[发明专利]一种纳米级PVC抗冲击改性剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑料改性剂及其制备方法和用途，特别是涉及一种纳米级PVC抗冲改性剂及其制备方法和它在PVC型材、板材、管材中的应用。

背景技术

抗冲击改性剂是PVC改性的一种非常重要的助剂。特别在PVC型材生产中，与此相关的冲击强度和低温落球冲击指标是型材的关键指标。随着多年来PVC改性技术的发展，PVC用抗冲击改性剂逐渐开发出三大增韧体系：CPE(氯化聚乙烯)体系、ACR(丙烯酸酯类)体系、EVA(乙烯-醋酸乙烯其聚物)体系。近年来，由于纳米材料的出现，人们已经采用无机纳米粒子来提高材料的力学性能。

在现有技术中，已经有采用纳米碳酸钙与其它抗冲击改性剂来共同提高PVC冲击性能的报道，如在科技期刊“Journal of Vinyl Technology.”Dec.1983，Vol.5，No.4，173-178，K.K.Mathur and M.Tapper的文章中，介绍过采用纳米碳酸钙(70nm)与ACR抗冲击改性剂共同使用来改性PVC的方法，结果表明，它可以更好地改善PVC的冲击性能。

同时，在现有技术中，虽然也添加碳酸钙，但它一般是作为一种添加剂为降低成本及改善熔体强度等，而不是为了改善冲击性能，而且加入量大时会降低材料的冲击性能。进一步的研究虽然发现纳米碳酸钙也有部分提高冲击性能的作用，但是，它也必须与其它抗冲击改性剂共同使用。现有技术中，为了改善碳酸钙与PVC的混合效果，一般采用硬脂酸来进行处理，如美国Pfizer Inc.公司的商品Ultra-Pflex。

发明内容

本发明的目的是提供一种全新的抗冲击改性剂组合物，它能完全取代现有的PVC用冲击改性剂。

本发明的纳米级PVC抗冲改性剂按照重量百分比计包括：88.0～99.3％的碳酸钙、0.1～2.0％的水和适量的弹性体胶乳或长链脂肪酸.上述的碳酸钙粒径为20～100nm，优选为40nm～70nm.上述的碳酸钙的含量优选为96～97％.上述的弹性体胶乳用量优选为3.0～3.5％，与此同时使用的水用量优选为0.6％；上述的长链脂肪酸用量优选为2.0～3.0％，与此同时使用的水用量优选为0.3％。

本发明的另一目的是提供上述组合物的制备方法。

本发明的抗冲击改性剂组合物采用如下方法制备：所述的抗冲击改性剂由纳米级碳酸钙经水和采用带有羧基的弹性体胶乳或长链脂肪酸处理后制得。

所述的抗冲击改性剂由纳米级碳酸钙加入到高速混合器中，再加入适量的水及弹性体胶乳(或长链脂肪酸)，先进行低速搅拌，升温至60℃(±5℃)，保温5分钟，升至高速进行搅拌，达110℃(±5℃)时，保温10分钟，再冷却至40℃或以下，即得到本发明的抗冲击改性剂组合物。

该组合物的主体碳酸钙粒径为20～100nm，优选为40～70nm。其用量为组合物重量的88～99.3％，优选为96～97％。

该组合物中的水包括下列之一种：自来水，纯净水，脱离子水，低缔合度活性水，其中优选为低缔合度活性水；水的含量为占组合物重量的0.1～2.0％，当用羧基弹性体胶乳作为主处理剂时含量为0.1～1.0％；当用长链脂肪酸作为主处理剂时含量为0.2～2.0％。

该组合物的处理剂可以是弹性体胶乳或长链脂肪酸。其中弹性体胶乳采用带有羧基的弹性体胶乳效果更好，可以是下列之一种：羧基丁苯胶乳，酸性阳离子氯丁胶乳，羧基丁腈胶乳，羧基酯丁腈胶乳，羧基液体丁腈橡胶，其中羧基丁腈胶乳效果最佳，含量为组合物重量的1.0～15％，优选为3.0～3.5％。长链脂肪酸包括下列之一种：癸酸，辛酸，月桂酸，油酸，硬脂酸，其中优选为硬脂酸，其含量为组合物重量的0.5～10％，优选为2.0～3.0％。

本发明的另一目的是提供上述组合物在PVC型材中的应用。

上述的抗冲击改性剂在用于PVC型材生产时，其加入量为：按照重量份数(phr)比计，抗冲击改性剂：PVC型材为8-18∶100。优选为15∶100。

采用本发明的抗冲击改性剂组合物无需与任何传统的抗冲击改性剂结合使用，即可获得良好的效果，在型材生产线上进行扩大试验表明，采用本发明的组合物用于PVC型材时，其加工与塑化性能良好，能以正常生产速度制得合格型材，产品符合使用要求。产品的维卡软化点、弯曲模量及焊角强度稳定。

本发明的组合物制备工艺简单，可操作性好，易于实施，同时该组合物应用于PVC型材生产时，可使型材的生产成本降低。