Pvc管件制品用抗沖改性劑組合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于硬質(zhì)聚氯乙烯用加工助劑領(lǐng)域，具體涉及一種PVC管件制品用抗沖改性劑組合物及其制備方法。由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：氯化聚乙烯90-95份、樹脂中間體1.5-1.8份、潤滑體系0.50-0.80份和填料3.0-8.0份；其中，樹脂中間體的數(shù)均分子量控制在為50-100萬之間，特性粘度控制在9.5-10.5之間，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：混合單體100份、水150份、乳化劑2.0-2.5份和引發(fā)劑0.02-0.03份。本發(fā)明乳液穩(wěn)定性好、保證塑化度的前提下，大大提高熔體強度及平衡扭矩，抗沖擊性能比普通CPE提高30％，提高管件制品表面光潔度，無蝴蝶斑出現(xiàn)，耐老化性能優(yōu)異；本發(fā)明還提供其制備方法，制備工藝簡單，運行成本低廉。
【專利說明】PVC管件制品用抗沖改性劑組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于硬質(zhì)聚氯乙烯用加工助劑領(lǐng)域，具體涉及一種PVC管件制品用抗沖改 性劑組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] PVC是當今世界上深受喜愛、頗為流行并且也被廣泛應(yīng)用的一種合成材料。它的全 球使用量在各種合成材料中高居第二。我國是世界PVC生產(chǎn)及消費大國、相關(guān)PVC制品擁 有廣闊的市場環(huán)境，既有力度又有廣度?；诔青l(xiāng)建筑工程、交通工程、環(huán)境工程、能源及水 利工程等的迅猛發(fā)展，PVC建筑材料、工程材料的市場需求日益提高，目前是我國產(chǎn)量最大 的塑料品種之一。硬PVC不含柔軟劑，因此柔韌性好，易成型，不易脆，無毒無污染，保存時 間長，廣泛應(yīng)用于型材、異型材、板材、管材、發(fā)泡板、建筑模板、木塑等行業(yè)，具有很大的開 發(fā)應(yīng)用價值。
[0003] 管件是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，加入潤滑劑、色母料、熱穩(wěn)定劑、加工助劑、抗 沖改性劑、填料等經(jīng)注塑成型，適用于建筑物室外排水和市政排污用的新型管件。具有重量 輕、排水阻力小、抗壓強度高、耐腐蝕、施工方便等優(yōu)點，是取代鑄鐵管和水泥砼管的理想材 料。
[0004] 管件在注塑加工過程中經(jīng)常遇到的問題是較高的熔體強度與粉體流動性之間的 矛盾以及沖擊性能與加工性能間的矛盾。從而較易出現(xiàn)注塑加工過程中容易出現(xiàn)的花斑、 蝴蝶斑問題，以及二次加工過程中熱彈性不足、沖擊性能下降等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種PVC管件制品用抗沖改性劑組合物，以解決PVC管件注 塑加工過程中容易出現(xiàn)的花斑、蝴蝶斑問題，以及二次加工過程中熱彈性不足、抗沖擊性能 不良等問題。本發(fā)明還提供其制備方法，制備工藝簡單。
[0006] 本發(fā)明所述的PVC管件制品用抗沖改性劑組合物，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成： 氯化聚乙烯90-95份、樹脂中間體1. 5-1. 8份、潤滑體系0. 50-0. 80份和填料3. 0-8. 0份；
[0007] 其中，樹脂中間體的數(shù)均分子量控制在為50-100萬之間，特性粘度控制在 9. 5-10. 5之間，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成：
[0008] 混合單體100份、水150份、乳化劑2. 0-2. 5份和引發(fā)劑0. 02-0. 03份。
[0009] 所述的氯化聚乙烯優(yōu)選為CPE135A或CPE135B的一種或兩種以任意比例混合，普 通的CPE135A和CPE135B在包裝前會加入5份碳酸鈣防止粘結(jié)，在這里我們應(yīng)用的CPE135A 和CPEl35B均不含碳酸鈣。
[0010] 所述的潤滑體系為OPE蠟、PE蠟、單硬脂酸甘油酯、雙硬脂酸甘油酯或單硬脂酸季 戊四醇酯中的一種或多種以任意比例混合。
[0011] 所述的填料為納米碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣或納米氧化鈣中的一種或多種以任意比例 混合。
[0012] 所述的混合單體為甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯以質(zhì)量比為 13 :5 :2混合制成的。
[0013] 所述的乳化劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或0P-10中的一種或多種以 任意比例混合。
[0014] 所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉氧化還原引發(fā)劑，過硫酸鉀與亞硫酸氫鈉 的質(zhì)量比為3 :1。
[0015] 本發(fā)明還提供所述的PVC管件制品用抗沖改性劑組合物的制備方法，包括以下步 驟：
[0016] (1)樹脂中間體的制備
[0017] 首先，將混合單體、乳化劑和部分水加入到反應(yīng)裝置，然后升溫通氮氣加壓，加入 引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，開循環(huán)水降溫，并加入余下的水，反應(yīng)完畢后，升溫熟化，噴霧干燥，得樹 脂中間體；
[0018] (2)抗沖改性劑組合物的制備
[0019] 將氯化聚乙烯、步驟（1)得到的樹脂中間體、潤滑體系和填料，采用物理共混的方 式混料生成抗沖改性劑組合物。
[0020] 本發(fā)明PVC管件制品用抗沖改性劑組合物的制備方法，其制備方法優(yōu)選以下步 驟：
[0021] (1)樹脂中間體的制備
[0022] 首先將混合單體、乳化劑和部分水加入壓力反應(yīng)釜中，然后升溫通氮氣加壓，當溫 度升至57_58°C時加入引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，溫度上升至60°C時，開循環(huán)水降溫，并通過高壓泵 打入余下的水，余下的水占加入的水的總質(zhì)量的16% -27%，控制反應(yīng)溫度在48°C _52°C之 間反應(yīng)3-4h，52-54°C之間反應(yīng)2h，54-56°C之間反應(yīng)2h，恒溫0. 5h，然后升溫至80°C熟化， 經(jīng)噴霧干燥得樹脂中間體；
[0023](2)抗沖改性劑組合物的制備
[0024] 將氯化聚乙烯、步驟（1)得到的樹脂中間體、潤滑體系和填料，加入到高速混料機 內(nèi)混料，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150-200r/min，混料時間10-15min，得到抗沖改性劑組合物。
[0025] 其中：
[0026] 步驟（1)中升溫通氮氣加壓，控制壓力為0? 03-0. 05MPa。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0028] (1)本發(fā)明樹脂中間體收率高，達98%以上，乳液穩(wěn)定性好；
[0029] (2)本發(fā)明在保證塑化度的前提下，大大提高熔體強度及平衡扭矩，抗沖擊性能比 普通CPE提高30% ;
[0030] (3)本發(fā)明制備的產(chǎn)品可以代替常規(guī)丙烯酸酯類抗沖改性劑以及普通CPE ;
[0031] (4)本發(fā)明成本低廉，性價比高。
[0032] (5)提高管件制品表面光潔度，無蝴蝶斑出現(xiàn)，耐老化性能優(yōu)異。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例中用到的所有原料除特殊說明 夕卜，均為市購。
[0034]實施例I
[0035] (1)樹脂中間體的制備
[0036] 首先將甲基丙烯酸甲酯1300kg、丙烯酸丁酯500kg、甲基丙烯酸丁酯200kg、十二 烷基硫酸鈉40kg和去離子水2500kg，加入壓力反應(yīng)釜中，升溫通氮氣加壓至0. 03MPa，當溫 度升至58°C時加入引發(fā)劑過硫酸鉀450g和亞硫酸氫鈉150g引發(fā)反應(yīng)，當溫度上升至60°C 時，開循環(huán)水降溫，并通過高壓泵打入去離子水500kg，控制反應(yīng)溫度在48°C反應(yīng)3h，52°C 反應(yīng)2h, 54°C反應(yīng)2h,反應(yīng)完全后恒溫0. 5h,然后升溫至80°C熟化,后經(jīng)噴霧干燥得樹脂中 間體，收率為98. 5%。
[0037] (2)抗沖改性劑組合物的制備
[0038] 將氯化聚乙烯950kg、樹脂中間體15kg、OPE錯5kg和納米碳酸I丐30kg，加入到高 速混料機內(nèi)混料，轉(zhuǎn)速設(shè)定150r/min，混料時間IOmin,得到抗沖改性劑組合物。
[0039] 實施例2
[0040]⑴樹脂中間體的制備
[0041] 首先將甲基丙烯酸甲酯1300kg、丙烯酸丁酯500kg、甲基丙烯酸丁酯200kg、十二 烷基苯磺酸鈉50kg和去離子水2300kg，加入壓力反應(yīng)釜中，升溫通氮氣加壓至0. 04MPa， 當溫度升至58°C時加入引發(fā)劑過硫酸鉀300g和亞硫酸氫鈉IOOg引發(fā)反應(yīng)，當溫度上升 至60°C時，開循環(huán)水降溫，并通過高壓泵打入去離子水700kg，控制反應(yīng)溫度為50°C反應(yīng) 3. 5h，52°C下反應(yīng)2h，54°C反應(yīng)2h，反應(yīng)完全后恒溫0. 5h，然后升溫至80°C熟化，后經(jīng)噴霧 干燥得樹脂中間體，收率為99 %。
[0042] (2)抗沖改性劑組合物的制備
[0043] 將氯化聚乙烯900kg、樹脂中間體18kg、0PE錯4kg、PE錯4kg和輕質(zhì)碳酸I丐74kg, 加入到高速混料機內(nèi)混料，轉(zhuǎn)速設(shè)定160r/min,混料時間12min,得到抗沖改性劑組合物。
[0044] 實施例3
[0045] (1)樹脂中間體的制備
[0046] 首先將甲基丙烯酸甲酯1300kg、丙烯酸丁酯500kg、甲基丙烯酸丁酯200kg、十二 烷基硫酸鈉20kg、十二烷基苯磺酸鈉25kg和去離子水2400kg，加入壓力反應(yīng)釜中，升溫通 氮氣加壓至0. 〇4MPa，當溫度恒定至58°C時加入引發(fā)劑過硫酸鉀300g和亞硫酸氫鈉IOOg 引發(fā)反應(yīng)，當溫度上升至60°C時，開循環(huán)水降溫，并通過高壓泵打入水600kg，控制反應(yīng)溫 度在50°C反應(yīng)4h，53°C反應(yīng)2h，55°C反應(yīng)2h，反應(yīng)完全后恒溫0. 5h，然后升溫至80°C熟化， 后經(jīng)噴霧干燥得樹脂中間體，收率為98. 6%。
[0047] (2)抗沖改性劑組合物的制備
[0048] 將氯化聚乙烯920kg、樹脂中間體18kg、單硬脂酸甘油酯7kg和納米氧化I丐55kg, 加入到高速混料機內(nèi)混料，轉(zhuǎn)速設(shè)定200r/min,混料時間15min,得到抗沖改性劑組合物。
[0049] 實施例4
[0050] (1)樹脂中間體的制備
[0051] 首先將甲基丙烯酸甲酯1300kg、丙烯酸丁酯500kg、甲基丙烯酸丁酯200kg、十二 烷基苯磺酸鈉20kg、0P-1022kg和去離子水2500kg，加入壓力反應(yīng)釜中，升溫通氮氣加壓 至0. 05MPa，當溫度恒定至58°C時加入引發(fā)劑過硫酸鉀350g和亞硫酸氫鈉150g引發(fā)反應(yīng)， 當溫度上升至60°C時，開循環(huán)水降溫，并通過高壓泵打入去離子水500kg，控制反應(yīng)溫度在 51°C反應(yīng)4h，53°C反應(yīng)2h，55°C反應(yīng)2h，反應(yīng)完全后恒溫0. 5h，然后升溫至80°C熟化，后經(jīng) 噴霧干燥得樹脂中間體，收率為99 %。
[0052] (2)抗沖改性劑組合物的制備
[0053] 將氯化聚乙烯915kg、樹脂中間體18kg、單硬脂酸季戊四醇酯7kg、輕質(zhì)碳酸鈣 20kg和納米碳酸I丐40kg，加入到高速混料機內(nèi)混料，轉(zhuǎn)速設(shè)定200r/min，混料時間12min， 得到抗沖改性劑組合物。
[0054] 實施例5
[0055] (1)樹脂中間體的制備
[0056] 首先將甲基丙烯酸甲酯1300kg、丙烯酸丁酯500kg、甲基丙烯酸丁酯200kg、 0P-1046kg，去離子水2200kg，加入壓力反應(yīng)釜中，升溫通氮氣加壓至0. 048MPa，當溫度恒 定至58°C時加入引發(fā)劑過硫酸鉀350g、亞硫酸氫鈉150g引發(fā)反應(yīng)，當溫度上升至60°C時， 開循環(huán)水降溫，并通過高壓泵打入去離子水800kg，使反應(yīng)體系溫度降至50°C，控制反應(yīng)溫 度在49°C反應(yīng)3-4h，52°C反應(yīng)2h，56°C反應(yīng)2h，反應(yīng)完全后恒溫0. 5h，然后升溫至80°C熟 化，后經(jīng)噴霧干燥得樹脂中間體，收率為98. 7%。
[0057] (2)抗沖改性劑組合物的制備
[0058] 將氯化聚乙烯900kg、樹脂中間體18kg、雙硬脂酸甘油酯8kg和納米氧化I丐74kg, 加入到高速混料機內(nèi)混料，轉(zhuǎn)速設(shè)定190r/min,混料時間12min,得到抗沖改性劑組合物。
[0059] 對比試驗：
[0060] 按質(zhì)量份數(shù)分別取實施例1-5制備得到的抗沖改性劑組合物8.0份、 PVC (SG-6) 100份、二鹽基亞磷酸鉛2. 5份、三堿式硫酸鉛2. 5份、硬脂酸鈣0. 5份、硬脂酸 〇. 15份、氧化聚乙烯蠟0. 35份、鈦白粉10份、碳酸鈣20份和硬脂酸鉛2. 6份，混合得到樹 月旨，各項性能測試見表1和表2。
[0061] 對比例1
[0062] 按質(zhì)量份數(shù)取CPE135A 8. 0份、PVC(SG-6) 100份、二鹽基亞磷酸鉛2. 5份、三堿式 硫酸鉛2. 5份、硬脂酸鈣0. 5份、硬脂酸0. 15份、氧化聚乙烯蠟0. 35份、鈦白粉10份、碳酸 鈣20份和硬脂酸鉛2. 6份，混合得到樹脂，各項性能測試見表1和表2。
[0063] 對比例2
[0064] 按質(zhì)量份數(shù)取CPE135B 8. 0份、PVC(SG_6) 100份、二鹽基亞磷酸鉛2. 5份、三堿式 硫酸鉛2. 5份、硬脂酸鈣0. 5份、硬脂酸0. 15份、氧化聚乙烯蠟0. 35份、鈦白粉10份、碳酸 鈣20份和硬脂酸鉛2. 6份，混合得到樹脂，各項性能測試見表1和表2。
[0065]表1是對樹脂的加工性能進行比較。
[0066] 表1樹脂的加工性能
【權(quán)利要求】
1. 一種PVC管件制品用抗沖改性劑組合物，其特征在于：由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成： 氯化聚乙烯90-95份、樹脂中間體1. 5-1. 8份、潤滑體系0. 50-0. 80份和填料3. 0-8. 0份； 其中，樹脂中間體的數(shù)均分子量控制在為50-100萬之間，特性粘度控制在9. 5-10. 5之 間，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制成： 混合單體100份、水150份、乳化劑2. 0-2. 5份和引發(fā)劑0. 02-0. 03份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PVC管件制品用抗沖改性劑組合物，其特征在于：所述的潤 滑體系為ΟΡΕ蠟、PE蠟、單硬脂酸甘油酯、雙硬脂酸甘油酯或單硬脂酸季戊四醇酯中的一種 或多種以任意比例混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PVC管件制品用抗沖改性劑組合物，其特征在于：所述的填 料為納米碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣或納米氧化鈣中的一種或多種以任意比例混合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PVC管件制品用抗沖改性劑組合物，其特征在于：所述的混 合單體是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯以質(zhì)量比為13 :5 :2混合制成的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PVC管件制品用抗沖改性劑組合物，其特征在于：所述的乳 化劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或0Ρ-10中的一種或多種以任意比例混合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的PVC管件制品用抗沖改性劑組合物，其特征在于：所述的引 發(fā)劑為過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉氧化還原引發(fā)劑，過硫酸鉀與亞硫酸氫鈉的質(zhì)量比為3 :1。
7. -種權(quán)利要求1所述的PVC管件制品用抗沖改性劑組合物的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟： (1) 樹脂中間體的制備 首先，將混合單體、乳化劑和部分水加入到反應(yīng)裝置，然后升溫通氮氣加壓，加入引發(fā) 劑引發(fā)反應(yīng)，開循環(huán)水降溫，并加入余下的水，反應(yīng)完畢后，升溫熟化，噴霧干燥，得樹脂中 間體； (2) 抗沖改性劑組合物的制備 將氯化聚乙烯、步驟（1)得到的樹脂中間體、潤滑體系和填料，采用物理共混的方式混 料生成抗沖改性劑組合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的PVC管件制品用抗沖改性劑組合物的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟： (1) 樹脂中間體的制備 首先將混合單體、乳化劑和部分水加入到壓力反應(yīng)釜中，然后升溫通氮氣加壓，當溫度 升至57-58°C時加入引發(fā)劑引發(fā)反應(yīng)，溫度上升至60°C時，開循環(huán)水降溫，并通過高壓泵打 入余下的水，余下的水占加入的水的總質(zhì)量的16% -27%，控制反應(yīng)溫度在48°C _52°C之間 反應(yīng)3-4h，52-54°C之間反應(yīng)2h，54-56°C之間反應(yīng)2h，恒溫0. 5h，然后升溫至80°C熟化，經(jīng) 噴霧干燥得樹脂中間體； (2) 抗沖改性劑組合物的制備 將氯化聚乙烯、步驟（1)得到的樹脂中間體、潤滑體系和填料，加入到高速混料機內(nèi)混 料，轉(zhuǎn)速設(shè)定為150_200r/min，混料時間10-15min，得到抗沖改性劑組合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的PVC管件制品用抗沖改性劑組合物的制備方法，其特征在于： 步驟（1)中升溫通氮氣加壓，控制壓力為0.03-0. 05MPa。
【文檔編號】C08L23/28GK104262804SQ201410547096
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】呼建強, 劉清祥, 徐茂增, 孫蒙, 侯田圣 申請人:山東世拓高分子材料股份有限公司