一種高強度PVC複合板及其製備方法與流程
2023-09-17 00:48:15
本發明涉及型材領域，尤其是一種高強度pvc複合板及其製備方法。
背景技術：
pvc板材由於具有防水、阻燃、耐酸鹼、成本低廉、重量輕、保溫效果良好等優點而被廣泛應用在建築施工中，但由於傳統的pvc板材脆性較大，在長時間使用後容易出現老化而導致材料的強度逐漸下降，因此使得pvc板材在長期使用可靠性方面一直飽受疑慮，隨著複合材料技術的不斷湧現，一些利用材料複合進行生產的pvc板材也逐漸在市面上銷售，然而其一方面成本較高，使得產品價格難以具有優勢，另一方面生產過程複雜，產品良率低，使得生產難度大而不易於大量推廣。
技術實現要素：
為了解決現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種生產簡單、成本低廉且強度高的pvc複合板及其製備方法。
為了實現上述的技術目的，本發明的技術方案為：
一種高強度pvc複合板，其包括位於上下端面的面層和位於面層之間的中間層；所述面層的原料包括如下重量份的組分：
pvc45～60份；
橡膠5～10份；
氯化聚氯乙烯3～5份；
納米級碳酸鈣5～7份；
鈦白粉2～3份；
聚乙烯蠟1～2份；
鈣鋅穩定劑1～3份；
mbs樹脂1～2份；
n，n』-間苯撐雙馬來醯亞胺1～2份；
矽烷偶聯劑1～2份；
所述中間層的原料包括如下重量份的組分：
pvc40～50份；
橡膠2～6份；
氯化聚氯乙烯3～5份；
納米級碳酸鈣10～15份；
發泡劑2～4份；
鈦白粉1～2份；
聚乙烯蠟1～2份；
鈣鋅穩定劑1～3份；
矽烷偶聯劑1～2份。
進一步，所述的鈦白粉均為金紅石型鈦白粉或銳鈦型鈦白粉。
進一步，所述pvc的聚合度均為1000～1100。
進一步，所述的發泡劑為偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈、4,4'-氧代雙苯磺醯肼或對甲苯磺酞胺。
進一步，所述鈣鋅穩定劑的牌號為德國熊牌mc-8890-ka2、德國熊牌r638-r/2或德國熊牌mc8656ka-st。
進一步，所述的矽烷偶聯劑為γ—氨丙基三乙氧基矽烷、γ-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷或乙烯基三乙氧基矽烷。
優選的，所述面層的原料包括如下重量份的組分：
pvc52份；
橡膠7份；
氯化聚氯乙烯4份；
納米級碳酸鈣6份；
鈦白粉2.5份；
聚乙烯蠟1.5份；
鈣鋅穩定劑2份；
mbs樹脂1.5份；
n，n』-間苯撐雙馬來醯亞胺1.5份；
矽烷偶聯劑1.5份；
所述中間層的原料包括如下重量份的組分：
pvc45份；
橡膠4份；
氯化聚氯乙烯4份；
納米級碳酸鈣13份；
發泡劑3份；
鈦白粉1.5份；
聚乙烯蠟1.5份；
鈣鋅穩定劑2份；
矽烷偶聯劑1.5份。
一種高強度pvc複合板的製備方法，其包括如下步驟：
（1）面板原料配置：依序將pvc、聚乙烯蠟、氯化聚氯乙烯、鈦白粉、鈣鋅穩定劑、納米級碳酸鈣加入到攪拌器中以500～750rmp的轉速、55～75℃的溫度條件進行攪拌混合20～30min後，往混合物料中加入橡膠、mbs樹脂、n，n』-間苯撐雙馬來醯亞胺、矽烷偶聯劑，並以600～700rmp的轉速、90～105℃的溫度條件進行繼續攪拌混合30～50min後，再將攪拌參數調整為400～600rmp、45～60℃進行繼續攪拌20～30min後，將混合物料進行出料，得到混合物料a；
（2）中間層原料配置：依序將pvc、聚乙烯蠟、氯化聚氯乙烯、鈦白粉、鈣鋅穩定劑、納米級碳酸鈣、發泡劑加入到攪拌器中以400～600rmp的轉速、55～65℃的溫度條件進行攪拌混合20～30min後，往混合物料中加入橡膠、矽烷偶聯劑，並以600～700rmp的轉速、85～95℃的溫度條件進行繼續攪拌混合40～60min後，再將攪拌參數調整為400～600rmp、45～60℃進行繼續攪拌20～30min後，將混合物料進行出料，得到混合物料b；
（3）共擠生產：將上述製得的混合物料a和混合物料b分別加入到雙螺杆三層共擠擠出機的料鬥中，其中混合物料a作為面層生產物料，混合物料b作為中間層的生產物料進行生產擠出，其中螺杆溫度為150～165℃、口模溫度為165～175℃，螺杆轉速為25～35轉/分，所擠出的型材經冷卻水槽進行冷卻；
（4）增強處理：將上述經冷卻水槽冷卻處理後的型材放入烘箱中以80～85℃的溫度進行恆溫保持1.5～3h，然後再自然冷卻至室溫後，即可製得所需的高強度pvc複合板。
進一步，所述步驟（1）和步驟（2）中的物料在攪拌時，持續通入氮氣作為保護氣體。
一種高強度pvc複合板的應用，將所述的高強度pvc複合板作為建築型材進行使用。
採用上述的技術方案，本發明的有益效果為：通過利用pvc與橡膠進行生產複合板，並通過加入氯化聚氯乙烯和mbs樹脂作為增強助劑來提高複合板的強度，再利用聚乙烯蠟和矽烷偶聯劑進行提高物料混合時的加工性能，使得複合板的生產更易於控制，並且能夠持續利用三層共擠設備進行生產性能穩定可靠的複合板，同時，將面層和中間層的原料進行對應調整，根據面層材料的需要進行多加鈦白粉作為光屏蔽劑來提高其耐老化性能，並利用鈣鋅穩定劑作為面層和中間層生產過程中的性能穩定助劑使得生產出的複合板不會出現重金屬析出而汙染環境，另外，通過針對性調整的生產工藝不僅在原料攪拌和擠出生產上進行精細控制，還通過對擠出冷卻後的板材進行再加熱來使其複合板內部的應力釋放，而提高了複合板的強度性能。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步的闡述：
圖1為本發明複合板的結構簡要剖面示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種高強度pvc複合板，其包括位於上下端面的面層1和位於面層1之間的中間層2；所述面層1的原料包括如下重量份的組分：
pvc45～60份；
橡膠5～10份；
氯化聚氯乙烯3～5份；
納米級碳酸鈣5～7份；
鈦白粉2～3份；
聚乙烯蠟1～2份；
鈣鋅穩定劑1～3份；
mbs樹脂1～2份；
n，n』-間苯撐雙馬來醯亞胺1～2份；
矽烷偶聯劑1～2份；
所述中間層2的原料包括如下重量份的組分：
pvc40～50份；
橡膠2～6份；
氯化聚氯乙烯3～5份；
納米級碳酸鈣10～15份；
發泡劑2～4份；
鈦白粉1～2份；
聚乙烯蠟1～2份；
鈣鋅穩定劑1～3份；
矽烷偶聯劑1～2份。
進一步，所述的鈦白粉均為金紅石型鈦白粉或銳鈦型鈦白粉。
進一步，所述pvc的聚合度均為1000～1100。
進一步，所述的發泡劑為偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈、4,4'-氧代雙苯磺醯肼或對甲苯磺酞胺。
進一步，所述鈣鋅穩定劑的牌號為德國熊牌mc-8890-ka2、德國熊牌r638-r/2或德國熊牌mc8656ka-st。
進一步，所述的矽烷偶聯劑為γ—氨丙基三乙氧基矽烷、γ-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷、γ-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷或乙烯基三乙氧基矽烷。
優選的，所述面層的原料包括如下重量份的組分：
pvc52份；
橡膠7份；
氯化聚氯乙烯4份；
納米級碳酸鈣6份；
鈦白粉2.5份；
聚乙烯蠟1.5份；
鈣鋅穩定劑2份；
mbs樹脂1.5份；
n，n』-間苯撐雙馬來醯亞胺1.5份；
矽烷偶聯劑1.5份；
所述中間層的原料包括如下重量份的組分：
pvc45份；
橡膠4份；
氯化聚氯乙烯4份；
納米級碳酸鈣13份；
發泡劑3份；
鈦白粉1.5份；
聚乙烯蠟1.5份；
鈣鋅穩定劑2份；
矽烷偶聯劑1.5份。
一種高強度pvc複合板的製備方法，其包括如下步驟：
（1）面板原料配置：依序將pvc、聚乙烯蠟、氯化聚氯乙烯、鈦白粉、鈣鋅穩定劑、納米級碳酸鈣加入到攪拌器中以500～750rmp的轉速、55～75℃的溫度條件進行攪拌混合20～30min後，往混合物料中加入橡膠、mbs樹脂、n，n』-間苯撐雙馬來醯亞胺、矽烷偶聯劑，並以600～700rmp的轉速、90～105℃的溫度條件進行繼續攪拌混合30～50min後，再將攪拌參數調整為400～600rmp、45～60℃進行繼續攪拌20～30min後，將混合物料進行出料，得到混合物料a；
（2）中間層原料配置：依序將pvc、聚乙烯蠟、氯化聚氯乙烯、鈦白粉、鈣鋅穩定劑、納米級碳酸鈣、發泡劑加入到攪拌器中以400～600rmp的轉速、55～65℃的溫度條件進行攪拌混合20～30min後，往混合物料中加入橡膠、矽烷偶聯劑，並以600～700rmp的轉速、85～95℃的溫度條件進行繼續攪拌混合40～60min後，再將攪拌參數調整為400～600rmp、45～60℃進行繼續攪拌20～30min後，將混合物料進行出料，得到混合物料b；
（3）共擠生產：將上述製得的混合物料a和混合物料b分別加入到雙螺杆三層共擠擠出機的料鬥中，其中混合物料a作為面層生產物料，混合物料b作為中間層的生產物料進行生產擠出，其中螺杆溫度為150～165℃、口模溫度為165～175℃，螺杆轉速為25～35轉/分，所擠出的型材經冷卻水槽進行冷卻；
（4）增強處理：將上述經冷卻水槽冷卻處理後的型材放入烘箱中以80～85℃的溫度進行恆溫保持1.5～3h，然後再自然冷卻至室溫後，即可製得所需的高強度pvc複合板。
進一步，所述步驟（1）和步驟（2）中的物料在攪拌時，持續通入氮氣作為保護氣體。
一種高強度pvc複合板的應用，將所述的高強度pvc複合板作為建築型材進行使用。
實施例1
一種高強度pvc複合板的製備方法，其包括如下步驟：
（1）面板原料配置：依序將45份聚合度為1000～1100的pvc、1份聚乙烯蠟、3份氯化聚氯乙烯、2份銳鈦型鈦白粉、1份牌號為德國熊牌mc-8890-ka2的鈣鋅穩定劑、5份納米級碳酸鈣加入到攪拌器中以500rmp的轉速、75℃的溫度條件進行攪拌混合20min後，往混合物料中加入5份橡膠、1份mbs樹脂、1份n，n』-間苯撐雙馬來醯亞胺、1份γ—氨丙基三乙氧基矽烷，並以600rmp的轉速、105℃的溫度條件進行繼續攪拌混合50min後，再將攪拌參數調整為600rmp、45℃進行繼續攪拌30min後，將混合物料進行出料，得到混合物料a；
（2）中間層原料配置：依序將40份pvc、1份聚乙烯蠟、3份氯化聚氯乙烯、1份銳鈦型鈦白粉、1份牌號為德國熊牌mc-8890-ka2的鈣鋅穩定劑、10份納米級碳酸鈣、2份偶氮二甲醯胺加入到攪拌器中以400rmp的轉速、65℃的溫度條件進行攪拌混合30min後，往混合物料中加入2份橡膠、1份γ—氨丙基三乙氧基矽烷，並以600rmp的轉速、85℃的溫度條件進行繼續攪拌混合60min後，再將攪拌參數調整為600rmp、60℃進行繼續攪拌20min後，將混合物料進行出料，得到混合物料b；
（3）共擠生產：將上述製得的混合物料a和混合物料b分別加入到雙螺杆三層共擠擠出機的料鬥中，其中混合物料a作為面層生產物料，混合物料b作為中間層的生產物料進行生產擠出，其中螺杆溫度為150～165℃、口模溫度為165～175℃，螺杆轉速為25轉/分，根據需要將面層厚度調整為0.5～1mm，中間層厚度調整為3～5mm，所擠出的型材經冷卻水槽進行冷卻；
（4）增強處理：將上述經冷卻水槽冷卻處理後的型材放入烘箱中以80～85℃的溫度進行恆溫保持1.5h，然後再自然冷卻至室溫後，即可製得所需的高強度pvc複合板。
性能測試
將本實施例製得的pvc複合板裁切成長度為5cm寬度為1cm的拉伸樣條並與同規格的傳統pvc複合板作為對照組分別進行拉伸強度測試和斷裂伸長率測試，經測試得拉伸強度均值為8.6mpa，斷裂伸長率為114%，對照組：拉伸強度5.2mpa，脆性斷裂。
實施例2
一種高強度pvc複合板的製備方法，其包括如下步驟：
（1）面板原料配置：依序將52份聚合度為1000～1100的pvc、1.5份聚乙烯蠟、4份氯化聚氯乙烯、2.5份金紅石型鈦白粉、2份牌號為德國熊牌r638-r/2的鈣鋅穩定劑、6份納米級碳酸鈣加入到攪拌器中以600rmp的轉速、65℃的溫度條件進行攪拌混合25min後，往混合物料中加入7份橡膠、1.5份mbs樹脂、1.5份n，n』-間苯撐雙馬來醯亞胺、1.5份γ—(2,3環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷，並以650rmp的轉速、100℃的溫度條件進行繼續攪拌混合40min後，再將攪拌參數調整為500rmp、55℃進行繼續攪拌25min後，將混合物料進行出料，得到混合物料a；
（2）中間層原料配置：依序將45份pvc、1.5份聚乙烯蠟、4份氯化聚氯乙烯、1.5份金紅石型鈦白粉、2份牌號為德國熊牌r638-r/2的鈣鋅穩定劑、13份納米級碳酸鈣、3份4,4'-氧代雙苯磺醯肼加入到攪拌器中以500rmp的轉速、60℃的溫度條件進行攪拌混合25min後，往混合物料中加入4份橡膠、1.5份γ—(2,3環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷，並以650rmp的轉速、90℃的溫度條件進行繼續攪拌混合55min後，再將攪拌參數調整為500rmp、55℃進行繼續攪拌25min後，將混合物料進行出料，得到混合物料b；
（3）共擠生產：將上述製得的混合物料a和混合物料b分別加入到雙螺杆三層共擠擠出機的料鬥中，其中混合物料a作為面層生產物料，混合物料b作為中間層的生產物料進行生產擠出，其中螺杆溫度為150～165℃、口模溫度為165～175℃，螺杆轉速為30轉/分，根據需要將面層厚度調整為0.5～1mm，中間層厚度調整為3～5mm，所擠出的型材經冷卻水槽進行冷卻；
（4）增強處理：將上述經冷卻水槽冷卻處理後的型材放入烘箱中以80～85℃的溫度進行恆溫保持2h，然後再自然冷卻至室溫後，即可製得所需的高強度pvc複合板。
性能測試
將本實施例製得的pvc複合板裁切成長度為5cm寬度為1cm的拉伸樣條並與同規格的傳統pvc複合板作為對照組分別進行拉伸強度測試和斷裂伸長率測試，經測試得拉伸強度均值為10.6mpa，斷裂伸長率為112%，對照組：拉伸強度5.2mpa，脆性斷裂。
實施例3
一種高強度pvc複合板的製備方法，其包括如下步驟：
（1）面板原料配置：依序將60份聚合度為1000～1100的pvc、2份聚乙烯蠟、5份氯化聚氯乙烯、3份金紅石型鈦白粉、3份牌號為德國熊牌mc8656ka-st的鈣鋅穩定劑、7份納米級碳酸鈣加入到攪拌器中以500rmp的轉速、55℃的溫度條件進行攪拌混合30min後，往混合物料中加入10份橡膠、2份mbs樹脂、2份n，n』-間苯撐雙馬來醯亞胺、2份γ-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷，並以700rmp的轉速、105℃的溫度條件進行繼續攪拌混合30min後，再將攪拌參數調整為400rmp、60℃進行繼續攪拌20min後，將混合物料進行出料，得到混合物料a；
（2）中間層原料配置：依序將50份pvc、2份聚乙烯蠟、5份氯化聚氯乙烯、2份金紅石型鈦白粉、2份牌號為德國熊牌mc8656ka-st的鈣鋅穩定劑、15份納米級碳酸鈣、4份對甲苯磺酞胺加入到攪拌器中以400rmp的轉速、55℃的溫度條件進行攪拌混合30min後，往混合物料中加入6份橡膠、2份γ-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷，並以700rmp的轉速、95℃的溫度條件進行繼續攪拌混合40min後，再將攪拌參數調整為400rmp、45℃進行繼續攪拌30min後，將混合物料進行出料，得到混合物料b；
（3）共擠生產：將上述製得的混合物料a和混合物料b分別加入到雙螺杆三層共擠擠出機的料鬥中，其中混合物料a作為面層生產物料，混合物料b作為中間層的生產物料進行生產擠出，其中螺杆溫度為150～165℃、口模溫度為165～175℃，螺杆轉速為35轉/分，根據需要將面層厚度調整為0.5～1mm，中間層厚度調整為3～5mm，所擠出的型材經冷卻水槽進行冷卻；
（4）增強處理：將上述經冷卻水槽冷卻處理後的型材放入烘箱中以80～85℃的溫度進行恆溫保持3h，然後再自然冷卻至室溫後，即可製得所需的高強度pvc複合板。
性能測試
將本實施例製得的pvc複合板裁切成長度為5cm寬度為1cm的拉伸樣條並與同規格的傳統pvc複合板作為對照組分別進行拉伸強度測試和斷裂伸長率測試，經測試得拉伸強度均值為7.6mpa，斷裂伸長率為115%，對照組：拉伸強度5.2mpa，脆性斷裂。
實施例4
一種高強度pvc複合板的製備方法，其包括如下步驟：
（1）面板原料配置：依序將55份聚合度為1000～1100的pvc、1.6份聚乙烯蠟、4份氯化聚氯乙烯、2.5份金紅石型鈦白粉、2份牌號為德國熊牌mc8656ka-st的鈣鋅穩定劑、6份納米級碳酸鈣加入到攪拌器中以500rmp的轉速、55℃的溫度條件進行攪拌混合30min後，往混合物料中加入8份橡膠、1.7份mbs樹脂、1.6份n，n』-間苯撐雙馬來醯亞胺、1.6份乙烯基三乙氧基矽烷，並以700rmp的轉速、105℃的溫度條件進行繼續攪拌混合30min後，再將攪拌參數調整為400rmp、60℃進行繼續攪拌20min後，將混合物料進行出料，得到混合物料a；
（2）中間層原料配置：依序將44份pvc、1.3份聚乙烯蠟、4份氯化聚氯乙烯、1.4份金紅石型鈦白粉、2份牌號為德國熊牌mc8656ka-st的鈣鋅穩定劑、12份納米級碳酸鈣、3份對甲苯磺酞胺加入到攪拌器中以400rmp的轉速、55℃的溫度條件進行攪拌混合30min後，往混合物料中加入4份橡膠、1.4份乙烯基三乙氧基矽烷，並以700rmp的轉速、95℃的溫度條件進行繼續攪拌混合40min後，再將攪拌參數調整為400rmp、45℃進行繼續攪拌30min後，將混合物料進行出料，得到混合物料b；
（3）共擠生產：將上述製得的混合物料a和混合物料b分別加入到雙螺杆三層共擠擠出機的料鬥中，其中混合物料a作為面層生產物料，混合物料b作為中間層的生產物料進行生產擠出，其中螺杆溫度為150～165℃、口模溫度為165～175℃，螺杆轉速為35轉/分，根據需要將面層厚度調整為0.5～1mm，中間層厚度調整為3～5mm，所擠出的型材經冷卻水槽進行冷卻；
（4）增強處理：將上述經冷卻水槽冷卻處理後的型材放入烘箱中以80～85℃的溫度進行恆溫保持3h，然後再自然冷卻至室溫後，即可製得所需的高強度pvc複合板。
性能測試
將本實施例製得的pvc複合板裁切成長度為5cm寬度為1cm的拉伸樣條並與同規格的傳統pvc複合板作為對照組分別進行拉伸強度測試和斷裂伸長率測試，經測試得拉伸強度均值為7.2mpa，斷裂伸長率為105%，對照組：拉伸強度5.2mpa，脆性斷裂。
以上所述為本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，根據本發明的教導，在不脫離本發明的原理和精神的情況下凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化、修改、替換和變型，皆應屬本發明的涵蓋範圍。