本发明专利技术涉及基于聚氯乙烯(PVC)的聚合物组合物的挤出，并且特别是其中在比能量输入SEI是0.03至0.20k Wh/kg、特别是0.4至0.16kWh/kg的情况下制备具有至少200％的断裂伸长率、至少10N/mm2的拉伸强度的聚合物组合物的方法。根据本发明专利技术的方法适宜如此进行，使得塑化剂以多份加入并混入未复合的聚氯乙烯中。由此，根据本发明专利技术的方法提供了迅速和简单地制备成品软PVC产品的可能性，其制备只需要一个挤出机形式的加工装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于聚氯乙烯(PVC)的聚合物组合物的制备。现有技术PVC的高耐燃性以及其低廉的价格和有利的加工性能是为什么此种材料现今是最常用的塑料种类之一的主要原因。根据现有技术，在可以用于最终成品或半成品的制备之前，PVC必须与稳定剂复合，例如通过借助挤出的成型方法。术语“复合”表示一种特殊的加工步骤，其中未加工-PVC(也就是直接由氯乙烯的聚合得到的产物)在加热条件下与稳定性添加剂和任选地塑化剂、填料和其他添加剂混合，以形成基本上均匀的材料。此种材料作为半成品，例如以丸料或粒料形式向终端加工者出售。PVC的复合需要显著的能量，并且因此在PVC的加工中是重要的成本因素。然而，直到今天仍只描述了极少几个其中可以省略复合的方法。长时间以来，人们都认为，复合在PVC制备中具有完全的必要性，因为担心没有经过复合的PVC在挤出时以显著的程度分解。现今，根据用途将PVC分为软PVC和硬PVC。由硬PVC主要制造例如用于窗户的管材和型材，而含有显著比例的塑化剂的软PVC通常作为电线的外皮使用。其他软PVC的主要应用还在地板覆面、软管、鞋底、屋顶密封或橡胶手套中。如前所述地，软PVC含有显著比例的塑化剂，其赋予本质上是硬材料的PVC柔软的特性，如特别是期望的挠性。在热塑加工时，塑化剂嵌入PVC分子链之间，并因此使其构造松弛。对于软PVC的一个重要因素是PVC材料的凝胶化作用。此种作用对于其机械性能和可焊接性具有决定性的影响。通常，凝胶化作用
在PVC和塑化剂存在的情况下在超过130℃的温度下开始，并且通常在超过190℃的温度下结束，其中达到100％的凝胶化度。例如拉伸强度和断裂伸长率随着凝胶化度的增加而增加。对于工业可用的PVC产品来说，在10至50％范围内的凝胶化度是不利的，因为这会导致相对较差的机械性能，其对于大多数应用来说是不适合的。相反，范围在60％或更高的凝胶化度会赋予视为可用的机械性能。另一方面，凝胶化度也不应过高。因此虽然在凝胶化度超过95％时，机械性能进一步改善，但是高的凝胶化度导致材料可焊接性的问题。因此具有超过100％的凝胶化度的PVC不再是可焊接的，也就是说，加工只能够在导致热损坏和材料分解的温度下进行。凝胶化作用取决于加工温度和材料历经此温度的时间。在此，关键的因素是温度。对此需要注意的是，凝胶化作用不是可逆的。因此，PVC的凝胶化度主要由在加工材料时最高的温度确定。习惯上，普通的软PVC材料在170至190℃的温度下加工，这使得凝胶化度在70至100％的范围内，并且导致好的机械性能和可焊接性的平衡。现今，软PVC产品通常经过中间步骤制备，例如借助于“干混料(Dry Blend)”(也就是PVC粉末的特殊混合物)或通过使用预复合的PVC丸料制备。另一途径是所谓的“直接复合”，这将在下文中进一步描述：PVC“干混料”的制备：在此方法中，将PVC、添加剂、加工助剂、填料和塑化剂在高速混合器中加热至约100至120℃的温度。根据此方法，得到均匀、干燥和或多或少能流动的粉末。在此步骤中，最终产物是未凝胶化的(凝胶化度约0％)，并且作为中间产物用于之后的方法A和B。A)凝胶化的丸料的制备为此将“干混料”产物加入挤出机，加热形成均匀的熔体，之后成型为均匀尺寸的粒料或丸料。在加热过程中，温度通常在140至160℃，使得凝胶化度达到100％以下。随后将所制备的丸料置于第二
挤出机中，将其加热并成型为扁平辅材或型材。B)干混料的加工将干混料材料置于挤出机中，加热至170至190℃熔融并将其挤压通过制备扁平幅材的喷嘴或通过成型喷嘴形成型材。在“直接复合”范畴内省去了制备PVC干混料的中间步骤。取而代之的，将原材料在一个步骤中加入同向旋转的双螺杆或行星式辊挤出机的加料口中。在此，将由PVC、添加剂、填料和塑化剂组成的混合物共同加热。但是所述方法具有缺点：在所述挤出机中的停留时间通常很短(≤30秒)，这导致在“直接复合”后低于50％的相对低的凝胶化度。这导致产物不能直接继续加工成为膜或型材。因此，将挤压的材料转移入延压机模块中，其将停留时间提高到约2至5分钟，并且由此可以达到70至90％的凝胶化度。延压机技术可以实现停留时间(“Residence Time”)的提高，这借助挤出机通常是不可能的。使用挤出机的停留时间只有30秒至2分钟，而使用延压机可以提高到直至15分钟(取决于其尺寸和生产量)。在离开延压机模块时，再对材料进行除气，以避免成品膜中的气泡。但是直接复合的缺点在于，借助此种方法不能制造型材。前述方法的共同点是，通过有时多次的加热和冷却需要相对高的能量消耗，以调整到期望的性质，特别是断裂伸长率和拉伸强度方面的性质。因此，仅对制备干混料来说就需要根据SEI值(Specific Energy Input)测量的在0.05至0.10kW*h/kg之间的能量输入量。将制得的干混料继续加工需要0.10至0.40kW*h/kg的额外的能量值，这使得总体来说需要至少0.15kW*h/kg的能量输入量。在DE 694 10 846 T2中描述了借助挤出机直接制备经复合的PVC的方法，其中将所添加的成分如稳定剂、填料和任选地塑化剂，在挤压过程中与PVC混合，随后可以将PVC直接挤出成幅材。在此申请中描述的方法设计将液态塑化剂和矿物填料混入PVC材料中。在此，所述填料在相对早的时间点加入，也就是在将多数份额的塑化剂加入
PVC材料之前。但是此种方法提供具有相对不利的机械性能的软PVC，如特别是不利的拉伸强度和断裂伸长率。因此，本专利技术的目标和任务是克服现有技术的缺点并提供一种方式，所述方法以尽可能低的能量消耗生产具有有利的机械性能，特别是拉伸强度和断裂伸长率以及能够实现组合物随后焊接的凝胶化度方面的机械性能的软PVC材料。此外，所述软PVC应该可以简单并迅速地制备，其中应当尽可能只有一个加工步骤。此外，所述方法应当足够灵活，以便可以制造不同的PVC产品，如平的幅材、板材、型材等。最后，此种方法必需的能量消耗应当尽可能低，以改善相对于现今可用的方法的经济性。根据本专利技术发现，此目的采用一种挤出来自非复合的聚氯乙烯的均匀聚合物组合物的方法达到，所述聚合物组合物具有60至100％的凝胶化度、至少200％的断裂伸长率和至少10N/mm2的拉伸强度，其特征在于，所述方法具有0.03至0.20kWh/kg、特别是0.04至0.16kWh/kg的比能量输入值(SEI)。特别优选地，所述方法具有0.05至0.15kWh/kg的比能量输入值(SEI)，最优选具有0.06至0.14kWh/kg的比能量输入值(与配制剂的粘度有关)。在本专利技术的范围内，“未复合的聚氯乙烯”表示未加工-PVC(也就是直接由氯乙烯的聚合得到的产物)。虽然其可以例如与稳定性添加剂物理混合，但是与经复合的聚氯乙烯不同，其不经过热处理，从而能够实现例如稳定性添加剂或塑化剂的吸收。在本专利技术的范围内，“均匀的聚合物组合物”包括其中各个成分基本上均匀分布的组合物。对本领域技术人员不言而喻的是，在聚合物组合物中可以形成如此区域，其具有比其他区域略微更高份额的成分，并且通常不能达到所有成分100％的均匀分布。但是，即使此种具本文档来自技高网...
【技术保护点】
挤出来自非复合的聚氯乙烯的均匀聚合物组合物的方法，所述聚合物组合物具有60至100％的凝胶化度、至少200％的断裂伸长率和至少10N/mm2的拉伸强度，其特征在于，在所述方法中将由比能量输入值(SEI)表示的0.03至0.20kWh/kg、特别是0.04至0.16kWh/kg的能量输入到所述聚合物组合物中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.13 EP 14155077.21.挤出来自非复合的聚氯乙烯的均匀聚合物组合物的方法，所述聚合物组合物具有60至100％的凝胶化度、至少200％的断裂伸长率和至少10N/mm2的拉伸强度，其特征在于，在所述方法中将由比能量输入值(SEI)表示的0.03至0.20kWh/kg、特别是0.04至0.16kWh/kg的能量输入到所述聚合物组合物中。2.根据权利要求1的方法，其中所述聚合物组合物基本上由下列物质组成(A)30至80重量％的聚氯乙烯，(B)0.5至5重量％的稳定性添加剂，(C)0至40重量％的固体成分，和(D)5至40重量％的在室温下液态的用于聚氯乙烯的塑化剂，其中重量％数据均基于聚合物组合物的总重量计，并且其中所述方法包括下列步骤(I)将未复合形式的聚氯乙烯(A)送料入挤出装置，所述挤出装置具有至少一个具有至少三个捏合区和/或混合区的转子，并且其能够将混合物输送以及混合，(II)通过第一进料口将聚氯乙烯(A)和稳定性添加剂(B)送料入挤出装置，所述第一进料口设置于驱动单元附近并且挨着至少一个转子的第一输送段；(III)通过至少两个彼此间隔的进料口将塑化剂送料入与稳定性添加剂混合的聚氯乙烯中，其中塑化剂以分别基于塑化剂的总重量计约20-80重量％的至少两份加入聚氯乙烯中，并且在每份的加入之间设置捏合和/或混合区，(IV)在等于或高于聚氯乙烯玻璃化转变温度的温度下加工塑化剂/聚氯乙烯混合物，其中混合物的温度不超过150℃，直到塑化剂基本上完全掺入聚氯乙烯中，(V)任选地，在某段将固体成分送料入与塑化剂混合的聚氯乙烯中，在该段中塑化剂总量的至少80重量％掺入聚氯乙烯中，(VI)任选地，通过挤出喷嘴将混合物除气并挤出。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述未复合的聚氯乙烯是通过悬浮聚合制备的聚氯乙烯。4.根据权利要求1至3中任一项的方法，其特征在于，所述用于挤出的挤出装置具有一对基本上相同构形的配适于空腔中并相邻设置以互相穿插运动的长转子。5.根据权利要求4的方法，其特征在于，每个转子具有的长度L是其直径D的32至60倍，优选36...
【专利技术属性】
技术研发人员：U·沃尔夫，F·费莱，
申请(专利权)人：SIKA技术股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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