技术领域
本发明涉及一种聚氯乙烯组合物及其制备方法，尤其涉及一种耐 热抑烟聚氯乙烯组合物及其制备方法。
背景技术
因为家电制品对耐热性、高刚性、尺寸稳定性好、耐蠕变等要求， 目前主要采用综合性能好、表面光泽度高的工程塑料丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯共聚物(ABS)。但因ABS树脂阻燃性不好，耐候性较差，成本 也较高，因此有必要开发新材料来提高其阻燃性和耐候性，并降低成 本。
聚氯乙烯(PVC)是一种产量高、应用广泛的通用塑料，因其具 有阻燃性强、尺寸稳定性好、耐化学性优良以及价廉的优势，在家用 制品领域也具有一定的应用领域。但PVC也存在几个主要缺陷，即加 工性能差、韧性和耐热温度低，燃烧烟雾有毒等，这些缺陷严重影响 了PVC在家用领域的应用。
PVC/ABS合金，因其具有较好的抗冲击性、刚性及耐应力开裂性， 而且阻燃性优异，大量用来制造电视机和电话机外壳等家电制品。此 类专利有1995年8月30日公开的中国专利CN1107487“卫生阻燃级 ABS/PVC注塑合金”、1996年4月17日公开的中国专利CN1120563 “阻燃级PVC注塑合金”及1998年8月26日公开的CN1191232“低 ABS含量的PVC/ABS合金材料”上述专利公开的合金体系具有较好 的抗冲击强度及拉伸强度，有的还具有一定的阻燃性或耐热性，在一 定程度上改善了PVC加工性能差、韧性和热变形温度低等缺陷，比普 通PVC树脂改性体系有较好的阻燃性能、加工性能和抗冲击性能。但 仅使用ABS树脂对提高PVC的耐热性和强度，以及对材料的加工流动 性的改善是有限的，因此上述材料仍存在着很多缺陷。首先，三篇专 利均未涉及对体系抑烟性能的改善，而我们知道，抑烟性能对家用制 品是非常重要的性能，直接关系到人们的生命健康；其次上述材料仍 存在着热稳定性不足、加工性能不好的缺陷，不能满足高温加工成型 的需要，也限制了其在一些薄壁、形状复杂等家用制品及精密电子器 件等注塑制品上的应用；此外，ABS中由于丁二烯双键的存在，制品 的耐候性能较差，试制品在使用过程中容易变黄，这也是PVC/ABS合 金材料难以克服的缺陷。
发明内容
本发明针对上述专利中合金体系的不足，提供了一种耐热抑烟聚 氯乙烯组合物。该组合物兼顾耐热、阻燃、抑烟三重功效，同时具备 良好的物理机械性能、耐候性和成型加工性能，且成本低廉，没有铅 稳定剂，具有较好的环保性。本发明还提供了上述组合物的制备方法。
本发明提供的耐热抑烟聚氯乙烯组合物包括以下组分：
a.聚氯乙烯(PVC)树脂：平均聚合度≤700，优选为：平 均聚合度≤500，最优选为平均聚合度＝300；
b.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)：熔体质量流动速 率≥2，优选为：熔体质量流动速率≥3.5，最优选为熔 体质量流动速率＝5；
c.苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)：熔体质量流动速率≥2； 优选为：熔体质量流动速率≥3.5，最优选为熔体质量流 动速率＝5；
d.稀土复合稳定剂：工业级产品；
e.钼类抑烟剂：钼含量≥1％；
f.硼酸锌：≥200目；
g.聚乙烯蜡：工业级产品；
h.单硬脂酸甘油酯：工业级产品；
i.轻质碳酸钙：≥300目；
j.氯化聚乙烯：氯含量34-36％
以上各组份的重量份数为：
a:：70-30，b：0-50，c：5-60，d：3-6，e：1-10，
f：0-10，g：0.3-2，h：0.5-2，i：5-10，j：0-20；
组合物中至少含有组分b和组分j中的一种；
该组合物具有以下性能：阻燃等级V0，烟密度≤380，拉伸强度 ≥40MPa，热变形温度≥75℃，维卡软化点≥92℃。
本发明的组合物采用多元复合技术改善PVC耐热和韧性不足的 缺陷，选用韧性和刚性两种类型的材料作为改性剂，在改善韧性的同 时，提高材料的耐热性。ABS改性剂的加入使PVC既能增强又能增韧， 但对体系的耐热性和强度增加有限，由此试验选取第三组份SAN的加 入，根据制品的不同要求，可通过调节配方中SAN用量来控制制品的 脆韧程度，同时SAN的加入可改善体系流动性，利于高剪切条件下的 注塑加工，SAN还有一个独特的优点，由于其分子链中不含双键，具 有优良的耐候性，长期使用不变色，有效提高了材料的耐候性，特别 在不使用ABS改性剂的配方中，材料达到较高的耐候等级。
改性剂ABS、SAN组份的耐热温度较高，热变形温度在80℃以上， 而PVC热变形温度仅60℃左右，采用ABS和SAN配制的改性剂组份， 可使材料热变形温度和维卡软化点明显提高，材料耐热性明显增强。
PVC燃烧产生大量浓烟，因此既要提高合金材料阻燃级别又要使 其具有优良的抑烟性能，选用稳定性好、不易挥发、低毒、消烟作用 尤为突出的硼酸锌和氧化钼类无机阻燃抑烟体系，可使材料达V0级阻 燃效果，且发烟量大大降低。
体系选用稀土稳定体系，在保证热稳定性的前提下，最大程度地 减少了铅系稳定体系对环境的污染，同时与有机锡稳定体系相比降低 了成本。
本发明组合物的制备方法，包括以下步骤：
a.将组分a及组分d-j放入高低速混合搅拌机组搅拌，其中 高速搅拌混合时间≥10min，物料温度≥100℃，低速搅拌冷却至温 度≤50℃时出料；
b.将搅拌好的料与组分b、c掺混均匀后用单螺杆或异向双螺杆 造粒机造粒，温度为165℃-180℃。
本发明组合物还可用以下制备方法制备，该方法包括以下步骤：
a.将组分a及组分d-j放入高低速混合搅拌机组搅拌，其中 高速搅拌混合时间≥10min，物料温度≥100℃，低速搅拌冷却至温 度≤50℃时出料；
b.将搅拌好的料用单螺杆或异向双螺杆造粒机造粒，温度为140 ℃-170℃，将造出的粒与组分b、c掺混均匀后即可。
本发明组合物耐热、耐候、抑烟性能优良，且物理机械性能 高，加工性能好。适于高温加工成型，尤其可用于在一些薄壁、形 状复杂等家用制品及其精密电子器件等注塑制品，节约了生产成本， 具有较高的经济效益。
利用本发明组合物制备注塑产品时注塑工艺为：注塑温度180- 190℃，浇口温度175℃，注塑压力70-80％，注塑周期30-60S。
下面以实施例说明本发明的效果，实施例组分含量及性能如表1 所示，但是不能认为本发明仅仅限于这些实施例。
实施例：
实施例采用材料及规格：
a.聚氯乙烯树脂：实施例3的平均聚合度为600，实施例5 的平均聚合度为400。其余的实施例的平均聚合度为 700；
b.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物：熔体质量流动速率＝3.2；
c.苯乙烯-丙烯腈共聚物：熔体质量流动速率＝3.5；
d.稀土复合稳定剂：工业级产品；
e.钼类抑烟剂：钼含量＝3％；
f.硼酸锌：工业级产品，200目；
g.聚乙烯蜡：工业级产品；
h.单硬脂酸甘油酯：工业级产品；
i.轻质碳酸钙：325目；
j.氯化聚乙烯：氯含量＝35；
实施例的制备方法，包括以下步骤：
a.将PVC及其它助剂放入高低速混合搅拌机组搅拌，其中高 速搅拌混合12min，物料温度110℃，低速搅拌冷却至50℃时出料；
b.将搅拌好的料与ABS、SAN掺混均匀后用单螺杆或异向双螺杆 造粒机造粒，温度为170℃。
组合物性能测试方法：
检测项目 检测标准
拉伸强度 GB/T 1040-1992
缺口冲击强度 GB/T 1043-1993
热变形温度 GB/T 1643-1979
维卡软化点 GB/T 1633-1979
阻燃性 UL-94
烟密度 GB/T 8323-1987
黄指数 GB/T 2409-1980
注：耐候性采用样品在自然条件下老化60天后(包括日照、 雨淋)的黄指数评价。
表1.实施例 项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 组合物组分(重量份数) PVC树脂(a) 份 70 50 40 40 ABS树脂(b) 份 25 45 30 20 SAN树脂(c) 份 5 5 30 40 稀土复合稳定 剂(d) 份 5 4 4 4 硼酸锌(e) 份 5 5 5 5 钼类抑烟剂(f) 份 0 5 8 5 聚乙烯蜡(g) 份 0.6 1 1 1 单硬脂酸甘油 酯(h) 份 1 0.5 1 1 轻质碳酸钙(i) 份 5 5 10 5 氯化聚乙烯(j) 份 0 0 0 0 组合物性能 拉伸强度 MPa 47 43 49 52 缺口冲击强度 KJ/m 2 14 17 9 7 热变形温度 ℃ 75 77 79 83 维卡软化点 ℃ 93 94 97 101 阻燃性 V0 V0 V0 V0 烟密度 380 330 350 360 自然老化60天 黄指数 26 29 27 26
续表1.实施例 项目 单位 实施例 5 实施例 6 对比例 1 对比例2 组合物组分(重量份数) PVC树脂(a) 份 50 40 50 100 ABS树脂(b) 份 0 0 54.5 4 SAN树脂(c) 份 50 60 0 0 稀土复合稳定 剂(d) 份 4 4 2.0(有 机锡) 2.0 (铅盐) 硼酸锌(e) 份 8 8 3(氯化 石蜡) 0 钼类抑烟剂(f) 份 0 0 0 0 聚乙烯蜡(g) 份 1 1 3.0 1.6 (硬脂酸) 单硬脂酸甘油 酯(h) 份 1 1 0.4(硬 脂酸) 1.5(硬脂 酸盐) 轻质碳酸钙(i) 份 5 5 0 18 氯化聚乙烯(j) 份 8 12 2.5 0 组合物性能 拉伸强度 MPa 55 58 37 53.9 缺口冲击强度 KJ/m2 6 7 22 16.3 热变形温度 ℃ 81 82 77 75.5 维卡软化点 ℃ 102 104 阻燃性 V0 V0 V0 烟密度 380 370 自然老化60天 黄指数 19 18.6