本發(fā)明涉及高分子化合物的組合物，尤其涉及用于制造電器外殼所用的一種高流動PVC（聚氯乙烯）與GPPS（通用級苯乙烯）合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
PVC（polyvinyl chloride聚氯乙烯）與GPPS（general purpose polystyrene通用級苯乙烯）是兩種通用塑料，需求量非常大。PVC價廉、力學(xué)性能好，尤其是還具有阻燃的效果，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,但其流動性不佳，使其在注塑大型制品，復(fù)雜制品，或薄壁制品時存在很大的困難。GPPS則存在沖擊性能差的問題，所以GPPS可以用于PVC的流動改性，而PVC則可以提高GPPS的抗沖擊性能。
現(xiàn)有技術(shù)中，專利號為CN201410133034.8名稱是《空心玻璃微珠/聚氯乙烯組份型電線電纜料及其制備方法》，公開了一種主要具有高流動性、低密度的PVC復(fù)合材料，該復(fù)合材料流動性較好，但力學(xué)強度不高，且配方成本高。專利號為CN201410127255.4名稱是《一種ABS/PVC共混合金及其制備方法》，公開了一種ABS與PVC合金，相容劑使用的是SAN，該復(fù)合材料的成本高，且流動性改善不明顯。
為了提供一種流動性好，力學(xué)強度高，且成本低的復(fù)合材料，本發(fā)明利用GPPS力學(xué)性能好、價格便宜，尤其是流動性能佳的特性將其用于PVC的流動改性，獲得一種高流動PVC（聚氯乙烯）與GPPS（通用級苯乙烯）合金，且PVC/GPPS復(fù)合材料的成本，相比同等比例的PVC/ABS更便宜一些。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)PVC流動性不佳和GPPS沖擊性能差的不足之處而提出一種高流動PVC與GPPS合金及其制備方法。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種高流動PVC與GPPS合金，包括以下按質(zhì)量百分比計的組分：PVC 42.3%～57.1%、GPPS 10%～25%、相容劑3%～7% 、穩(wěn)定劑2%～4%、玻璃微珠12%～20%、偶聯(lián)劑0.2%～0.4%、環(huán)保阻燃劑3%～7%、協(xié)效阻燃劑1%～3%和潤滑劑0.5%～1.5%。
所述PVC分子量為600～1300，所述PVC的質(zhì)量百分比為43.3%～57.1%。
所述GPPS是指市售通用級PS；所述相容劑是CPE即氯化聚乙烯、ACR即丙烯酸酯類共聚物、SBS即苯乙烯與丁二烯嵌段共聚物和MBS即甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯中的任意一種或兩種以上的混合物。
所述穩(wěn)定劑為鉛鹽穩(wěn)定劑、稀土穩(wěn)定劑、鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、有機錫穩(wěn)定劑中的任意一種。
所述玻璃微珠呈球狀，目數(shù)為600目以上。
所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的任意一種或兩種的混合。
所述環(huán)保阻燃劑為市售的溴化環(huán)氧樹脂，分子量為1200～4000 EC型；所述協(xié)效阻燃劑為三氧化二銻。
所述潤滑劑為石蠟、白礦油、PE蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽、EBS、芥酸酰胺中的任意一種或兩種以上的混合物；所述潤滑劑包括按質(zhì)量百分比計復(fù)合比例為1:1的石蠟和硬脂酸鈣。
一種所述的高流動PVC與GPPS合金的制備方法，包括以下步驟：①將玻璃微珠和協(xié)效阻燃劑三氧化二銻投入80℃～100℃的高混機中，加入偶聯(lián)劑，混合5～10分鐘；②在步驟①混合好的原料中投入PVC粉、GPPS顆粒、MBS、鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、溴化環(huán)氧樹脂和潤滑劑，混合8～15分鐘；③將步驟②混合好的原料轉(zhuǎn)入冷混鍋，冷卻混合5～15分鐘，待物料溫度下降至60℃以下；④將步驟③混好的原料投入雙螺桿造粒機造粒，其加工溫度第一區(qū)溫度設(shè)定為20℃～150℃，第二區(qū)溫度設(shè)定為65℃～170℃，第三區(qū)溫度設(shè)定為120℃～170℃，第四區(qū)溫度設(shè)定為150℃～180℃，第五區(qū)溫度設(shè)定為150℃～180℃，第六區(qū)溫度設(shè)定為150℃～190℃，第七區(qū)溫度設(shè)定為155℃～190℃，第八區(qū)溫度設(shè)定為150℃～190℃、模頭溫度設(shè)定為150℃～190℃，雙螺桿造粒機的主機轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分鐘～600轉(zhuǎn)/分鐘，喂料轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘～100轉(zhuǎn)/分鐘。
所述步驟④中，所述雙螺桿造粒機工藝溫度為：第一區(qū)溫度設(shè)定為110℃；第二區(qū)溫度設(shè)定為125℃；第三區(qū)溫度設(shè)定為140℃；第四區(qū)溫度設(shè)定為160℃；第五區(qū)溫度設(shè)定為160℃；第六區(qū)溫度設(shè)定為：165℃；第七區(qū)溫度設(shè)定為：165℃；第八區(qū)溫度設(shè)定為170℃；第九區(qū)模頭溫度設(shè)定為175℃；所述雙螺桿造粒機的主機轉(zhuǎn)速：300轉(zhuǎn)/分鐘；所述雙螺桿造粒機的喂料轉(zhuǎn)速：50轉(zhuǎn)/分鐘。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是：1、在PVC中加入流動性好，力學(xué)性能佳的GPPS，獲得一種高流動PVC與GPPS合金，使其能應(yīng)用在對流動性要求高的應(yīng)用場合，如超薄的應(yīng)用中；2、且由于GPPS的價格便宜，因此本發(fā)明中的 PVC/GPPS復(fù)合材料的成本，相比同等比例的PVC/ABS更便宜。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所述高流動PVC與GPPS合金的制備方法中雙螺桿造粒機各區(qū)具體位置示意圖，圖中一至九為各發(fā)熱區(qū)編號，第九區(qū)為模頭。
具體實施方式
以下對本發(fā)明內(nèi)容做進一步詳述。
本發(fā)明涉及的高流動PVC與GPPS合金及其制備方法，主料為PVC和GPPS，其中添加有相容劑MBS、穩(wěn)定劑、用于流動改性的填料玻璃微珠、活化玻璃微珠的偶聯(lián)劑，改善阻燃性能的環(huán)保阻燃劑溴化環(huán)氧樹脂和協(xié)效阻燃劑三氧化二銻，改善加工性能以及玻璃微珠的分散性能的潤滑劑，以上材料通過相應(yīng)的制備方法，得到一種力學(xué)性能，加工性能好，阻燃的電器外殼復(fù)合材料即高流動性的阻燃合金。
在發(fā)明涉及的高流動PVC與GPPS合金的配方中：PVC是主料，具有力學(xué)性能好，價格便宜和較強的阻燃效果，其量控制在優(yōu)選為50%；GPPS是另一組份，具有流動性好，力學(xué)強度高的特點但沖擊性能差，出于阻燃效果、沖擊性能、成本因素的考慮，其量控制在10%～25%之間。
在發(fā)明涉及的高流動PVC與GPPS合金的配方中：相容劑包括CPE即氯化聚乙烯、ACR即丙烯酸酯類共聚物、SBS即苯乙烯與丁二烯嵌段共聚物、MBS即甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯；其中最優(yōu)選的是MBS，MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯的接枝共聚物，利用MBS的增容效果優(yōu)于其他相容劑。相容劑用來改善GPPS和PVC的相容性和增加韌性，最好使用MBS，根據(jù)成本和性能考慮，最佳量控制在3%～7%。
對配制具有環(huán)保要求的電器制品用的PVC/GPPS合金中，穩(wěn)定劑是PVC加工所必須的,鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑經(jīng)驗量控制在2%～4%；在穩(wěn)定劑的選擇上，鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑是性價比最好的。
用于流動改性的填料玻璃微珠在塑料加工中，是改善其流動性和降低其密度最好的方式之一；用于改善材料流動性的玻璃微珠，隨PVC百分比質(zhì)量的增加而增多；但其價格相對較高且影響力學(xué)性能，且在發(fā)明涉及的高流動PVC與GPPS合金的配方中已經(jīng)有流動性很好的GPPS，因此玻璃微珠的添加量不宜大。
偶聯(lián)劑用來處理無機粉體與塑料間的界面相容性，經(jīng)驗量為無機粉即玻璃微珠、三氧化二銻粉末總量體量的1.5%；偶聯(lián)劑最優(yōu)選的是鋁酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑，其次性價比高一點的是硅烷偶聯(lián)劑。
由于PVC是主體，具有阻燃效果，所以阻燃劑添加量宜少，只要達到標(biāo)準(zhǔn)即可；阻燃劑包括環(huán)保阻燃劑和協(xié)效阻燃劑；環(huán)保阻燃劑采用溴化環(huán)氧樹脂；協(xié)效阻燃劑采用三氧化二銻；溴化環(huán)氧樹脂和三氧化二銻復(fù)配阻燃劑具有環(huán)保效果，且達到阻燃V0，需要添加的量少，對復(fù)合材料性能的影響也較小，性價比高。
潤滑劑用來改善合金的加工性能尤其是PVC的加工性能，也能改善無機粉體分散效果的作用，經(jīng)驗量為0.5%～1.5%。潤滑劑硬脂酸鈣和石蠟復(fù)配性價比高。
本發(fā)明的實施例中，所用PVC為注塑級，生產(chǎn)商為天津大沽，牌號為SG-5；GPPS為注塑級，生產(chǎn)商為湛江新中美，牌號525；相容劑為MBS，注塑級，生產(chǎn)商為日本電器化學(xué)，牌號TP-801；穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑，品牌是德國熊牌，型號是MC 90214 KA；玻璃微珠是3M公司牌號為TM16K的玻璃微珠;偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550；環(huán)保阻燃劑為溴化環(huán)氧樹脂，生產(chǎn)商以色列死海溴公司，牌號為F2100;協(xié)效阻燃劑為三氧化二銻，生產(chǎn)商為深圳市吉田化工有限公司；潤滑劑為硬脂酸鈣和石蠟復(fù)配，復(fù)配質(zhì)量比為1:1，硬脂酸鈣是常州原馳化工有限公司產(chǎn)品，石蠟為大慶石化產(chǎn)品，石蠟為58度半精煉石蠟。所用造粒設(shè)備為南京瑞亞的螺桿直徑35mm型造粒機。
本發(fā)明高流動PVC與GPPS合金的改性加工方法，包括以下步驟：
第一步：將玻璃微珠和協(xié)效阻燃劑即三氧化二銻投入80℃～100℃（95℃）的高混機中，加入硅烷偶聯(lián)劑，混合5～10分鐘（7分鐘）；優(yōu)選的是將玻璃微珠和協(xié)效阻燃劑即三氧化二銻投入95℃的高混機中，加入硅烷偶聯(lián)劑，混合7分鐘。
第二步：在第一步混合完成的原料中投入PVC粉、GPPS顆粒、MBS、鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、溴化環(huán)氧樹脂、潤滑劑混合8～15分鐘；有選的混合時間為10分鐘。
第三步：將第二步混合好的原料轉(zhuǎn)入冷混鍋，冷卻混合5～15分鐘，待物料溫度下降至60℃以下即可；優(yōu)選的冷卻時間為10分鐘。
第四步：將第三部混合好的原料投入雙螺桿造粒機造粒，其加工溫度設(shè)置為第一區(qū)溫度設(shè)定20℃～150℃，第二區(qū)溫度設(shè)定65℃～170℃，第三區(qū)溫度設(shè)定120℃～170℃，第四區(qū)溫度設(shè)定150℃～180℃，第五區(qū)溫度設(shè)定150℃～180℃，第六區(qū)溫度設(shè)定150℃～190℃，第七區(qū)溫度設(shè)定155℃～190℃，第八區(qū)溫度設(shè)定150℃～190℃，模頭溫度設(shè)定150℃～190℃、主機轉(zhuǎn)速：150r/m～600 r/m、喂料轉(zhuǎn)速：30r/m～100 r/m；優(yōu)選的加工溫度為170℃、主機轉(zhuǎn)速：300r/m、喂料轉(zhuǎn)速：50 r/m。
所述步驟④中，本發(fā)明優(yōu)選的加工溫度為：第一區(qū)溫度設(shè)定110℃，第二區(qū)溫度設(shè)定125℃，第三區(qū)溫度設(shè)定140℃，第四區(qū)溫度設(shè)定160℃，第五區(qū)溫度設(shè)定160℃，第六區(qū)溫度設(shè)定165℃，第七區(qū)溫度設(shè)定165℃，第八區(qū)溫度設(shè)定170℃，模頭溫度設(shè)定175℃，主機轉(zhuǎn)速設(shè)定300轉(zhuǎn)/分鐘，喂料轉(zhuǎn)速設(shè)定50轉(zhuǎn)/分鐘。
本發(fā)明實施例的制作工藝中，加工溫度為170℃，第一區(qū)溫度設(shè)定110℃，第二區(qū)溫度設(shè)定125℃，第三區(qū)溫度設(shè)定140℃，第四區(qū)溫度設(shè)定160℃，第五區(qū)溫度設(shè)定160℃，第六區(qū)溫度設(shè)定165℃，第七區(qū)溫度設(shè)定165℃，第八區(qū)溫度設(shè)定170℃，模頭溫度設(shè)定175℃，主機轉(zhuǎn)速設(shè)定300轉(zhuǎn)/分鐘，喂料轉(zhuǎn)速設(shè)定50轉(zhuǎn)/分鐘。
按表1所給的各組分配比，依據(jù)上述工藝參數(shù)進行混合、加工、造粒制得的高流動PVC與GPPS合金，進行了測試，所述測試的實驗條件和測試方法如下：將造粒好的樹脂置于溫度90℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥2小時，在80T注塑機上制樣。在25℃的室內(nèi)冷卻放置24小時后測試。測試標(biāo)準(zhǔn)為美國標(biāo)準(zhǔn)，測試溫度為25℃。拉伸強度標(biāo)準(zhǔn)ASTM D638，樣條尺寸為57mm*127mm*3. 2mm(有效尺寸），拉伸速度為5mm/min；彎曲強度標(biāo)準(zhǔn)：ASTM D790，樣條尺寸為127mm*13mm*3. 2mm，彎曲速度為2mm/min；懸臂梁沖擊標(biāo)準(zhǔn)：ASTM D256，樣條尺寸為64mm*12. 7mm*3. 2mm，缺ロ剩余寬度為10.12mm;流動速率測試方法：采用防腐蝕流動速率測試儀，測試條件為200℃，5.0KG；阻燃性能測試標(biāo)準(zhǔn)UL-94 1.6mm。
測試結(jié)果見表2，其中由對比例1的測試數(shù)據(jù)可知：PVC基礎(chǔ)樹脂的熔融指數(shù)是很低的，但其自身阻燃性能就能達到V0級。通過對比例2的測試數(shù)據(jù)可知：GPPS的沖擊強度是很差的，但熔融指數(shù)比較高。通過對比例3的測試數(shù)據(jù)可知：MBS的質(zhì)量百分比要大于2%，小于等于2%的配方所得的合金的相容性和力學(xué)性能都很差。通過實施例1、2、3的測試數(shù)據(jù)可知：MBS的質(zhì)量百分比與GPPS的含量在1：3左右時即可達到很好的效果，太多MBS，不僅復(fù)合材料強度下降，且成本也增加;玻璃微珠越多，復(fù)合材料流動性能越好，但此時成本太高，且還影響材料力學(xué)性能指標(biāo)，量少時對流動性的改善效果不明顯，所以添加量只需達到使用效果即可；GPPS越多，可以改善材料流動性，但沖擊變差很多，GPPS量太少，為改善復(fù)合材料流動性的玻璃微珠就要多，力學(xué)性能會下降，且成本也會上升；所以要按發(fā)明內(nèi)容所述范圍復(fù)配，且控制好比例。
表1
表2
以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。