)對於金屬或非金屬型無機導電填料，為獲得所需要的抗靜電 性能需要添加大量的無機導電填料，由於這些導電填料與聚氯乙烯的相容性問題導致界面 結合強度差，致使硬質聚氯乙烯共混組合物的力學性能尤其是衝擊強度下降，同時也影響 其流變性能導致成形性劣化。

發明內容
本發明之目的在於克服現有技術存在的缺陷，提供一種兼具優秀力學性能和阻燃 性以及永久抗靜電性的高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物及製備方法。
為了實現上述的目的，本發明依據了下述的技術方案。本發明高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物，由下述重量份的組分組成聚氯 乙烯100份，氯化聚乙烯5 10份、聚氧化乙烯10 18份、穩定劑3. 5 5份、潤滑劑 0. 2 0. 5份、有機或者無機剛性增韌劑0 25份。所述的剛性增韌劑可以是有機剛性增韌劑或無機剛性增韌劑。有機剛性增韌劑是 指AS，PMMA, PS脆性聚合物；無機剛性增韌劑是指經表面活性處理過的納米碳酸鈣，納米蒙 脫土，納米高嶺土。所述的穩定劑是鉛鹽類、金屬皂類、複合金屬皂類或它們之間的一種或者兩種以 上的任意混合物；其中的鉛鹽類是指三鹽基硫酸鉛、三鹽基順丁烯二酸鉛、二鹽基亞磷酸 鉛、二鹽基硬脂酸鉛、二鹽基領苯二甲酸鉛、硬脂酸鉛中的一種或者它們之間的兩種以上任 意混合物；金屬皂類穩定劑是硬脂酸鉛、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎘、硬脂酸鋇、月桂酸 鈣、月桂酸鋅、月桂酸鋇、月桂酸鎘、蓖麻油酸鋇、蓖麻油酸鎘中的一種或者它們之間的任意 混合物；複合金屬皂類是鈣鋅複合穩定劑、鋇鋅複合穩定劑、鋇鎘複合穩定劑、鋇鎘鋅複合 穩定劑、無塵複合穩定劑。所述的潤滑劑是內潤滑劑，是指硬脂酸、硬脂酸鹽或者它們之間的任意混合物。在所述的硬質聚氯乙烯共混組合物中，還可以加入0 0. 15份數的著色劑。高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物及製備方法如下，所有組分經高速混合、 低速攪拌冷卻、熔融混煉、熱切風冷即得所述高抗衝擊型阻燃、抗靜電聚氯乙烯共混組合物 粒料。具體步驟為步驟一將所需重量份數的聚氯乙烯、氯化聚乙烯、聚氧化乙烯、份穩定劑、潤滑 劑、剛性增韌劑同時投入高速混合機，通過乾粉混合的方法和設備進行初混。步驟二 在高速混合機內通過剪切作用和物料的摩擦自生熱作用，捏合至110°C 後，將乾粉共混料排至低速混合機。步驟三在低速混合機內攪拌冷卻至溫度低於60°C後，將乾粉共混料送至螺杆型 擠出機。步驟四在螺杆擠出機內通過剪切、摩擦、擠壓等作用進行熔融共混，後經160°C 的機頭擠出並熱切造粒，風冷至室溫後獲得高抗衝擊型阻燃、抗靜硬質電聚氯乙烯共混組 合物。上述製備方法中，螺杆型擠出機可以是單螺杆擠出機、雙螺杆擠出機或多螺杆擠 出機。本發明的有益效果是，高抗衝擊型阻燃、抗靜電硬質聚氯乙烯組合物採用傳統的 物理共混方法，製備工藝簡單，控制容易。經測試，其表面電阻值小於3 X IO8 Ω，衝擊強度大 於35KJ/m2。提供了一種具有阻燃性、永久性抗靜電性能和高衝擊強度的硬質聚氯乙烯組合 物，且能在任意溼度環境下保持其抗靜電性質。本發明要解決的技術問題之一，是賦予硬質聚氯乙烯共混組合物具有永久的抗靜 電性能並消除靜電產生危害的功能，並且在任意溼度環境下均能保持這些性質。作為抗靜 電劑，本發明採用具有不遷移特性、親水性和熱塑性的聚合物——聚氧化乙烯(PEO)並賦予 聚氯乙烯共混組合物永久性抗靜電性能。本發明要解決的技術問題之二，是採用非彈性體增韌技術，向聚氯乙烯中引入熱塑性彈性體——氯化聚乙烯(CPE)、剛性增韌劑以及親水性和熱塑性兼具的聚氧化乙烯 (PEO)樹脂。經初混(高速混合)後，加入螺杆型擠出機的加料裝置，通過熔融共擠的物理 混合方法，使彈性體CPE、剛性增韌劑和PEO成為分散相分散至PVC樹脂基體，通過其協調作 用在提高聚氯乙烯的衝擊強度、剛性等力學性能的同時，賦予組合物阻燃性和永久性抗靜 電性能。迄今為止，現有技術沒有描述這樣的多元共混體系。還能夠通過添加適宜的著色 劑(有機或無機顏料)加工成任何顏色的產品。 本發明採用高親水性樹脂——聚氧化乙烯作為抗靜電劑，其分子鏈呈線型規整性 螺旋結構，結構單元為-CH2-CH2-O-,分子鏈中的親水的醚鍵(-0-)的氧原子與水中的氫原 子形成氫鍵，容易與水結合。PEO與PVC材料共混後，其PEO微區在共混組合物中起到了儲 水、蓄水的作用。當環境溼度較高時，共混組合物基體中的PEO微區吸收空氣中的水分，而 當環境溼度下降時，亦能夠保持其所吸收的水分並緩慢析出，保證了共混組合物表面始終 能吸附充分的水分子，並通過溶解空氣中的(X)2和其他電離雜質形成水分子導電膜，從而達 到降低材料表面電阻率，提高表面導電性的作用。
具體實施例方式實施例1聚氯乙烯SG-5型100份氯化聚乙烯(含氯量35%的135A)10份聚氧化乙烯(分子量250萬)13份鈣鋅複合穩定劑517A3. 5份硬脂酸0. 2份色料0. 10 份 按上述重量分數分別稱取各組分後，將所有組分一併投入高速混合機捏合至 110°C，然後冷混至溫度低於60°C後，加入螺杆型擠出機，通過熔融共混後經160°C的機頭 擠出並熱切造粒，風冷至室溫後獲得高抗衝擊型阻燃、抗靜硬質電聚氯乙烯共混組合物。實施例2聚氯乙烯SG-5型100份氯化聚乙烯(含氯量35%的135A)8份聚氧化乙烯(分子量250萬)15份無塵複合穩定劑401B4份硬脂酸0. 4份納米碳酸鈣15份 按上述重量分數分別稱取各組分後，將所有組分一併投入高速混合機捏合至 110°C，然後冷混至溫度低於60°C後，加入螺杆型擠出機，通過熔融共混後經160°C的機頭 擠出並熱切造粒，風冷至室溫後獲得高抗衝擊型阻燃、抗靜硬質電聚氯乙烯共混組合物。實施例3聚氯乙烯SG-5型100份氯化聚乙烯(含氯量35%的135A)9份聚氧化乙烯(分子量250萬)15份
無塵複合穩定劑401B4份硬脂酸0. 5份納米蒙脫土20份按上述重量分數分別稱取各組分後，將所有組分一併投入高速混合機捏合至 110°C，然後冷混至溫度低於60°C後，加入螺杆型擠出機，通過熔融共混後經160°C的機頭 擠出並熱切造粒，風冷至室溫後獲得高抗衝擊型阻燃、抗靜硬質電聚氯乙烯共混組合物。實施例4聚氯乙烯SG-5型100份氯化聚乙烯(含氯量35%的135A) 9份聚氧化乙烯(分子量250萬)15份三鹽基硫酸鉛2份二鹽基亞磷酸鉛0. 2份硬脂酸鈣0.3份硬脂酸鉛1. 8份硬脂酸0. 4份活性納米高嶺土16份 按上述重量分數分別稱取各組分後，將所有組分一併投入高速混合機捏合至 110°C，然後冷混至溫度低於60°C後，加入螺杆型擠出機，通過熔融共混後經160°C的機頭 擠出並熱切造粒，風冷至室溫後獲得高抗衝擊型阻燃、抗靜硬質電聚氯乙烯共混組合物。實施例5聚氯乙烯S-1000型100份氯化聚乙烯(含氯量35%的135A) 8份聚氧化乙烯(分子量250萬)16份三鹽基硫酸鉛2份二鹽基硬脂酸鉛0.2份硬脂酸鈣0. 3份月桂酸鋅1.8份硬脂酸0. 15份AS (AS-80HF)10 份 按上述重量分數分別稱取各組分後，將所有組分一併投入高速混合機捏合至 110°C，然後冷混至溫度低於60°C後，加入螺杆型擠出機，通過熔融共混後經160°C的機頭 擠出並熱切造粒，風冷至室溫後獲得高抗衝擊型阻燃、抗靜硬質電聚氯乙烯共混組合物。實施例6聚氯乙烯S-1000型100份氯化聚乙烯(含氯量35%的135A) 8份聚氧化乙烯(分子量250萬)18份鈣鋅複合穩定劑517A3. 5份硬脂酸0. 15份PS(158K)8 份
按上述重量分數分別稱取各組分後，將所有組分一併投入高速混合機捏合至 110°C，然後冷混至溫度低於60°C後，加入螺杆型擠出機，通過熔融共混後經160°C的機頭 擠出並熱切造粒，風冷至室溫後獲得高抗衝擊型阻燃、抗靜硬質電聚氯乙烯共混組合物。
權利要求
1.高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物，其特徵在於由下述重量份的組分組成聚 氯乙烯100份、氯化聚乙烯5 10份、聚氧化乙烯10 18份、穩定劑3. 5 5份、潤滑劑 0. 2 0. 5份、有機或者無機剛性增韌劑0 25份。
2.根據權利要求1所述的高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物，其特徵在於所述的 有機剛性增韌劑為AS，PMMA, PS脆性聚合物。
3.根據權利要求1或2所述的高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物，其特徵在於所 述的無機剛性增韌劑是經表面活性處理過的納米碳酸鈣，納米蒙脫土，納米高嶺土。
4.根據權利要求1所述的高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物，其特徵在於所述的 穩定劑是指鉛鹽類、金屬皂類、複合金屬皂類或者它們之間的任意混合物；其中的鉛鹽類是 指三鹽基硫酸鉛、三鹽基順丁烯二酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、二鹽基硬脂酸鉛、二鹽基領苯二 甲酸鉛、硬脂酸鉛或它們之間的任意混合物；金屬皂類是指硬脂酸鉛、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、 硬脂酸鎘、硬脂酸鋇、月桂酸鈣、月桂酸鋅、月桂酸鋇、月桂酸鎘、蓖麻油酸鋇、蓖麻油酸鎘或 者它們之間的任意混合物；複合金屬皂類是指鈣鋅複合穩定劑、鋇鋅複合穩定劑、鋇鎘複合 穩定劑、鋇鎘鋅複合穩定劑、無塵複合穩定劑。
5.根據權利要求1所述的高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物，其特徵在於所述的 潤滑劑為內潤滑劑，是指硬脂酸、硬脂酸鹽或者它們之間的任意混合物。
6.根據權利要求1所述的高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物，其特徵在於還可以 加入0 0.15份數的著色劑。
7.根據權利要求1所述的高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物的製備方法，其特徵 在於所有組分經高速混合、低速攪拌冷卻、熔融混煉、熱切風冷即得共混組合物粒料。
全文摘要
高抗衝擊型阻燃抗靜電聚氯乙烯組合物及製備方法，其特徵在於組合物由下述重量份的組分組成聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯5～10份、聚氧化乙烯10～18份、穩定劑3.5～5份、潤滑劑0.2～0.5份、有機或者無機剛性增韌劑0～25份。所有組分經高速混合、低速攪拌冷卻、熔融混煉、熱切風冷即得共混組合物粒料。本發明的有益效果是，高抗衝擊型阻燃、抗靜電硬質聚氯乙烯共混組合物採用傳統的物理共混方法，製備工藝簡單，控制容易。經測試，其表面電阻值小於3×108Ω，衝擊強度大於35KJ/m2。提供了一種具有阻燃性、永久性抗靜電性能和高衝擊強度的硬質聚氯乙烯組合物，且能在任意溼度環境下保持其抗靜電性質。
文檔編號C08L71/00GK102061044SQ20101058224
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者戴亞輝, 戴嘉懿, 閻新萍 申請人:河南理工大學