專利名稱：一種聚氯乙烯復合材料、制備方法及其應用的制作方法
—種聚氯乙烯復合材料、制備方法及其應用技術領域
本發明屬于高分子材料改性和加工技術領域，涉及一種聚氯乙烯復合材料、制備方法及其應用。
背景技術：

眾所周知門窗或紗門紗窗的框架可以用金屬、木材組合而成。近年來以塑代木，由塑料成型加工為型材作為框架也廣泛使用。從80年代初開始，國家有計劃地組織推廣應用化學建材以來，聚氯乙烯塑料型材及塑料門窗的生產和應用得到了較大的發展，聚氯乙烯塑料門窗具有節能、保溫性能、耐候性能、防火性能、隔音性能、防水、防潮和抗風壓性能等， 被譽為繼木、鋼、鋁之后的第四代門窗。然而，國內各廠家生產的聚氯乙烯型材及門窗都是常規類的，質量密度大且節能保溫性差，阻燃防火性不夠好且煙密度大，而且在寒冷地區使用容易出現裂紋不耐凍。
公開號CN1392193A的發明專利中，公開采用聚氯乙烯為基料并加入抗沖擊劑增強抗寒能力，可滿足全球寒冷地區的正常使用。但該種材料煙密度大易發生隱患事故，力學強度不能滿足高性能要求場合的使用。公開號CN101735480A的發明專利中公開一種強度高、熱穩定性好、防火保溫性好的聚氯乙烯異型材，但該材料在門窗框異型材中應用存在發煙密度大、寒冷地區使用易出現裂紋等缺陷。發明內容
針對現有技術的問題，本發明的目的是提供一種聚氯乙烯復合材料，該復合材料具有節能保溫、阻燃防火、耐候性好等優點。
本發明的另一個目的是提供一種上述聚氯乙烯復合材料的制備方法。
本發明的第三個目的是提供一種上述聚氯乙烯復合材料用作門窗框異型材的用途。
本發明的技術方案如下
本發明提供了一種聚氯乙烯復合材料，該復合材料由包括以下重量份的組分制得
聚氯乙烯100份、抗沖擊劑6 14份、復合穩定劑3. 5 5. 5份、加工助劑1. 5 3. O份、發泡劑O. 4 O. 7份、阻燃消煙劑4 10份、復合填料11 17份、潤滑劑I 1. 5 份和無機復合阻燃劑51 80份。
所述的聚氯乙烯的聚合度為1100 1600。
所述的抗沖擊劑選自氯化聚乙烯、聚酰胺樹脂、丁腈膠或三元乙丙橡膠中的一種或一種以上的物質。
所述的復合穩定劑選自硬脂酸鋇、硬脂酸鉛、硬脂酸鎘、硬脂酸鈣或二堿式亞磷酸鉛中的兩種或兩種以上的組合物。
所述的加工助劑選自甲基丙烯酸甲酯共聚物(ACR)或α-甲基苯乙烯低聚物(AMS)中的一種或一種以上的物質。
所述的發泡劑選自偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、偶氮甲酰胺甲酸鉀、三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷、環戊烷或異戊烷中的一種或一種以上的物質。
所述的阻燃消煙劑選自二茂鐵或小于100目的氧化鐵粉中的一種或一種以上的物質。
所述的復合填料選自石英粉、二氧化鈦、云母粉、碳酸鈣或高嶺土中的兩種或兩種以上的組合物。
所述的潤滑劑選自硬脂酸、硬脂酸鋰、N，N’_亞乙基雙硬脂酸胺或硬脂酸鋅中的一種或一種以上的物質。
所述的無機復合阻燃劑為氫氧化鋁與硼酸鋅的混合物，氫氧化鋁與硼酸鋅的質量比為2. 18 2. 26 I,其中氫氧化招是經過500目過篩的。
本發明還提供了一種上述聚氯乙烯復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟
(I)將聚氯乙烯100份、抗沖擊劑6 14份、復合穩定劑3. 5 5. 5份、加工助劑1. 5 3. O份、阻燃消煙劑4 10份、無機復合阻燃劑51 80份加入捏合機中，升溫至 95 115°C,開機攪拌10 15min,然后加入潤滑劑I 1. 5份、復合填料11 17份、發泡劑O. 4 O. 7份，控制溫度110 130°C，捏合6 IOmin ；
(2)將步驟(I)所得捏合后的物料冷卻至35 45°C，恒溫放置35 42min ；
(3)再將步驟(2)所得恒溫處理后的物料送入擠出機，在140 180°C下擠出成型得到聚氯乙烯復合材料。
所述的擠出機的螺桿直徑為52 62mm，長徑比為20 :1 26 : 1，螺桿轉速 24 35r/min ;擠出分段溫度140 150°C、150 170°C、170 180°C; 口模溫度為185 198。。。
本發明的聚氯乙烯復合材料，其性能符合門窗框異型材性能要求，因此，本發明的技術方案包括本發明的聚氯乙烯復合材料用作門窗框異型材的用途。
本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果
1、本發明的復合材料抗凍耐嚴寒、耐沖擊、易加工、壽命長而且成本低、阻燃防火性好能達到UL-94的V-O級標準，在_20°C _30°C仍可滿足使用要求。
2、本發明的復合材料可廣泛用于塑料門窗框等眾多建材領域，并且這種材料成本便宜、性能高，可推動塑料門窗行業的迅速發展。
3、本發明復合材料的制備方法無環境污染，產品性能達到理想水平，適合于大規模工業化生產。
具體實施方式
以下結合實施例對本發明作進一步的說明。
實施例中采用GB (國標)測定材料的各項性能，如無特別說明，組分的份數均為重 量份數。
實施例1
(I)將聚氯乙烯100份(聚氯乙烯的聚合度為1100 1600)、氯化聚乙烯8份、復合穩定劑(二堿式亞磷酸鉛1. 5份與硬脂酸鉛2份)、ACR(甲基丙烯酸甲酯共聚物)2份、二茂鐵6份、無機復合阻燃劑(氫氧化鋁45份與硼酸鋅20份，氫氧化鋁與硼酸鋅的質量比為2. 25 1，其中氫氧化鋁是經過500目過篩的)加入捏合機中，升溫至105°C，開機攪拌 10 12min，再加入硬脂酸1. 2份、復合填料(碳酸鈣10份與二氧化鈦2份)和偶氮二甲酰胺O. 5份，控制溫度110 113°C，捏合8min ；
(2)將步驟(I)所得捏合后的物料冷卻至38 40°C，恒溫放置35min ；
(3)再將步驟(2)所得恒溫處理后的物料送入擠出機，在140 180°C下擠出成型得到聚氯乙烯復合材料，螺桿轉速28r/min，口模溫度185 188°C ;擠出機的螺桿直徑為 56_，長徑比為25 1，擠出分段溫度140 150°C、150 170°C、170 180°C。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試性能列于表I中。
實施例2
(I)將聚氯乙烯100份(聚氯乙烯的聚合度為1100 1600)、三元乙丙橡膠6份、 復合穩定劑(二堿式亞磷酸鉛2份與硬脂酸鉛2. 5份)、α -甲基苯乙烯低聚物(AMS) 2. 2 份、小于100目的氧化鐵粉7. 5份、無機復合阻燃劑(氫氧化鋁35份與硼酸鋅16份，氫氧化鋁與硼酸鋅的質量比為2. 2 1，其中氫氧化鋁是經過500目過篩的)加入捏合機中， 升溫至100°C，開機攪拌12 15min，再加入硬脂酸1. O份、復合填料(碳酸鈣8份與二氧化鈦3份)和偶氮二甲酰胺O. 5份，控制溫度122 125°C，捏合6min ；
(2)將步驟(I)所得捏合后的物料冷卻至43 45°C，恒溫放置40min ；
(3)再將步驟(2)所得恒溫處理后的物料送入擠出機，在140 180°C下擠出成型得到聚氯乙烯復合材料，螺桿轉速32r/min，口模溫度190 193°C ;擠出機的螺桿直徑為 52_，長徑比為22 1，擠出分段溫度140 150°C、150 170°C、170 180°C。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試性能列于表I中。
實施例3
(I)將聚氯乙烯100份(聚氯乙烯的聚合度為1100 1600)、三元乙丙橡膠10. 5 份、復合穩定劑(二堿式亞磷酸鉛2份與硬脂酸鉛2份),ACR (甲基丙烯酸甲酯共聚物)1. 5 份、小于100目的氧化鐵粉4份、無機復合阻燃劑(氫氧化鋁48份與硼酸鋅22份，氫氧化鋁與硼酸鋅的質量比為2. 18 1，其中氫氧化鋁是經過500目過篩的)加入捏合機中，升溫至95°C，開機攪拌10 12min，再加入硬脂酸鋅11份、復合填料(碳酸鈣11份與二氧化鈦3份)和偶氮二甲酰胺O. 4份，控制溫度115 118°C，捏合7min ；
(2)將步驟(I)所得捏合后的物料冷卻至40 42°C，恒溫放置42min ；
(3)再將步驟(2)所得恒溫處理后的物料送入擠出機，在140 180°C下擠出成型得到聚氯乙烯復合材料，螺桿轉速35r/min，口模溫度195 198°C ;擠出機的螺桿直徑為 60_，長徑比為26 1，擠出分段溫度140 150°C、150 170°C、170 180°C。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試性能列于表I中。
實施例4
(I)將聚氯乙烯100份(聚氯乙烯的聚合度為1100 1600)、氯化聚乙烯14份、 復合穩定劑(二堿式亞磷酸鉛2. 5份與硬脂酸鉛2份)、α -甲基苯乙烯低聚物(AMS) 2. 5 份、二茂鐵10份、無機復合阻燃劑(氫氧化鋁52份與硼酸鋅23份，氫氧化鋁與硼酸鋅的質量比為2. 26 1，其中氫氧化鋁是經過500目過篩的)加入捏合機中，升溫至110°C，開機攪拌13 15min，再加入硬脂酸1. 5份、復合填料(碳酸鈣12份與二氧化鈦4份)和偶氮二甲酰胺O. 7份，控制溫度122 125°C，捏合9min ；
(2)將步驟(I)所得捏合后的物料冷卻至35 37°C，恒溫放置36min ；
(3)再將步驟(2)所得恒溫處理后的物料送入擠出機，在140 180°C下擠出成型得到聚氯乙烯復合材料，螺桿轉速24r/min，口模溫度188 191°C。擠出機的螺桿直徑為 62_，長徑比為20 1，擠出分段溫度140 150°C、150 170°C、170 180°C。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試其性能列于表I中。
實施例5
(I)將聚氯乙烯100份(聚氯乙烯的聚合度為1100 1600)、氯化聚乙烯12. 8份、 復合穩定劑(二堿式亞磷酸鉛3份與硬脂酸鉛2. 5份),ACR(甲基丙烯酸甲酯共聚物)3. O 份、二茂鐵8. 2份、無機復合阻燃劑(氫氧化鋁55份與硼酸鋅25份，氫氧化鋁與硼酸鋅的質量比為2. 2 1，其中氫氧化鋁是經過500目過篩的)加入捏合機中，升溫至115°C，開機攪拌11 13min，再加入硬脂酸鋅1. 3份、復合填料(碳酸鈣14份與二氧化鈦3份)和偶氮二甲酰胺O. 6份，控制溫度128 130°C，捏合IOmin ；
(2)將步驟(I)所得 捏合后的物料冷卻至43 45°C，恒溫放置40min ；
(3)再將步驟(2)所得恒溫處理后的物料送入擠出機，在140 180°C下擠出成型得到聚氯乙烯復合材料，螺桿轉速32r/min，口模溫度194 196°C。擠出機其螺桿直徑為 55_，長徑比為24 1，擠出分段溫度140 150°C、150 170°C、170 180°C。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試其性能列于表I中。
比較例I
不添加阻燃消煙劑(二茂鐵)，其余同實施例5步驟。按原料配方比稱取原料，將聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯12. 8份、復合穩定劑(二堿式亞磷酸鉛3份與硬脂酸鉛2. 5份)、 ACR(甲基丙烯酸甲酯共聚物)3. O份、無機復合阻燃劑(氫氧化鋁55份與硼酸鋅25份)加入捏合機中，升溫至115°C，開機攪拌11 13min，再加入硬脂酸鋅1. 3份、復合填料(碳酸鈣14份與二氧化鈦3份)和偶氮二甲酰胺O. 6份，控制溫度128 130°C，捏合IOmin ;將捏合后的物料冷卻至43 45°C，恒溫放置40min ;隨之將物料送入擠出機在140 180°C 下擠出成型，螺桿轉速32r/min，口模溫度194 196°C。擠出機的螺桿直徑為55mm，長徑比為24 1，擠出分段溫度140 150°C、150 170°C、170 180°C。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試性能列于表I中。
比較例2
不添加抗沖擊劑(氯化聚乙烯)，其余同實施例4步驟。按原料配方比稱取原料， 將聚氯乙烯100份、復合穩定劑(二堿式亞磷酸鉛2. 5份與硬脂酸鉛2份)、α -甲基苯乙烯低聚物(AMS) 2. 5份、二茂鐵10份、無機復合阻燃劑(氫氧化鋁52份與硼酸鋅23份)加入捏合機中，升溫至110°C，開機攪拌13 15min，再加入硬脂酸1. 5份、復合填料(碳酸鈣 12份與二氧化鈦4份)和偶氮二甲酰胺O. 7份，控制溫度122 125°C，捏合9min ;將捏合后的物料冷卻至35 37°C，恒溫放置36min ;隨之將物料送入擠出機在140 180°C下擠出成型，螺桿轉速24r/min，口模溫度188 191°C。擠出機的螺桿直徑為62mm，長徑比為 20 1，擠出分段溫度140 150°C、150 170°C、170 180°C。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試性能列于表I中。
比較例3
不添加復合填料(碳酸鈣與二氧化鈦)，其余同實施例5步驟。按原料配方比稱取原料，將聚氯乙烯100份、氯化聚乙烯12. 8份、復合穩定劑(二堿式亞磷酸鉛3份與硬脂酸鉛2. 5份),ACR(甲基丙烯酸甲酯共聚物)3. O份、二茂鐵8. 2份、無機復合阻燃劑(氫氧化鋁55份與硼酸鋅25份)加入捏合機中，升溫至115°C，開機攪拌11 13min，再加入硬脂酸鋅1. 3份和偶氮二甲酰胺O. 6份，控制溫度128 130°C，捏合IOmin ;將捏合后的物料冷卻至43 45°C，恒溫放置40min ;隨之將物料送入擠出機在140 180°C下擠出成型，螺桿轉速32r/min，口模溫度194 196°C。擠出機的螺桿直徑為55mm，長徑比為24 1，擠出分段溫度140 150°C、150 170°C、170 180°C。將所得材料按標準實驗要求加工成測試樣條，測試性能列于表I中。
表I
權利要求
1.一種聚氯乙烯復合材料，其特征在于該復合材料由包括以下重量份的組分制得聚氯乙烯100份、抗沖擊劑6 14份、復合穩定劑3. 5 5. 5份、加工助劑1. 5 3. 0份、發泡劑0. 4 0. 7份、阻燃消煙劑4 10份、復合填料11 17份、潤滑劑I 1. 5份和無機復合阻燃劑51 80份。
2.根據權利要求1所述的聚氯乙烯復合材料，其特征在于所述的聚氯乙烯的聚合度為1100 1600 ;所述的抗沖擊劑選自氯化聚乙烯、聚酰胺樹脂、丁腈膠或三元乙丙橡膠中的一種或一種以上的物質。
3.根據權利要求1所述的聚氯乙烯復合材料，其特征在于所述的復合穩定劑選自硬脂酸鋇、硬脂酸鉛、硬脂酸鎘、硬脂酸鈣或二堿式亞磷酸鉛中的兩種或兩種以上的組合物；所述的加工助劑選自甲基丙烯酸甲酯共聚物或a-甲基苯乙烯低聚物中的一種或一種以上的物質。
4.根據權利要求1所述的聚氯乙烯復合材料，其特征在于所述的發泡劑選自偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、偶氮甲酰胺甲酸鉀、三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷、環戊烷或異戊烷中的一種或一種以上的物質；所述的阻燃消煙劑選自二茂鐵或小于100目的氧化鐵粉中的一種或一種以上的物質。
5.根據權利要求1所述的聚氯乙烯復合材料，其特征在于所述的復合填料選自石英粉、二氧化鈦、云母粉、碳酸鈣或高嶺土中的兩種或兩種以上的組合物。
6.根據權利要求1所述的聚氯乙烯復合材料，其特征在于所述的潤滑劑選自硬脂酸、硬脂酸鋰、N，N’ -亞乙基雙硬脂酸胺或硬脂酸鋅中的一種或一種以上的物質。
7.根據權利要求1所述的聚氯乙烯復合材料，其特征在于所述的無機復合阻燃劑為氫氧化招與硼酸鋅的混合物，氫氧化招與硼酸鋅的質量比為2. 18 2. 26 I,其中氫氧化鋁是經過500目過篩的。
8.權利要求1至7任一所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)將聚氯乙烯100份、抗沖擊劑6 14份、復合穩定劑3.5 5. 5份、加工助劑1. 5 3.0份、阻燃消煙劑4 10份、無機復合阻燃劑51 80份加入捏合機中，升溫至95 115°C,開機攪拌10 15min,然后加入潤滑劑I 1. 5份、復合填料11 17份、發泡劑0.4 0. 7份，控制溫度110 130°C，捏合6 IOmin ； (2)將步驟(I)所得捏合后的物料冷卻至35 45°C，恒溫放置35 42min； (3)再將步驟⑵所得恒溫處理后的物料送入擠出機，在140 180°C下擠出成型得到聚氯乙烯復合材料。
9.根據權利要求8所述的聚氯乙烯復合材料的制備方法，其特征在于所述的擠出機的螺桿直徑為52 62mm，長徑比為20 :1 26 : 1，螺桿轉速24 35r/min ;擠出分段溫度140 150°C、150 170°C、170 180°C ; 口模溫度為 185 198°C。
10.權利要求1至7任一所述的聚氯乙烯復合材料用作門窗框異型材的用途。
全文摘要
本發明屬于高分子材料改性和加工技術領域，公開了一種聚氯乙烯復合材料、制備方法及其應用。本發明的復合材料由包括以下重量份的組分制得聚氯乙烯100份、抗沖擊劑6～14份、復合穩定劑3.5～5.5份、加工助劑1.5～3.0份、發泡劑0.4～0.7份、阻燃消煙劑4～10份、復合填料11～17份、潤滑劑1～1.5份和無機復合阻燃劑51～80份。本發明還公開了上述聚氯乙烯復合材料的制備方法。同時，還公開了本發明的聚氯乙烯復合材料用作門窗框異型材的用途。本發明的聚氯乙烯復合材料抗凍耐嚴寒、防火難燃、煙密度低，該材料具有節能保溫、阻燃防火、耐候性好，在-20℃～-30℃仍可滿足使用要求，并且該材料的制備方法無環境污染，適合于制備門窗框異型材。
文檔編號C08K13/02GK103012986SQ201110296728
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者郭學林 申請人:滁州格美特科技有限公司