一種環(huán)保耐寒聚氯乙烯彈性體組合物及其制備方法
【專利說明】一種環(huán)保耐寒聚氯乙烯彈性體組合物及其制備方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)保耐寒聚氯乙烯彈性體組合物及其制備方 法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 聚氯乙烯彈性體具有價(jià)格低廉、力學(xué)性能可調(diào)和阻燃性好等特點(diǎn)，適用于制備電 梯平衡補(bǔ)償鏈護(hù)套、電線電纜的絕緣護(hù)層以及門窗和車窗封條等眾多場合。但聚氯乙烯彈 性體在環(huán)保性和低溫韌性等方面存在一定缺陷。
[0003] 迄今，已有諸多專利報(bào)道了耐低溫或耐寒性聚氯乙烯彈性體材料的組成和制備方 法。如申請?zhí)枮?CN201210569416. 6、CN201410284632. 5XN200810023863. 5 等中國專利。上 述專利所描述的聚氯乙烯彈性體材料雖然具有一定的耐低溫性能，低溫韌性良好，然而其 所用的主增塑劑為鄰苯二甲酸酯類增塑劑，這類增塑劑會(huì)危害人體健康，達(dá)不到環(huán)保要求。
[0004] 為了達(dá)到環(huán)保要求，已有專利報(bào)道了環(huán)境友好型的聚氯乙烯彈性體。申請?zhí)?為 CN200910102369.2、CN201310464355. 1、CN201010508484.2、CN201310754691. X、 CN201110199511. 7、CN201310242694. 5 和 CN201210106293. 2 等專利均公開了環(huán)保型聚氯 乙烯彈性體的組成和制備方法，所制備的彈性體具有優(yōu)良的環(huán)保性，對人體和環(huán)境污染甚 少，然而其所使用的增韌劑與增塑劑低溫性能較差，使得彈性體在低溫（_40°C以下）條件 下會(huì)脆化，嚴(yán)重影響彈性體在極寒環(huán)境下的使用壽命。同時(shí)，也有一些專利公開了環(huán)保耐寒 的聚氯乙烯彈性體。如申請?zhí)枮镃N201310473887. 1專利中所使用的增韌劑為硅橡膠，與聚 氯乙烯基體中的相容性較差，造成彈性體的常溫韌性和低溫韌性均受到影響，耐低溫性能 不理想。申請?zhí)枮镃N201210161975.3公開了一種耐嚴(yán)寒環(huán)保聚氯乙烯基特種電纜料，所使 用的二乙二醇二苯甲酸酯增塑劑原料成本高，限制了其在民用范圍內(nèi)的應(yīng)用。因此開發(fā)一 種環(huán)保無毒、耐寒、力學(xué)強(qiáng)度高等綜合性能優(yōu)異的聚氯乙烯彈性體顯得尤為重要。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保耐寒聚氯乙烯彈性體組合物，具有安全環(huán)保、耐 寒耐熱、抗老化、力學(xué)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，其能夠在低溫作業(yè)環(huán)境下依然保持較高的韌性。
[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種環(huán)保耐寒聚氯乙烯彈性體組 合物，包括聚氯乙烯樹脂、環(huán)保復(fù)合增塑體系、增韌劑、鈣鋅系復(fù)合穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗氧劑 和顏料，所述環(huán)保復(fù)合增塑體系包括對苯二甲酸二烷基酯和合成植物油酯，所述增韌劑包 括極性橡膠與納米活性碳酸鈣，所述彈性體組合物在_5°C時(shí)邵氏硬度低于80,所述對苯二 甲酸二烷基酯中烷基包括7~12個(gè)碳原子。
[0007] 進(jìn)一步，所述彈性體組合物各組份按重量份計(jì)算包括：100重量份的聚氯乙烯樹 月旨、50~90重量份的對苯二甲酸二烷基酯、10~40重量份的合成植物油酯、5~20重量份 的極性橡膠、5~30重量份的納米活性碳酸鈣、4~8重量份的鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、1~2重量 份的潤滑劑、〇. 2~1重量份的抗氧劑和0. 5~3重量份的顏料。
[0008] 進(jìn)一步，所述合成植物油酯由植物油經(jīng)環(huán)氧化或環(huán)氧基酯化改性而成，所述植物 油為大豆油、亞麻油、蓖麻油、紅花油和葵花油中的一種或多種組成。
[0009] 進(jìn)一步，所述極性橡膠為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物橡膠、聚氨酯橡膠和聚丙烯酸 酯橡膠中的一種。
[0010] 進(jìn)一步，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物橡膠中醋酸乙烯酯重量百分比含量為40~ 70%〇
[0011] 進(jìn)一步，所述納米活性碳酸鈣的平均直徑在60~IOOnm之間。
[0012] 進(jìn)一步，所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸和聚乙烯蠟中的一種。
[0013] 進(jìn)一步，所述抗氧劑為四[β_(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、 2, 2'-亞甲基-雙（4-甲基-6-叔丁基苯酚）、三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、亞磷酸 三苯酯中的一種或兩種組成。
[0014] 進(jìn)一步，所述顏料為高色素炭黑和金紅石型二氧化鈦中的一種。
[0015] 本發(fā)明還提供上述環(huán)保耐寒聚氯乙烯彈性體組合物的制備方法，包括如下步驟：
[0016] 步驟一：將各組份在捏合機(jī)中攪拌混合均勻，利用攪拌產(chǎn)生的摩擦熱使混合物溫 度升高；
[0017] 步驟二：捏合機(jī)中各組份混合物溫度上升到90-KKTC后出料，送入冷卻攪拌器冷 卻至45°C以下；
[0018] 步驟三：將冷卻后的混合物置于雙階螺桿擠出機(jī)上擠出造料，所述雙階螺桿擠出 機(jī)包括雙螺桿擠出機(jī)和單螺桿擠出機(jī)，所述雙螺桿擠出機(jī)四個(gè)加熱區(qū)和擠出模頭的溫度分 別為：Tl = 85 ~10(TC，T2 = 100 ~120°C，T3 = 120 ~140°C，T4 = 130 ~150°C，T 模 =130~150°C ;所述單螺桿擠出機(jī)加熱區(qū)和擠出模頭的溫度分別控制在110~130°C和 120~140°C，得到聚氯乙烯彈性體組合物，其在_5°C時(shí)邵氏硬度低于80。
[0019] 本發(fā)明所制備的聚氯乙烯彈性體具有低溫韌性優(yōu)異，力學(xué)強(qiáng)度高、耐熱老化性好、 環(huán)保無毒等優(yōu)點(diǎn)，綜合性能優(yōu)異，特別適用于制備電梯平衡補(bǔ)償鏈護(hù)套、門窗和車窗封條以 及電線電纜的絕緣護(hù)層等。
[0020] 上述聚氯乙烯彈性組合物具有如下有益效果：
[0021] (1)通過采用安全環(huán)保型增塑劑，對環(huán)境和人體無安全隱患，符合環(huán)保要求，對苯 二甲酸二烷基酯具有和鄰苯二甲酸酯類增塑劑同樣優(yōu)異的增塑效果和優(yōu)異的耐寒性能，在 低溫條件下不會(huì)失活；合成植物油脂具有低揮發(fā)性、亦可作為熱穩(wěn)定劑的特點(diǎn)；兩種增塑 劑通過合理的配合使用，發(fā)揮各自的性能優(yōu)勢可賦予聚氯乙烯更優(yōu)異的增塑效果；
[0022] (2)采用具有耐寒性的極性橡膠和納米活性碳酸鈣作為增韌劑，使彈性體在低溫 條件下依然能夠保持良好的韌性；納米活性碳酸鈣作為增韌劑和填充劑在聚氯乙烯基體中 能夠充分分散，極大的提高了彈性體的韌性和強(qiáng)度，起到增韌和增強(qiáng)的雙重效應(yīng)。兩種增韌 劑組合使用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，對提高彈性體的常溫韌性、保持低溫韌性有顯著效果；
[0023] (3)使用環(huán)保型液態(tài)鈣鋅系復(fù)合穩(wěn)定劑，對環(huán)境和人體對不存在危害隱患，符合環(huán) 保要求。 【【具體實(shí)施方式】】
[0024] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0025] 為了本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體 實(shí)施例進(jìn)行闡述。
[0026] 本發(fā)明涉及的一種環(huán)保耐寒聚氯乙烯彈性體組合物，包括聚氯乙烯樹脂，環(huán)保復(fù) 合增塑體系、增韌劑、鈣鋅系復(fù)合穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗氧劑和顏料，所述環(huán)保復(fù)合增塑體系包 括對苯二甲酸二烷基酯和合成植物油酯，所述增韌劑包括極性橡膠與納米活性碳酸鈣，所 述彈性體組合物在_5°C時(shí)邵氏硬度低于80,所述對苯二甲酸二烷基酯中烷基包括7~12 個(gè)碳原子。
[0027] 彈性體組合物各組份按重量份計(jì)算包括：100重量份的聚氯乙烯樹脂、50~90重 量份的對苯二甲酸二烷基酯、10~40重量份的合成植物油酯、5~20重量份的極性橡膠、 5~30重量份的納米活性碳酸鈣、4~8重量份的鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、1~2重量份的潤滑劑、 0. 2~1重量份的抗氧劑和0. 5~3重量份的顏料。
[0028] 合成植物油酯由植物油經(jīng)環(huán)氧化或環(huán)氧基酯化改性而成，所述植物油為大豆油、 亞麻油、蓖麻油、紅花油和葵花油中的一種或多種組成；所述極性橡膠為乙烯-醋酸乙烯酯 共聚物橡膠、聚氨酯橡膠和聚丙烯酸酯橡膠中的一種；所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物橡膠 中醋酸乙烯酯重量百分比含量為40~70 %;所述納米活性碳酸鈣的平均直徑在60~IOOnm 之間；所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸和聚乙烯蠟中的一種；所述抗氧劑為四[β _(3, 5-二 叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯、2, 2'-亞甲基-雙（4-甲基-6-叔丁基苯酚）、 三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、亞磷酸三苯酯中的一種或兩種組成；所述顏料為高色素 炭黑和金紅石型二氧化鈦中的一種。
[0029] 本發(fā)明還提供上述環(huán)保耐寒聚氯乙烯彈性體組合物的制備方法，包括如下步驟：
[0030] 步驟一：將各組份在捏合機(jī)中攪拌混合均勻，利用攪拌產(chǎn)生的摩擦熱使混合物溫 度升高；
[0031] 步驟二：捏合機(jī)中各組份混合物溫度上升到90-KKTC后出料，送入冷卻攪拌器冷 卻至45