本發(fā)明涉及復合材料的添加劑，具體涉及一種專用于聚氯乙烯發(fā)泡材料的鈣基功能型填料及其制備方法。

背景技術：

pvc木塑材料屬于環(huán)保產品，加工工藝非常成熟，通過模具和共擠等方式可設計形狀及外觀新穎的產品，且外觀與木材非常接近，有的甚至比木材更美觀。該材料可回收再利用，在促進資源循環(huán)、節(jié)能減排、經濟可持續(xù)發(fā)展等方面帶來較好的經濟效益和社會效應。但現(xiàn)有pvc木塑材料還存在生產成本壓力過大、材料機械性能及耐候性差、耐腐蝕性差、生產能耗高等缺點，從而限制了其應用領域。我國是一個木材資源需求大國，但森林資料缺乏，現(xiàn)已禁止濫砍濫伐，而建筑和家居市場對木材的需求在逐年增加，要緩解這個凸顯的矛盾，以塑代木是必然趨勢，新型pvc木塑材料如能降低生產成本、提高機械性能、改善特殊性能將會使這一矛盾得以解決。目前pvc發(fā)泡體系中填充材料應用較多的是輕質碳酸鈣或重質碳酸鈣，而碳酸鈣的加入僅能部分降低成本，會使產品增重，體系粘度增加，影響加工。如公開號為cn105001555a的中國發(fā)明專利申請公開了一種高抗沖耐老化的pvc-m管材，該文獻公開了利用pvc、輕質碳酸鈣、mbs、硫酸鈣晶須、碳黑等原料，通過2，6－叔丁基對丙酚和乙硫醇的協(xié)同作用，制成耐老化的pvc塑料制品，但是，該技術制備過程操作復雜，并且使用輕質碳酸鈣和碳酸鈣晶須，在制造過程中，電 流較高，能耗較大，碳酸鈣形成的加強筋不規(guī)則。公開號為102010552a的中國發(fā)明專利申請公開了一種pvc/晶須硫酸鈣復合材料及其制備方法，利用pvc和晶須硫酸鈣等組合制得復合材料，增加了pvc的強度，但是采用的組分組合所形成的復合材料發(fā)泡不規(guī)則，從而在強度上難以達到更高要求，并且現(xiàn)有技術的pvc材料還存在韌性差、加工溫度范圍窄、耐腐蝕性不強的問題。也有人曾經嘗試使用天然硬石膏與輕質碳酸鈣配合來制備更高強度的聚氯乙烯管材，如公開號為cn103740015a的中國發(fā)明專利申請公開一種高強度聚氯乙烯管材，但是該天然硬石膏與輕質碳酸鈣和丙烯酸樹脂發(fā)泡效果較差，無法得到光滑發(fā)泡均勻的高強度型材。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種專用于聚氯乙烯(pvc)發(fā)泡材料的鈣基功能型填料及其制備工藝，屬于新材料在pvc發(fā)泡領域的應用，解決現(xiàn)有技術生產的pvc發(fā)泡材料加工溫度范圍窄、添加助劑較多、成本高、生產能耗高等問題。

本發(fā)明解決上述技術問題的方案是：

一種專用于聚氯乙烯發(fā)泡材料的鈣基功能型填料，由包括以下重量份配比原料制備而成：

天然無水石膏10-90份，硅灰石1-10份。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎上，其原料還包括以下重量份配比的組分：滑石1-20份。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎上，其原料還包括以下重量份配比的組分：蒙脫土1-10份。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎上，其原料還包括以下重量份配比的組分：云母1-5份。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎上，其原料還包括以下重量份配比的組分：高嶺土1-20份。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎上，由包括以下重量份配比原料制備而成：

天然無水石膏50-60份，硅灰石4－6份，蒙脫土4－6份，滑石8－12份，云母3－4份，高嶺土8－12份。

本發(fā)明還提供所述專用于聚氯乙烯發(fā)泡材料的鈣基功能型填料的制備方法，其包括以下步驟：

1)將無水石膏破碎碾磨后過篩，170～190℃油浴去除無水石膏部分表面吸附水或夾帶二水石膏中的結晶水，控制水分0.5％-1.0％；

2)將各原料粉末烘干，過400目篩；

3)將各原料粉末通過高速混合機混合均勻，在混合物溫度達到100-120℃時加入偶聯(lián)劑0.5％-15％，高速混合3-5分鐘，轉入冷混低速混合，待物料溫度達到20℃-50℃時放料，得到的混合料即為pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎上，步驟(3)中加入偶聯(lián)劑的量為步驟(2)各原料粉末質量的1％－3％。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎上，步驟(3)中加入的偶聯(lián)劑的細度為過200目篩。

本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是，在以上方案基礎上，步驟(1)170～190℃油浴去除無水石膏部分表面吸附水或夾帶二水石膏中的結晶水時，控制水分0.7％-0.8％。

無水石膏經破碎碾磨干燥后控制粒徑在過200目-1000目篩，優(yōu)選400目-1000目，水分控制在0.5％-1.0％；

蒙脫土，滑石，云母，硅灰石，高嶺土，氧化硅粉末的粒徑為過400目篩，優(yōu)選1250-3000目；

偶聯(lián)劑馬來酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物分子量10000-50000，優(yōu)選30000-50000，熔點110℃-120℃；

使用本發(fā)明的聚氯乙烯發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料，可以在制備復合材料過程中對潤滑和發(fā)泡起更好的促進作用，促進pvc均勻發(fā)泡，同時還能有效地穩(wěn)定復合材料溫度，使鏈式反應順利進行，反應過程不斷鏈，得到更加均勻的產品。

pvc是一種非結晶、極性的高分子聚合物，軟化溫度和熔融溫度較高，純pvc一般須在160—210℃時才可塑化加工，而pvc分子鏈含有氯原子，當溫度達到120℃時，純pvc即開始出現(xiàn)脫hcl反應，會導致pvc熱降解；pvc樹脂硬而脆，流動性差，粘度高，因此在加工時須加入大量的穩(wěn)定劑、潤滑劑、增塑劑、增韌劑等助劑對pvc進行加工改性，這些助劑的添加一方面會明顯增加材料的成本，并且會破壞pvc材料的一 些機械性能。本發(fā)明將無水石膏與粘土及無機補強劑混合，經過表面處理，應用于pvc發(fā)泡材料。硫酸鈣中少量結晶水，吸熱分解溫度在160℃左右，有利于pvc穩(wěn)定。蒙脫土是一類重要無機填料，具有較好的觸變性和塑性，在發(fā)泡材料中可增強發(fā)泡時泡膜強度和氣密性；滑石粉、硅灰石、云母和氧化硅是一類補強效果好且對加工設備損耗小的填料。在人們日益關注綠色產品的今天，為了拓寬pvc材料的應用領域，減少pvc加工中對人體有毒有害的助劑，提高材料性價比，是本發(fā)明的優(yōu)勢之處。

除此之外，本發(fā)明其他的優(yōu)點及有益效果是：

1、本發(fā)明所提供的pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料，因無水石膏含0.5％-1.0％的水，加工過程中能吸收部分熱量而脫水，使pvc發(fā)泡材料體系穩(wěn)定，能減少潤滑劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑的添加量；

2、本發(fā)明所提供的pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料，因無水石膏含0.5％-1.0％的水，在加工過程中吸熱逐步脫水，脫出來的水以氣態(tài)形式被pvc材料包裹，充當發(fā)泡劑，這種逐步釋放的形式使pvc材料的發(fā)泡更均勻，更充分，從而能減少發(fā)泡劑及調節(jié)劑的添加量；

3、本發(fā)明所提供的pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料，因添加了適量的蒙脫土、高嶺土，具有較好的觸變性和塑性，在發(fā)泡材料中可增強發(fā)泡時泡膜強度和氣密性，有利于增加pvc材料機械性能；

4、本發(fā)明所提供的pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料，因添加了滑石粉、云母、硅灰石、氧化硅有利于增加pvc材料機械性能；

5、本發(fā)明所提供的pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料，因添加了偶聯(lián)劑馬來酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，能明顯提高填料在pvc材料中的分散性，和填料與pvc的界面作用力，從而使得本發(fā)明的填料在pvc材料中的添加比例比碳酸鈣或滑石粉要增加40％到80％而不破壞材料的相應性能。

具體實施方式

以下提供本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例，以助于進一步理解本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于這些優(yōu)選實施例。

實施例1

將天然無水石膏(硫酸鈣)破碎碾磨，干燥，取含水量為0.5％的1000目粉末90公斤投入200l的高混機中，然后分別投入800目的硅灰石9公斤，蒙脫土9公斤，滑石15公斤，云母6公斤，高嶺土15公斤高速攪拌，溫度達到110℃加入3.5公斤的偶聯(lián)劑馬來酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，繼續(xù)攪拌3分鐘，將混合料轉入低混鍋中冷混，當物料溫度降到42℃，得到pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料。

實施例2

將天然無水石膏(硫酸鈣)破碎碾磨，干燥，取含水量為0.7％的800目粉末85公斤投入200l的高混機中，然后分別投入1000目的硅灰石7.8公斤，蒙脫土7.5公斤，滑石7.5公斤，云母7.2公斤，高嶺土15公斤高速攪拌，溫度達到110℃加入2.8公斤的偶聯(lián)劑馬來酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，繼續(xù)攪拌3分鐘，將混合料轉入低混鍋中冷混， 當物料溫度降到36℃，得到pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料。

實施例3

將天然無水石膏(硫酸鈣)破碎碾磨，干燥，取含水量為0.8％的600目粉末70公斤投入200l的高混機中，然后分別投入1500目的硅灰石5.5公斤，蒙脫土5.0公斤，滑石5.5公斤，云母3.8公斤，高嶺土9公斤高速攪拌，溫度達到110℃加入1.8公斤的偶聯(lián)劑馬來酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，繼續(xù)攪拌3分鐘，將混合料轉入低混鍋中冷混，當物料溫度降到20℃，得到pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料。

實施例4

將天然無水石膏(硫酸鈣)破碎碾磨，干燥，取含水量為1.0％的400目粉末50公斤投入200l的高混機中，然后分別投入600目的硅灰石4公斤，蒙脫土4公斤，滑石6公斤，云母3.2公斤，高嶺土8.5公斤高速攪拌，溫度達到100℃加入1公斤的偶聯(lián)劑馬來酸酐與甲基丙烯酸甲酯共聚物，繼續(xù)攪拌3分鐘，將混合料轉入低混鍋中冷混，當物料溫度降到30℃，得到pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料。

本發(fā)明的鈣基功能型填料在使用中可以根據需要添加，一般添加量在pvc樹脂用量的0.5至2倍之間。

將上述方法制備的pvc發(fā)泡材料專用鈣基功能型填料進行相關試驗：

應用實施例5－8：pvc樹脂75份，穩(wěn)定劑2份，復合發(fā)泡劑1.5，發(fā)泡助劑8份，木粉3份，增韌劑3份，潤滑劑0.4份，本發(fā)明鈣基功 能型填料按例1到例4分別添加75份，90份，100份，120份四個配方。

對比例：pvc樹脂75份，穩(wěn)定劑4份，復合發(fā)泡劑1.5，發(fā)泡助劑8份，木粉3份，增韌劑3份，潤滑劑1份，碳酸鈣2000目75份。

將上述五個配方的材料在65型異向錐形雙螺桿擠出((主機轉數(shù)和喂料轉數(shù)一致，記錄工藝參數(shù))得到相應的pvc發(fā)泡產品，產品放置于恒溫恒濕的標準環(huán)境中調節(jié)24小時，然后再從產品中制作標準樣條，樣條在恒溫恒濕環(huán)境中再調節(jié)24小時檢測機械性能(按gb/t24137-2009執(zhí)行)：

取樣品放置鼓風式干燥箱中做熱穩(wěn)定性對比：

由對比可見，本發(fā)明的型材相對比現(xiàn)有技術的型材在外觀質量、彎曲強度、熱變形溫度上具有明顯的優(yōu)勢。并且在添加量較大的情況下，可以達到產品米重基本不變的效果。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。