CN112552624A - 一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，方法如下：S1、备料；S2、将混合；S3、将混合物料投入挤出机中进行熔融共混挤出；S4、将步骤S3中的共混挤出物通过造粒机造粒得到PCTFE改性母粒；S5、加工，本发明采用三氟氯乙烯的共聚物对PCTFE的加工性和力学韧性进行改性，由于共聚物中含有三氟氯乙烯链段，可提高其与PCTFE分子的相互作用；而共聚物同样具有较高的含氟量，可保持高耐腐蚀性及低温韧性；复合体系的性能可通过共聚物的添加量以及共聚物中各嵌段的比例进行调控。
Description
技术领域
本发明涉及材料学领域，具体涉及一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法。
背景技术
聚三氟氯乙烯(PCTFE)分子链由碳原子、氟原子和氯原子组成，不含有氢原子。由于碳骨架被氟原子与氯原子紧密包裹，有效阻止了碳骨架外露，且分子结构规整，因此PCTFE具有良好的耐化学腐蚀性能和低温(<0℃)力学韧性，因而常用于温度变化大、有防腐蚀需求的领域。但另一方面，PCTFE在熔融状态下黏度大、加工温度窗口窄、热传导效率低，冷却时结晶速率快、热缩率大，因而热塑成型加工性较差，制品在常温下脆性大，限制了其在许多领域的应用。
目前，对PCTFE的改性研究主要分为化学改性和物理改性。化学改性主要是将三氟氯乙烯单体与乙烯、偏氟乙烯等单体共聚反应，以破坏分子规整性和分子间作用力，从而降低结晶度，改善加工性和力学韧性。这类改性往往技术复杂、产品成本提升显著，且随着共聚链段的引入，PCTFE的使用温域变窄，热变形温度和低温韧性均可能显著降低。物理改性主要是通过共混的方式引入改性组分。例如，李季等人[合成树脂及塑料,2015,32(3):40-43.]报道，将PCTFE与一种核-壳结构丙烯酸酯共聚物进行熔融共混可缩短其塑化时间，同时可降低结晶度，改善力学韧性。冯钠等人[塑料科技,2014,42(6):109-112.]则利用稀土复合稳定剂，通过熔融共混的方法提高了PCTFE的加工稳定性，研究发现随着稀土稳定剂用量的增加，PCTFE的动态热稳定性先增大后减小。当稀土稳定剂达到6phr时效果最为显著，此时材料的力学性能也相应提升，稀土复合稳定剂的加入降低了PCTFE的塑化时间并改善了材料的加工流动性。但是，目前公开的物理改性技术加入的组分大多不含氟，导致整个体系耐腐蚀性降低，且没有涉及材料低温(<0℃)力学韧性的影响，因而限制了PCTFE的应用领域。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，包括以下步骤：
S1、按质量比例称量PCTFE树脂与三氟氯乙烯的共聚物以及助剂；
S2、将PCTFE树脂与三氟氯乙烯的共聚物以及稳定剂、润滑剂用高混机进行物理混合，得到混合物料；
S3、将混合物料投入挤出机中进行熔融共混挤出；
S4、将步骤S3中的共混挤出物通过造粒机造粒得到PCTFE改性母粒；
S5、将PCTFE改性母粒进行加工得到所需制品。
进一步的，所述三氟氯乙烯的共聚物包括三氟氯乙烯与偏二氟乙烯的共聚物或三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、三氟乙烯的共聚物，所述三氟氯乙烯的共聚物的添加量占总物料量的质量分数不超过20％，助剂的添加量占总物料量的质量分数不超过2％。
进一步的，所述步骤S3中，挤出机内的温度为200℃-320℃。
进一步的，所述步骤S5中，成型加工的方式为热压、注塑、挤出、流延、双拉、吹塑、3D打印中的一种或多种组合。
进一步的，所述步骤S5中制品形状为块状、管状、薄膜、纤维、异形材。
进一步的，所述助剂为稳定剂、润滑剂，其中润滑剂的质量分数不超过总物料质量的1％。
采用上述技术方案，本发明的有益效果：
1.在改善树脂加工性和常温力学韧性的同时，保持了PCTFE原有的耐腐蚀性能、低温韧性。
2.复合体系的性能可通过共聚物的添加量以及共聚物中各嵌段的比例进行调控。
3.加工性能可调，因而可满足热压、注塑、挤出、流延、双拉、吹塑等多种加工方式，且制品形状多样，可满足更多应用领域需求，同时易于连续化、大规模生产，制品使用性能稳定可靠。
4.该改性方法简单易行，以该改性料制备的制品综合性能优异，易于连续化、大规模生产，制品长时间使用性能稳定可靠。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明：
因此，以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，包括以下步骤：
S1、按质量比例称量PCTFE树脂与三氟氯乙烯的共聚物以及助剂；
S2、将PCTFE树脂与三氟氯乙烯的共聚物以及稳定剂、润滑剂用高混机进行物理混合，得到混合物料；
S3、将混合物料投入挤出机中进行熔融共混挤出；
S4、将步骤S3中的共混挤出物通过造粒机造粒得到PCTFE改性母粒；
S5、将PCTFE改性母粒进行加工得到所需制品。
本实施例中，所述三氟氯乙烯的共聚物包括三氟氯乙烯与偏二氟乙烯的共聚物或三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、三氟乙烯的共聚物，所述三氟氯乙烯的共聚物的添加量占总物料量的质量分数为10％，助剂的添加量占总物料量的质量分数为1％。
本实施例中，所述步骤S3中，挤出机内的温度为200℃-320℃。
本实施例中，所述步骤S5中，成型加工的方式为热压、注塑、挤出、流延、双拉、吹塑、3D打印中的一种或多种组合。
本实施例中，所述步骤S5中制品形状为块状、管状、薄膜、纤维、异形材。
本实施例中，所述助剂为稳定剂、润滑剂，其中润滑剂的质量分数不超过总物料质量的1％。
实施例2：
一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，包括以下步骤：
S1、按质量比例称量PCTFE树脂与三氟氯乙烯的共聚物以及助剂；
S2、将PCTFE树脂与三氟氯乙烯的共聚物以及稳定剂、润滑剂用高混机进行物理混合，得到混合物料；
S3、将混合物料投入挤出机中进行熔融共混挤出；
S4、将步骤S3中的共混挤出物通过造粒机造粒得到PCTFE改性母粒；
S5、将PCTFE改性母粒进行加工得到所需制品。
本实施例中，所述三氟氯乙烯的共聚物包括三氟氯乙烯与偏二氟乙烯的共聚物或三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、三氟乙烯的共聚物，所述三氟氯乙烯的共聚物的添加量占总物料量的质量分数为15％，助剂的添加量占总物料量的质量分数为1.5％。
本实施例中，所述步骤S3中，挤出机内的温度为200℃-320℃。
本实施例中，所述步骤S5中，成型加工的方式为热压、注塑、挤出、流延、双拉、吹塑、3D打印中的一种或多种组合。
本实施例中，所述步骤S5中制品形状为块状、管状、薄膜、纤维、异形材。
本实施例中，所述助剂为稳定剂、润滑剂，其中润滑剂的质量分数不超过总物料质量的1％。
实施例3：
一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，包括以下步骤：
S1、按质量比例称量PCTFE树脂与三氟氯乙烯的共聚物以及助剂；
S2、将PCTFE树脂与三氟氯乙烯的共聚物以及稳定剂、润滑剂用高混机进行物理混合，得到混合物料；
S3、将混合物料投入挤出机中进行熔融共混挤出；
S4、将步骤S3中的共混挤出物通过造粒机造粒得到PCTFE改性母粒；
S5、将PCTFE改性母粒进行加工得到所需制品。
本实施例中，所述三氟氯乙烯的共聚物包括三氟氯乙烯与偏二氟乙烯的共聚物或三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、三氟乙烯的共聚物，所述三氟氯乙烯的共聚物的添加量占总物料量的质量分数为18％，助剂的添加量占总物料量的质量分数为1％。
本实施例中，所述步骤S3中，挤出机内的温度为200℃-320℃。
本实施例中，所述步骤S5中，成型加工的方式为热压、注塑、挤出、流延、双拉、吹塑、3D打印中的一种或多种组合。
本实施例中，所述步骤S5中制品形状为块状、管状、薄膜、纤维、异形材。
本实施例中，所述助剂为稳定剂、润滑剂，其中润滑剂的质量分数不超过总物料质量的1％。
本发明采用三氟氯乙烯的共聚物对PCTFE的加工性和力学韧性进行改性，由于共聚物中含有三氟氯乙烯链段，可提高其与PCTFE分子的相互作用；而共聚物同样具有较高的含氟量，可保持高耐腐蚀性及低温韧性；复合体系的性能可通过共聚物的添加量以及共聚物中各嵌段的比例进行调控。
以上实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按质量比例称量PCTFE树脂与三氟氯乙烯的共聚物以及助剂；
S2、将PCTFE树脂与三氟氯乙烯的共聚物以及稳定剂、润滑剂用高混机进行物理混合，得到混合物料；
S3、将混合物料投入挤出机中进行熔融共混挤出；
S4、将步骤S3中的共混挤出物通过造粒机造粒得到PCTFE改性母粒；
S5、将PCTFE改性母粒进行加工得到所需制品。
2.根据权利要求1所述的一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，其特征在于，所述三氟氯乙烯的共聚物包括三氟氯乙烯与偏二氟乙烯的共聚物或三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、三氟乙烯的共聚物，所述三氟氯乙烯的共聚物的添加量占总物料量的质量分数不超过20％，助剂的添加量占总物料量的质量分数不超过2％。
3.根据权利要求1所述的一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，其特征在于，所述步骤S3中，挤出机内的温度为200℃-320℃。
4.根据权利要求1所述的一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，其特征在于，所述步骤S5中，成型加工的方式为热压、注塑、挤出、流延、双拉、吹塑、3D打印中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，其特征在于，所述步骤S5中制品形状为块状、管状、薄膜、纤维、异形材。
6.根据权利要求1所述的一种改善聚三氟氯乙烯树脂加工性及其制品力学韧性的方法，其特征在于，所述助剂为稳定剂、润滑剂，其中润滑剂的质量分数不超过总物料质量的1％。
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