聚氯乙烯功能性改质剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种聚氯乙烯功能性改质剂及其制备方法。该改质剂是按配方将硼酸多元醇酯、水杨酸多元醇酯、丙烯酸酯类加工助剂、氧化均聚物或氧化聚乙烯蜡化合而成。本发明具有偶联剂、分散剂、内外润滑剂、加工助剂等多种功能，对PVC/CaCO3填充体系具有独特的改性作用，可促进塑化、提高分散、改善老化和加工性能、同时具有偶联增强和热稳定性作用，提高制品的物理机械性能和表面光泽，并能够减少部分助剂使用，够降低生产成本。

说明书

技术领域

本发明属于聚氯乙烯树脂领域，特别是涉及聚氯乙烯功能性改质剂及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)树脂是重要的塑料之一，在许多领域有广泛的应用。但PVC是一种硬脆性材料，存在抗冲击强度差，加工性能差，热稳定性差等缺点，在应用中需要加入大量助剂，目前使用的助剂功能往往比较单一，且会影响到其他性能的降低。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺点，提供一种促进塑化、提高性能的复合的改质剂。

本发明的另一个目的是提供上述改质剂的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

一种聚氯乙烯功能性改质剂，包含下列重量份的配方：

硼酸多元醇酯1-3份，水杨酸多元醇酯1.5-3份，丙烯酸酯类加工助剂0.5-2份，氧化均聚物或氧化聚乙烯蜡1.5-3份。

所述的聚氯乙烯功能性改质剂，在上述配方的基础上还可以增加下列重量份的配方：均聚物或聚乙烯蜡0.5-2份，硬脂酸铅或硬脂酸钙1-3份。

所述的聚氯乙烯功能性改质剂，其中的硼酸多元醇酯由硼酸与多元醇及有机酸化合而成。

所述的聚氯乙烯功能性改质剂，其中的多元醇可以是甘油、乙二醇、二甘醇、1.2-丙二醇、季戊四醇、山梨醇。

所述的聚氯乙烯功能性改质剂，其中的有机酸可以是月桂酸、油酸、硬脂酸、软脂酸、丙烯酸。

所述的聚氯乙烯功能性改质剂，其中的氧化均聚物可以是A-C307型、A-C307A型、AC316型、AC316A型、A-C629型、A-C629A型。

所述的聚氯乙烯功能性改质剂，其中的丙烯酸酯类加工助剂可以是K125-P型、ACR401型、ACR201型、PA-21型。

所述的聚氯乙烯功能性改质剂，其特征在于其中的均聚物可以是A-C617型、A-C617A型。

一种聚氯乙烯功能性改质剂的制备工艺，其特征在于包含下列步骤：

a.将硼酸与多元醇及有机酸混合，加入非酸性催化剂，加热搅拌，温度控制在180-210℃，反应3-5小时，反应完成，过滤，得硼酸多元醇酯，备用；

b.将水杨酸与多元醇混合，加入非酸性催化剂，加热搅拌，温度控制在180-200℃，反应4-6小时，反应完成，过滤，得水杨酸多元醇酯，备用；

c.按配方将硼酸多元醇酯、水杨酸多元醇酯、丙烯酸酯类加工助剂、氧化均聚物或氧化聚乙烯蜡混合，加热至100-150℃，反应90-120分钟，反应完成，过滤；

或者，按配方将硼酸多元醇酯、水杨酸多元醇酯、丙烯酸酯类加工助剂、氧化均聚物或氧化聚乙烯蜡、均聚物或聚乙烯蜡、硬脂酸铅或硬脂酸钙混合，加热至100-150℃，反应90-120分钟，反应完成，过滤。

所述的聚氯乙烯功能性改质剂的制备工艺，其中非酸性催化剂可以是柠檬酸亚锡、甲酸亚锡、苯甲酸亚锡、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯。

本发明优点：

本发明改质剂具有偶联剂、分散剂、内外润滑剂、加工助剂等多种功能，对PVC/CaCO₃填充体系具有独特的改性作用，可促进塑化、降低熔体粘度，提高熔体流动性和熔体强度，使制品表面光滑细腻，具有加工助剂ACR的功能；具有偶联增强作用，有极好的表面改性效果，适量增加体系的填充量，制品质量稳定；改善配方体系各组分的分散性、相容性，提高界面层粘接强度和可塑性，达到增韧、增加的作用；可使PVC制品焊角强度、低温冷冲、拉伸强度、断裂伸长率等性能有明显提高，同时具有良好的表面、加工和老化性能；具有辅助热稳定剂的作用，可适量减少热稳定剂的用量，够降低生产成本。

本发明改善PVC产品性能的实验：

按表1所列产品配方制造1、2号两种产品，配方中本发明改质剂按实施例1制备，1、2两种产品的性能检测结果见表2。

表1  对照产品配方(单位：重量份)

产品配方1号 2号PVC(SG-5)100 100丙烯酸酯加工助剂(ACR401)2氯化聚乙烯(CPE)8.5 8钛白粉(金红石)4.5 4.5稳定剂(FWR-XC-B)^*4.5 4.5轻质碳酸钙10 25本发明改质剂 1.0颜料适量 适量

^*：FWR-XC-B稳定剂为南京协和塑料化工有限公司生产。

表2  性能对比(按GB8814-98标准测试)

检测项目技术指标 1号 2号单项判定硬度(HRR)≥85 90 102合格拉伸屈服强度(MPa)≥37 40 43合格断裂伸长率(％)≥100 143 165合格弯曲弹性模量(MPa)≥1960 2160 2380合格低温落锤冲击(个)破裂数≤1 1 0合格合格维卡软化点(℃)≥83 85 87合格加热后状态无气泡、裂痕、麻点 无气泡、裂痕、麻点合格加热后尺寸变化率(％)±2.5 -2.0 1.7合格氢指数(％)≥38 ≥40 42合格高低温尺寸变化率(％)±0.2 -0.15 -0.1合格冲击强度(kJ/m²)≥40(23±2℃)53 65合格冲击强度(kJ/m²)≥15(-10±1℃)51 63合格弯曲度(mm)≤2.0≤1.0 0.5合格外观表面平滑，无裂纹、杂质等表面平滑，无裂纹、杂质等合格焊角强度(N)≥30005460 5150合格

结论：采用本发明的PVC产品物理机械性能有明显提高，同时能减少其他助剂的使用，将低生产成本。

具体实施方式

以下实施例为进一步阐明本发明，但不限制本发明。

实施例1

将硼酸50g与乙二醇110g及油酸200g混合，加入催化剂钛酸四丁酯，加热搅拌，温度控制在200℃，反应4小时，反应完成，过滤，即得硼酸多元醇酯，备用；将水杨酸200g与二甘醇165g混合，加入催化剂钛酸四丁酯，加热搅拌，温度控制在200℃，反应5小时，反应完成，过滤，即得水杨酸多元醇酯，备用；按配方取硼酸多元醇酯100g、水杨酸多元醇酯300g、A-C307型氧化均聚物150g、K125-P型丙烯酸酯类加工助剂150g混合，加热至145℃，反应90分钟，反应完成，过滤即得。

实施例2

将硼酸50g与山梨醇310g及硬脂酸230g混合，加入催化剂柠檬酸亚锡，加热搅拌，温度控制在195℃，反应4小时，反应完成，过滤，即得硼酸多元醇酯，备用；将水杨酸200g与甘油150g混合，加入催化剂柠檬酸亚锡，加热搅拌，温度控制在210℃，反应4小时，反应完成，过滤，即得水杨酸多元醇酯，备用；按配方取硼酸多元醇酯300g与水杨酸多元醇酯150g、AC316A型氧化均聚物200g、K125-P型丙烯酸酯类加工助剂100g混合，加热至130℃，反应120分钟，反应完成，过滤即得。

实施例3

将硼酸50g与季戊四醇235g及软脂酸210g混合，加入催化剂钛酸四异丙酯，加热搅拌，温度控制在210℃，反应4小时，反应完成，过滤，即得硼酸多元醇酯，备用；将水杨酸200g与1.2-丙二醇125g混合，加入催化剂钛酸四异丙酯，加热搅拌，温度控制在200℃，反应4小时，反应完成，过滤，即得水杨酸多元醇酯，备用；按配方取硼酸多元醇酯120g、水杨酸多元醇酯280g、A-C629型氧化均聚物300g、K125-P型丙烯酸酯类加工助剂50g、A-C617型均聚物50g、硬脂酸铅300g，加热至120℃，反应120分钟，反应完成，过滤即得。

实施例4

将硼酸50g与二甘醇180g及月桂酸165g混合，加入催化剂甲酸亚锡，加热搅拌，温度控制在210℃，反应4小时，反应完成，过滤，即得硼酸多元醇酯，备用；将水杨酸200g与甘油150g混合，加入催化剂甲酸亚锡，加热搅拌，温度控制在210℃，反应4小时，反应完成，过滤，即得水杨酸多元醇酯，备用；按配方取硼酸多元醇酯150g、水杨酸多元醇酯250g、A-C629A型氧化均聚物150g、K125-P型丙烯酸酯类加工助剂100g、A-C617A型均聚物150g、硬脂酸钙100g混合，加热至150℃，反应90分钟，反应完成，过滤即得。