一种PVC地板改性材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及PVC改性材料技术领域，具体涉及一种PVC地板改性材料及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯（PVC)塑料是由氯乙烯单体聚合而成的，是常用的热塑性塑料之一。 纯聚氯乙烯树脂是坚硬的热塑性物质，其分解温度与塑化温度极为接近，而且机械强度较差。因此，无法用聚氯乙烯树脂来塑制产品，必须加入增塑剂、稳定剂、填料等以改善性能，制成聚氯乙烯塑料颗粒，然后再加工成各类产品。根据加入增塑剂量的多少分为硬质聚氯乙烯和软质聚氯乙烯。聚氯乙烯是最早工业化、用途广泛的通用热塑性塑料之一、是当今世界上被广泛应用的一种合成材料。它具有质量轻、 强度高、绝缘、阻燃、耐腐蚀、综合物理性能优良、价格低廉和原材料来源广泛等优点；硬质PVC因为添加的增塑剂份量少存在如下缺点：1、流动性差，特别是在注塑稍大的制品时很难注塑成型保持良好的尺寸稳定性；2、 加工温度高、加工时间长；3、耐低温性能差，通常在-10℃左右时会变硬，-20℃以下时就会脆化。行业常采用在PVC料配方中加入其他改性剂来增强其流动性、耐寒性能、降低加工温度等延展性等性能。大部分常用的95A硬度以上PVC塑料用于电线插头、小型配件注塑各方面性能都很良好。

然而，用在大尺寸塑料制品注塑时，其流动性差、耐寒性差、不耐磨、不耐油、加工温度高的缺点就限制很多的用途。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种流动性好、成型温度低、耐磨耐油且耐低温的PVC地板改性材料及其制备方法。

一种PVC地板改性材料，包括以下重量份物质：PVC树脂粉53.37-56.88份；增塑剂18.99-22.30份；填充剂13.9-17.79份；热稳定剂2.44-2.79份；加工助剂1.67-4.41份；阻燃剂2.85-3.62份。

进一步地，所述PVC树脂为乙烯法聚合度1000树脂粉、电石法SG-5树脂粉搭配聚合度800树脂粉、聚合度400的JLTS-40树脂粉按1:0-3:0-0.375的比例混合后过筛使用。

进一步地，所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、环氧大豆油与已二酸二辛酯按1:0-1:0.133-0.333:0.151-0.333的比例混合使用。

进一步地，所述填充剂为2800目的重质碳酸钙与纳米轻质碳酸钙按1：0.2-1的质量比例混合后过筛使用，所述纳米轻质碳酸钙经活化处理。

进一步地，所述热稳定剂是由硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂、塞克和水滑石混合而成，所述硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂、塞克和水滑石重量比为：20.05：16.82：11.56：28.96：22.61。

进一步地，所述加工助剂包括第一加工助剂和第二加工助剂，所述第一加工助剂为ACR-201，所述ACR-201为甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯的共聚物，所述第二加工助剂为氯含量30%-45%的氯化聚乙烯。

进一步地，所述阻燃剂为含锑量99.99%的三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝按1：0-3：0-2.5的比例配合使用。

以及，应用于所述PVC地板改性材料的制备，该方法包括如下步骤：

S01，首先按重量配比称取原料混合；

S02，将上述原料依次序放入高速共混机中，搅拌15-25min，待料温升至145-170℃且原料混合均匀、树脂粉蓬松时排放到冷混缸冷却；

S03，将冷却好的原料通过锥形双螺杆机挤压造粒，制得PVC地板改性材料。

进一步地，所述双螺杆挤出机的螺杆分为具有六个温度区间，每个所述温度区间的温度分别为：一区温度145-155℃、二区温度155-165℃、三区温度165-170℃、四区温度165-170℃和五区温度165-170℃、机头温度150-165℃。

本发明制得的PVC地板改性材料用在500*500mm的硬质拼接地板注塑成型时流动性好、成型温度低、尺寸稳定、耐磨耐油且耐低温，物理性能优良，综合性能优异。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

本申请实施例中，PVC底板改性材料所选用的各组成材料如下所示，但不以此为限：

材料：偏苯三酸三辛酯，珠海联成化学或者山东蓝帆集团的优质TOTM；

环氧大豆油，海尔玛公司生产的优质大豆油；

连州产的2800目重质超细碳酸钙。

一种PVC地板改性材料，包括以下重量份物质：PVC树脂粉53.37-56.88份；增塑剂18.99-22.30份；填充剂13.9-17.79份；热稳定剂2.44-2.79份；加工助剂1.67-4.41份；阻燃剂2.85-3.62份。

优选地，所述PVC树脂为乙烯法聚合度1000树脂粉、电石法SG-5树脂粉搭配聚合度800树脂粉、聚合度400的JLTS-40树脂粉按11:0-3:0-0.375的比例混混合后过筛使用。具体地，所述PVC树脂粉的聚合度（分子量）直接影响所述PVC地板改性材料的物理性能，聚合度越高，制品的拉伸强度、冲击强度越高，低聚合度的树脂粉塑化快、所述PVC地板改性材料的流动性好、成型效率高，通过混合使用不同聚合度的PVC树脂粉，可使得所述PVC地板改性材料得到良好的物理性能、尺寸稳定、成型率高。

优选地，所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、环氧大豆油与已二酸二辛酯按1:0-1:0.133-0.333:0.151-0.333的比例混合使用。具体地，所述对苯二甲酸二辛酯（DOTP）是一种不含邻苯环保增塑剂，其相容性、电气绝缘性、耐寒性、耐热性均良好；所述偏苯三酸三辛酯（TOTM）是一种耐热和耐久性型增塑剂，具有低挥发性、迁移性小的优点，相容性塑化性能、低温性能、电性能优良；所述环氧大豆油是一种辅助增塑剂兼稳定剂，具有良好的光、热稳定作用，环保无毒、挥发性低，能提升所述PVC地板改性材料后期耐热稳定性；所述已二酸二辛酯（DOA）是一种良好的耐低温增塑剂，具有一定的耐光、耐热性，添加所述已二酸二辛酯（DOA）后所述PVC地板改性材料后期耐热稳定性在低温环境中不会变硬、变脆；上述四种增塑剂均为环保型增塑剂，配合使用可以降低PVC材料分子链间的作用力，使PVC塑料的玻璃化温度、流动温度与所含微晶的熔点均降低，提高树脂的可塑性，使所述PVC地板改性材料达到耐油、耐磨、耐腐蚀、耐低温的效果。

优选地，所述填充剂为2800目的重质碳酸钙与纳米轻质碳酸钙按1：0.2-1的质量比例混合后过筛使用，所述纳米轻质碳酸钙经活化处理。具体地，所述重质碳酸钙经表面处理，白度增高，使得所述PVC地板改性材料色泽鲜艳、成型尺寸稳定；所述纳米轻质碳酸钙经活化处理后添加使用，使得所述PVC地板改性材料表面光亮度高，成型流动性好。

优选地，所述热稳定剂是由硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂、塞克和水滑石混合而成，所述硬脂酸钙、硬脂酸锌、抗氧剂、塞克和水滑石重量比为：20.05：16.82：11.56：28.96：22.61。具体地，所述稳定剂环保无毒、具有良好的热稳定性、光稳定性和着色能力，可使所述PVC地板改性材料在加工过程中有很好的分散性、相容性和加工流动性，使得所述PVC地板改性材料热稳定性良好，颜色稳定，且高效的耐热性。

优选地，所述加工助剂包括第一加工助剂和第二加工助剂，所述第一加工助剂为ACR-201，所述ACR-201为甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯的共聚物，所述第二加工助剂为氯含量30%-45%的氯化聚乙烯。具体地，所述甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯的共聚物，能有效加快PVC共混物的熔融速度，平衡扭矩提高，快速成胶，改善加工性能，同时所述甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯的共聚物还是一种抗冲击改性剂，可以提高所述PVC地板改性材料的冲击强度，以及改善制品的表面光泽度、避免水纹产生、缩短注塑周期；所述氯化聚乙烯CPE的氯含量为30%-45%是聚乙烯分子中仲碳原子上氢原子被氯原子取代后的不规则氯化物，添加后能降低塑化温度，有效改善成品的耐磨性，能提高所述PVC地板改性材料的阻燃性、抗冲击性。

优选地，所述阻燃剂为含锑量99.99%的三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝按1：0-3：0-2.5的比例配合使用。具体地，所述三氧化二锑是一种高效无机阻燃剂，在所述PVC地板改性材料中除了有阻燃效果外还有减少发烟和氯化氢生成的作用；所述氢氧化镁具有阻燃、消烟及填充的功能，所述氢氧化镁、所述三氧化二锑及所述氢氧化铝合用协同阻燃效果大幅度提升。

以及，应用于所述PVC地板改性材料的制备，包括如下步骤：

S01，首先按重量配比称取原料混合；

S02，将上述原料依次序放入高速共混机中，搅拌15-25min，待料温升至145-170℃且原料混合均匀、树脂粉蓬松时排放到冷混缸冷却；

S03，将冷却好的原料通过锥形双螺杆机挤压造粒，制得PVC地板改性材料。

优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆分为具有六个温度区间，每个所述温度区间的温度分别为：一区温度145-155℃、二区温度155-165℃、三区温度165-170℃、四区温度165-170℃和五区温度165-170℃、机头温度150-165℃。

本发明采用PVC树脂粉、增塑剂、填充剂、热稳定剂、加工助剂及阻燃剂制得的PVC地板改性材料，用在500*500mm的硬质拼接地板注塑成型时流动性好、成型温度低、尺寸稳定、耐磨耐油且耐低温，物理性能优良，综合性能优异；该制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，用途广泛，可大规模工业化生产。

以下结合多个实施例对本发明PVC地板改性材料的配方组成、含量及其制备方法具体说明。

实施例1：

本实施例1的PVC地板改性材料组成、含量及其制备方法如下：

取以下重量组份的物质：

PVC树脂粉55.74份：聚合度800的乙烯法PVC树脂粉55.74份；

增塑剂 22.3份：偏苯三酸三辛酯（TOTM)16.71份、环氧大豆油2.7份、已二酸二辛酯2.89份；

填充剂 13.93份：活化处理的纳米轻质碳酸钙6.97份、2500目的重质超细碳酸钙6.96份；

热稳定剂 2.79份：环保热稳定剂2.79份；

润滑剂 0.27份：液体硬酯酸丁酯0.14份、聚乙烯蜡0.13份；

加工助剂 1.40份：ACR-201PVC加工助剂0.27份、氯化聚乙烯CPE1.13份；

阻燃剂3.57份：含锑量99.99%三氧化二锑0.83份、氢氧化铝2.74份。

按上述重量配比称取上述原料，依次放入填充剂、PVC树脂粉、热稳定剂、润滑剂、加工助剂、增塑剂到高速搅拌混合机中，先低速搅拌5min,增塑剂和PVC树脂粉料混合均匀后高速搅拌12min，待料温升至155℃且原料混合均匀、树脂粉蓬松时低速转动搅拌机加入阻燃剂全速搅拌2min后投放到冷拌缸将料温冷却到95℃左右；将冷却好的混合原料通过锥型真空双螺杆挤出机挤出造粒，制得该工业用耐油耐磨PVC地板改性材料。

所述双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度150℃、二区温度155℃、三区温度160℃、四区温度160℃和五区温度160℃、机头温度155℃。

实施例2

本实施例2的PVC地板改性材料组成、含量及其制备方法如下：

取以下重量组份的物质：

PVC树脂粉56.88份：聚合度700的乙烯法PVC树脂粉50.55份、聚合度400的JLTS-40树脂粉6.33份；

增塑剂 20.24份：偏苯三酸三辛酯16.68份、环氧大豆油2.52份、已二酸二辛酯1.04份；

填充剂13.9份：活化处理的纳米轻质碳酸钙7.58份、2800目重质超细碳酸钙6.32份；

热稳定剂 2.78份：环保热稳定剂2.78份；

润滑剂 0.15份：硬酯酸（1801）0.09份、聚乙烯蜡0.06份；

加工助剂 2.52份：含氯量45%的氯化聚乙烯CPE-135A 1.51份、丙烯腈含量31%的NBR1.01份。

阻燃剂 3.53份：含锑量99.99%三氧化二锑1.01份、氢氧化镁2.52份。

按上述重量配比称取上述原料，依次放入填充剂、PVC树脂粉、热稳定剂、润滑剂、加工助剂、增塑剂到高速搅拌混合机中，先低速搅拌4min,增塑剂和粉料混合均匀后高速搅拌12min，待料温升至155℃且原料混合均匀、树脂粉蓬松时低速转动搅拌机加入阻燃剂全速搅拌2min后投放到冷拌缸将料温冷却到100℃左右；将冷却好的混合原料通过锥型真空双螺杆挤出机在真空压力-0.7MPa下挤出造粒，制得该工业用耐油耐磨PVC地板改性材料。

所述双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度146℃、二区温度153℃、三区温度165℃、四区温度165℃和五区温度165℃、机头温度160℃。

实施例3：

本实施例3的PVC地板改性材料组成、含量及其制备方法如下：

取以下重量组份的物质：

PVC树脂粉53.37份：聚合度700的乙烯法PVC树脂粉23.71份、聚合度1000的乙烯法PVC树脂粉23.71份、聚合度400的JLTS-40树脂粉5.95份；

增塑剂 18.99份：对苯二甲酸二辛酯7.11份、偏苯三酸三辛酯7.11份、环氧大豆油2.37份+耐寒增塑剂(DOS)2.4份；

填充剂 17.79份：活化处理的纳米轻质碳酸钙11.85份、2800目重质超细碳酸钙5.94份；

热稳定剂 2.61份：环保钙锌稳定剂2.61份；

润滑剂0.23份：液体硬酯酸丁酯0.11份、聚乙烯蜡0.12份；

加工助剂 4.17份：P-551A甲基丙烯酸型0.38份、含氯量45%的氯化聚乙烯CPE135A1.42份、丙烯腈含量31%的NBR 2.37份；

阻燃剂 2.84份：含锑量99.99%三氧化二锑0.47份、氢氧化镁1.27份、氢氧化铝1.1份。

按上述重量配比称取上述原料，依次放入填充剂、PVC树脂粉、热稳定剂、润滑剂、加工助剂、增塑剂到高速搅拌混合机中，先低速搅拌3min,增塑剂和粉料混合均匀后高速搅拌12min，待料温升至165℃且原料混合均匀、树脂粉蓬松时低速转动搅拌机加入阻燃剂全速搅拌2min后投放到冷拌缸将料温冷却到95℃左右；将搅拌好的混合原料通过锥型真空双螺杆挤出机挤出造粒，制得工业用耐油耐磨PVC地板改性材料。

所述双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度148℃、二区温度158℃、三区温度168℃、四区温度170℃和五区温度170℃、机头温度165℃。

实施例4：

本实施例4的PVC地板改性材料组成、含量及其制备方法如下：

取以下重量组份的物质：

PVC树脂粉 53.02份：聚合度700的乙烯法PVC树脂粉25.51份、聚合度1000的乙烯法PVC树脂粉27.51份；

增塑剂 21.22份：偏苯三酸三辛酯15.9份、环氧大豆油2.65份、已二酸二辛酯2.67份；

填充剂 15.91份：活化处理的纳米轻质碳酸钙13.25份、2800目重质超细碳酸钙2.66份；

热稳定剂2.44份：环保钙锌稳定剂2.44份；

润滑剂 0.42份：硬酯酸0.28份、聚乙烯蜡0.14份；

加工助剂 3.56份：含氯量45%的氯化聚乙烯CPE135A 1.59份、丙烯腈含量31%的NBR 1.59份、ACR-201PVC加工助剂0.38份；

阻燃剂 3.43份：含锑量99.99%三氧化二锑0.79份、氢氧化镁2.64份。

按上述重量配比称取上述原料，依次放入填充剂、PVC树脂粉、热稳定剂、润滑剂、加工助剂、增塑剂到高速搅拌混合机中，先低速搅拌2min,增塑剂和粉料混合均匀后高速搅拌10min，待料温升至165℃且原料混合均匀、树脂粉蓬松时低速转动搅拌机加入阻燃剂全速搅拌2min；将搅拌好的原料通过锥型真空双螺杆挤出机挤出造粒，制得该工业用耐油耐磨PVC地板改性材料。

所述双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度150℃、二区温度155℃、三区温度165℃、四区温度170℃和五区温度170℃、机头温度160℃。

实施例5：

本实施例5的PVC地板改性材料组成、含量及其制备方法如下：

取以下重量组份的物质：

PVC树脂粉 54.22份：聚合度700的乙烯法PVC树脂粉12.04份、聚合度1000的乙烯法PVC树脂粉36.14份、聚合度400的JLTS-40树脂粉6.04份；

增塑剂 19.29份：偏苯三酸三辛酯14.45份、环氧大豆油1.92份、耐寒增塑剂(DOS)2.92份；

填充剂 18.07份：活化处理的纳米轻质碳酸钙12.04份、2800目重质超细碳酸钙6.03份；

热稳定剂 2.65份：环保钙锌稳定剂2.65份；

润滑剂 0.24份：液体硬酯酸丁酯0.13份、聚乙烯蜡0.11份；

加工助剂 2.41份：丙烯腈含量31%的NBR2.41份；

阻燃剂 3.12份：含锑量99.99%三氧化二锑0.72份、氢氧化铝2.4份。

按上述重量配比称取上述原料，依次放入填充剂、PVC树脂粉、热稳定剂、润滑剂、加工助剂、增塑剂到高速搅拌混合机中，先低速搅拌3min,增塑剂和粉料混合均匀后高速搅拌10min，待料温升至155℃且原料混合均匀、树脂粉蓬松低时速转动搅拌机加入阻燃剂全速搅拌2min；将搅拌好的原料通过锥型真空双螺杆挤出机挤出造粒，制得该工业用耐油耐磨PVC地板改性材料。

所述双螺杆挤出机的螺杆温度为：一区温度155℃、二区温度160℃、三区温度165℃、四区温度168℃和五区温度170℃、机头温度165℃。

表1为各实施例含量表。

表2性能检测表

结合实施例1～5、标准值和表2性能检测表，对比可以发现：

现将实施例1～5和标准值为对比组，进行对比，具体如下：

首先，将实施例1～5结合标准值进行性能对比，从表1中数据可以看出，实施例1～5的数据明显优于标准值的数据，说明本申请技术方案优化了PVC地板改性材料的配方，通过添加填充剂、PVC树脂粉、热稳定剂、润滑剂、加工助剂、增塑剂、阻燃剂，PVC地板改性材料的拉伸强度明显提高，其中实施例2中拉伸强度最优；断裂拉伸率明显提高，其中实施例3中断裂拉伸率最优；熔融指数明显提高，其中实施例5的熔融效果最优；耐寒性增强，其中实施例4与实施例5的耐寒性最优；硬度明显提高，其中实施例3～5最优；压缩永久变形百分数下降，其中实施例5效果最优；阻燃指数明显提高，其中实施例5的阻燃效果最优；耐磨性性能提高，其中实施例2和实施例5的耐磨性最优，本发明制得的PVC地板改性材料用在500*500mm的硬质拼接地板注塑成型时流动性好、成型温度低、尺寸稳定、耐磨耐油且耐低温，物理性能优良，综合性能优异，且工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，用途广泛，可大规模工业化生产。