專(zhuān)利名稱：：一種玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，國(guó)內(nèi)大部分能源如石油、鐵礦石等的大幅度漲價(jià)和新勞動(dòng)法的實(shí)施導(dǎo)致的人力成本的增加，使中下游工業(yè)產(chǎn)品的成本壓力非常大。對(duì)PVC注塑產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，盡管?chē)?guó)內(nèi)聚氯乙烯(PVC)樹(shù)脂粉大部分走的是煤電石路線，受石油影響的不大，但煤炭的價(jià)格也日趨升高，PVC樹(shù)脂粉也有了明顯的升價(jià)，而PVC注塑產(chǎn)品的價(jià)格因?yàn)榭蛻羰袌?chǎng)的諸多因素，又不能將價(jià)格提得太高。這使得很多小型PVC注塑產(chǎn)品企業(yè)失去了價(jià)格的優(yōu)勢(shì)而紛紛倒閉。中大型企業(yè)的產(chǎn)品利潤(rùn)空間也越來(lái)越低。在這樣的情形下，充分挖掘產(chǎn)品內(nèi)在的剩余價(jià)值，有效降低生產(chǎn)和原料成本，已經(jīng)成為很多企業(yè)勢(shì)在必行的考慮了。但是在PVC注塑產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)，沿用過(guò)去添加大量碳酸鈣的做法雖然能夠降低成本，但帶來(lái)了產(chǎn)品性能下降特別是脆性明顯加大的后果，使得產(chǎn)品整體質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力顯著下降。上述做法已經(jīng)受到了很多行業(yè)技術(shù)人員和大中型企業(yè)的摒棄。由此，開(kāi)發(fā)選用新型的添加材料來(lái)改性PVC產(chǎn)品，通過(guò)創(chuàng)新來(lái)提高PVC注塑產(chǎn)品的附加值，是當(dāng)前PVC產(chǎn)品行業(yè)研究的一種主流方向之一。塑料添加改性是在聚合物(樹(shù)脂)中加入小分子無(wú)機(jī)物或有機(jī)物，通過(guò)物理或化學(xué)作用，以取得某種預(yù)期性能的一種改性方法。無(wú)機(jī)物由于本身成本低廉、物理力學(xué)強(qiáng)度優(yōu)良而在塑料改性中占據(jù)了重要的地位。目前最常見(jiàn)的無(wú)機(jī)物包括碳酸鈣、增強(qiáng)纖維(玻璃纖維、木纖維、碳纖維)、滑石粉等。其中增強(qiáng)纖維是一類(lèi)具有較高尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐腐蝕性和易于加工的填充無(wú)機(jī)材料。這里具有耐熱性且價(jià)格適中的適合PVC注塑加工的玻璃纖維是PVC材料改性的可行途徑之一。通過(guò)開(kāi)發(fā)玻璃纖維增強(qiáng)PVC-U注塑產(chǎn)品的研究，使PVC注塑產(chǎn)品具有更好的尺寸穩(wěn)定性、耐熱性和強(qiáng)度等，從而使產(chǎn)品在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求性能的前提下，大幅度減少產(chǎn)品成本，提高資源利用率，使企業(yè)在高成本、行業(yè)碳酸鈣填充或材料的以次充好的惡性競(jìng)爭(zhēng)中突圍出來(lái)，并為提升我國(guó)在Pvc注塑產(chǎn)品上的應(yīng)用水平樹(shù)立起良好的榜樣。在我國(guó)，玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP或FRP)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了如玻纖增強(qiáng)熱固性塑料復(fù)合材料、玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合材料、玻纖增強(qiáng)電絕緣與其他用途紡織材料產(chǎn)品，以及玻纖增強(qiáng)屋面防水材料。其中玻璃纖維增強(qiáng)熱固性材料和熱塑性材料約占70%75%，玻璃纖維增強(qiáng)紡織材料約占25%30%。產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域包括石油、化纖、氯堿、染料、家藥、食品、醫(yī)藥、輕工、冶金、污水處理等。但現(xiàn)有的玻纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料中玻璃纖維增強(qiáng)聚丙稀復(fù)合材料FRPP、聚四氟乙烯-玻璃鋼復(fù)合材料在玻纖增強(qiáng)材料行業(yè)上占據(jù)了80%以上的產(chǎn)品份額，而玻璃纖維聚氯乙烯復(fù)合材料則因?yàn)楣に嚥怀墒臁⒓庸U品率高等原因而發(fā)展緩慢?，F(xiàn)有的玻璃纖維增強(qiáng)PVC復(fù)合材料主要以手糊或纏繞工藝為主體，即先成型PVC產(chǎn)品，再通過(guò)手糊、纏繞、噴射等方式來(lái)二次加工成玻纖增強(qiáng)產(chǎn)品。如何突破玻璃纖維增強(qiáng)PVC材料發(fā)展的瓶頸是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，目前尚未有能夠?qū)VC材料與玻璃纖維直接混合后加工成型的工藝技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可將玻璃纖維與聚氯乙烯(PVC)直接混合加工而成的，具有顯著提升的物理和力學(xué)性能的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供上述玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料，該材料是將玻璃纖維與聚氯乙烯直接混合加工而成的，包含PVC樹(shù)脂粉、玻璃纖維、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等組分，且PVC樹(shù)脂粉、玻璃纖維、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料的重量比例為100:150:0.110.0:0.53.0:0.55.0:0.25.0:0.15.0:0.110.0丄010.0，即PVC樹(shù)脂粉占重量比例的ioo份，玻璃纖維占重量比例的150份，偶聯(lián)劑占重量比例的0.110.0份，熱穩(wěn)定劑占重量比例的0.53.0份，增容劑占重量比例的0.55.0份，潤(rùn)滑劑占重量比例的0.25.0份，加工改性劑占重量比例的0.15.0份，抗沖擊改性劑占重量比例的0.110.0份，填料占重量比例的L010.0份。上述PVC樹(shù)脂粉為注塑級(jí)8型或85型；上述玻璃纖維為中長(zhǎng)纖維(長(zhǎng)度為0.1-6mm)，如E-玻璃纖維；上述偶聯(lián)劑為硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑，如Y-氨基丙基三乙氧基硅垸(商品名為KH550)或Y-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷(商品名為KH560);上述熱穩(wěn)定劑為硫醇錫類(lèi)熱穩(wěn)定劑，如T107(商品名)或T178A(商品名)。上述增容劑為HD6070EA，MI=5.59.5;上述潤(rùn)滑劑包括內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑，其中內(nèi)潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅中的一種或兩種，外潤(rùn)滑劑為石蠟、聚乙烯蠟(PE蠟)或氧化聚乙烯蠟(OPE蠟)中的一種或一種以上。上述加工改性劑為丙烯酸類(lèi)加工改性劑，如PA40(商品名)；上述抗沖擊改性劑為MBS類(lèi)抗沖改性劑，如B56(商品名)；MBS為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物。上述填料為本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的材料。上述玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料的制備方法，其具體步驟如下(1)玻璃纖維預(yù)先偶聯(lián)處理將偶聯(lián)劑用噴灑法噴灑于玻璃纖維上，并低速攪拌處理玻璃纖維，玻璃纖維為中長(zhǎng)纖維(長(zhǎng)度在6mm以下)；玻璃纖維用偶聯(lián)劑的預(yù)先處理，可大大提高PVC與玻璃纖維的相容性；(2)制備混配料將PVC樹(shù)脂粉與熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等高速混合到90110。C，混配均勻后得到PVC混配料；(3)將上述PVC混配料與上述處理過(guò)的玻璃纖維進(jìn)行低速的攪拌，也可以采用人工攪拌混合，混合均勻；(4)開(kāi)放式造粒將全部混合好的物料投入到造粒擠出機(jī)中進(jìn)行開(kāi)放式造粒；(5)注塑成型將上述造好粒的粒料投入到注塑機(jī)中進(jìn)行直接的注塑成型，設(shè)定機(jī)筒溫度、射膠、保壓的速度和時(shí)間、溶膠背壓等參數(shù)，開(kāi)啟冷卻水，即可獲得玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料。上述步驟(4)中，造粒擠出機(jī)為組合式平行雙螺桿擠出機(jī)；上述歩驟(5)中，注塑成型機(jī)為普通PVC材料螺桿式注塑機(jī)；上述步驟(5)中，可設(shè)定機(jī)筒溫度為130190°C、射膠時(shí)間為25s，冷卻時(shí)間為40s，射膠速度為17%，射膠壓力為25MPa，保壓一段速度為20%，壓力為25MPa，時(shí)間為2s，保壓二段速度為15%，壓力為20MPa，時(shí)間為ls，保壓三段速度為35%，壓力為55MPa，時(shí)間為5s，溶膠背壓為3MPa。上述制備方法中，步驟(1)和歩驟(2)中，PVC樹(shù)脂粉、玻璃纖維、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料的添加量，按重量比例為跳150:0.110.0:0.53.0:0.55.0:0.25.0:0.15.0:0.110.0:1.010.0。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1.本發(fā)明采用將偶聯(lián)劑用噴灑法噴灑于玻璃纖維上，并低速攪拌處理玻璃纖維，這種噴灑法處理效果較高速混合法偶聯(lián)劑分散更均勻，而且避免了因?yàn)楦咚倩旌戏ㄔ斐芍虚L(zhǎng)纖維的蓬松發(fā)散而導(dǎo)致其與后續(xù)的PVC混配料難以混合和加工下料困難的問(wèn)題；2.本發(fā)明將PVC樹(shù)脂粉與熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑和填料等高速混合到90110QC，混配均勻，做成PVC混配料，改變了過(guò)去將玻璃纖維與PVC混配料一起高速混合的做法，這樣做既可以避免除前述的蓬松發(fā)散難以混合和下料的問(wèn)題，還可以使PVC材料與各種加工助劑之間能夠充分混合均勻并產(chǎn)生一定的凝膠度，有利于后續(xù)PVC復(fù)合材料的加工和成型；3.本發(fā)明通過(guò)開(kāi)放式造粒，降低了玻璃纖維易剪切生熱導(dǎo)致PVC降解的風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)配方的改進(jìn)(如加入增容劑等)，使得玻璃纖維增強(qiáng)PVC-U材料能夠適應(yīng)開(kāi)放式造粒，從而獲得顆粒適宜注塑的粒料。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料的制備本實(shí)施例的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料，其各組分以及所需的重量份數(shù)如表1所示。本實(shí)施例的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料的制備方法包括如下步驟(1)玻璃纖維預(yù)先偶聯(lián)處理先用偶聯(lián)劑噴灑于玻璃纖維上，并低俗攪拌處理玻璃纖維；(2)制備混配料將PVC樹(shù)脂粉與熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、增容劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等高速混合到903C，混配均勻后得到PVC混配料；(3)將步驟(2)得到的PVC混配料與歩驟(1)處理過(guò)的玻璃纖維進(jìn)行低速的攪拌，混合均勻；(4)開(kāi)放式造粒將全部混合好的物料投入到組合式平行雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行開(kāi)放式造粒；(5)注塑成型將上述造好粒的粒料投入到普通PVC材料螺桿式注塑機(jī)中進(jìn)行直接的注塑成型，設(shè)定機(jī)筒溫度、射膠、保壓的速度和時(shí)間、溶膠背壓等參數(shù)，開(kāi)啟冷卻水，即可獲得玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料。上述步驟(5)中，注塑成型加工條件的各參數(shù)設(shè)定如表2所示。表1玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料的各組分及其重量份數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2實(shí)施例1的加工條件<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例2玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料的制備本實(shí)施例的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料，其各組分以及所需的重量份數(shù)如表1所示。本實(shí)施例的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料的制備方法包括如下步驟(1)玻璃纖維預(yù)先偶聯(lián)處理先用偶聯(lián)劑噴灑于玻璃纖維上，并低俗攪拌處理玻璃纖維；(2)制備混配料將PVC樹(shù)脂粉與熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、增容劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等高速混合到110°C，混配均勻后得到PVC混配料；(3)將步驟(2)得到的PVC混配料與步驟(1)處理過(guò)的玻璃纖維進(jìn)行低速的攪拌，混合均勻；(4)開(kāi)放式造粒將全部混合好的物料投入到組合式平行雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行開(kāi)放式造粒；(5)注塑成型將上述造好粒的粒料投入到普通PVC材料螺桿式注塑機(jī)中進(jìn)行直接的注塑成型，設(shè)定機(jī)筒溫度、射膠、保壓的速度和時(shí)間、溶膠背壓等參數(shù)，開(kāi)啟冷卻水，即可獲得玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料。上述步驟(5)中，注塑成型加工條件的各參數(shù)設(shè)定如表3所示。表3實(shí)施例2的加工條件<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實(shí)施例3玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料的制備本實(shí)施例的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料，其各組分以及所需的重量份數(shù)如表1所示。本實(shí)施例的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料的制備方法包括如下步驟(1)玻璃纖維預(yù)先偶聯(lián)處理先用偶聯(lián)劑噴灑于玻璃纖維上，并低俗攪拌處理玻璃纖維；(2)制備混配料將PVC樹(shù)脂粉與熱穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、增容劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等高速混合到100t，混配均勻后得到PVC混配料；(3)將步驟(2)得到的PVC混配料與步驟(1)處理過(guò)的玻璃纖維進(jìn)行低速的攪拌，混合均勻；(4)開(kāi)放式造粒將全部混合好的物料投入到組合式平行雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行開(kāi)放式造粒；(5)注塑成型將上述造好粒的粒料投入到普通PVC材料螺桿式注塑機(jī)中進(jìn)行直接的注塑成型，設(shè)定機(jī)筒溫度、射膠、保壓的速度和時(shí)間、溶膠背壓等參數(shù)，開(kāi)啟冷卻水，即可獲得玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料。上述步驟(5)中，注塑成型加工條件的各參數(shù)設(shè)定如表4所示。表4實(shí)施例3的加工條件<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實(shí)施例4玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料性能檢測(cè)將實(shí)施例1、2和3制備所得的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料和普通PVC-U管材進(jìn)行墜落試驗(yàn)、液壓試驗(yàn)、維卡軟化點(diǎn)、烘箱試驗(yàn)和爆破壓力試驗(yàn)等測(cè)驗(yàn)，其性能測(cè)定結(jié)果如表5所示。表5實(shí)施例產(chǎn)品與普通PVC-U管材的性能測(cè)定結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>由表5的性能對(duì)比可以看出，本發(fā)明得到的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料比普通PVC-U管材具有更大拉伸強(qiáng)度、更高耐水壓強(qiáng)度和更高耐熱性等優(yōu)點(diǎn)。權(quán)利要求1、一種玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料，其特征在于該材料是將玻璃纖維與聚氯乙烯直接混合加工而成的，該材料包含如下組分聚氯乙烯樹(shù)脂粉、玻璃纖維、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料，且各組分的重量比例為100∶1～50∶0.1～10.0∶0.5～3.0∶0.5～5.0∶0.2～5.0∶0.1～5.0∶0.1～10.0∶1.0～10.0；上述玻璃纖維為長(zhǎng)度為0.1-6mm的中長(zhǎng)纖維；上述偶聯(lián)劑為硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑；上述熱穩(wěn)定劑為硫醇錫類(lèi)熱穩(wěn)定劑；上述加工改性劑為丙烯酸類(lèi)加工改性劑；上述抗沖擊改性劑為甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物類(lèi)抗沖改性劑。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料，其特征在于所述潤(rùn)滑劑包含內(nèi)潤(rùn)滑劑和外潤(rùn)滑劑；其中，內(nèi)潤(rùn)滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅中的一種或兩種，外潤(rùn)滑劑為石蠟、聚乙烯蠟或氧化聚乙烯蠟中的一種或一種以上。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料，其特征在于所述聚氯乙烯樹(shù)脂粉為注塑級(jí)8型或85型；所述玻璃纖維為E-玻璃纖維；所述偶聯(lián)劑為Y-氨基丙基三乙氧基硅垸或Y-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷。4、權(quán)利要求13所述任一項(xiàng)玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料的制備方法，其具體步驟如下(1)玻璃纖維預(yù)先偶聯(lián)處理將偶聯(lián)劑用噴灑法噴灑于玻璃纖維上，并低速攪拌處理玻璃纖維；(2)制備混配料將聚氯乙烯樹(shù)脂粉與熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料高速混合到90110。C，混配均勻后得到聚氯乙烯混配料；(3)將步驟(2)得到的聚氯乙烯混配料與步驟(1)處理過(guò)的玻璃纖維攪拌混合均勻；進(jìn)行低速的攪拌，也可以采用人工攪拌混合，混合均勻；(4)開(kāi)放式造粒將全部混合好的物料投入到造粒擠出機(jī)中進(jìn)行開(kāi)放式造粒；(5)注塑成型將上述造好粒的粒料投入到注塑機(jī)中進(jìn)行直接的注塑成型，設(shè)定機(jī)筒溫度、射膠、保壓的速度和時(shí)間、溶膠背壓參數(shù)，開(kāi)啟冷卻水，即得玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于歩驟(4)中，所述造粒擠出機(jī)為組合式平行雙螺桿擠出機(jī)。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于歩驟(5)中，所述注塑成型機(jī)為普通聚氯乙烯材料螺桿式注塑機(jī)。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟(5)中，所述機(jī)筒溫度為13019(TC、射膠時(shí)間為25s，冷卻時(shí)間為40s，射膠速度為17%，射膠壓力為25MPa，保壓一段速度為20%，壓力為25MPa,時(shí)間為2s，保壓二段速度為15%，壓力為20MPa，時(shí)間為ls，保壓三段速度為35%，壓力為55MPa，吋間為5s，溶膠背壓為3MPa。8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中，所述攪拌混合為低俗攪拌混合或人工攪拌混合。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)一種玻璃纖維增強(qiáng)硬聚氯乙烯材料及其制備方法，該材料包含PVC樹(shù)脂粉、玻璃纖維、偶聯(lián)劑、熱穩(wěn)定劑、增容劑、潤(rùn)滑劑、加工改性劑、抗沖擊改性劑、填料等組分，且各組分的重量比例為100∶1～50∶0.1～10.0∶0.5～3.0∶0.5～5.0∶0.2～5.0∶0.1～5.0∶0.1～10.0∶1.0～10.0。本發(fā)明是通過(guò)偶聯(lián)相容和增容造粒技術(shù)，使玻璃纖維與聚氯乙烯樹(shù)脂直接混合并造粒注塑，加工成具有更高耐水壓、更高耐熱性等優(yōu)點(diǎn)的玻纖增強(qiáng)硬質(zhì)聚氯乙稀材料。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)高速混合法中存在的后續(xù)PVC混配料難以混合和加工下料困難的問(wèn)題，有利于后續(xù)PVC復(fù)合材料的加工和成型。文檔編號(hào)C08K13/06GK101348594SQ200810198079公開(kāi)日2009年1月21日申請(qǐng)日期2008年8月28日優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日發(fā)明者文巍偉申請(qǐng)人:廣東聯(lián)塑科技實(shí)業(yè)有限公司