[发明专利]一种用于球阀的高性能复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于球阀的高性能复合材料，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)具有良好的物理及机械性能，应用非常广泛，如塑料管道制品以及用于连接管道的塑料阀门制品等。但是，由于其材料本身的低温抗冲击性能较差，且硬度低等问题，限制了聚氯乙烯材料的在应用。尤其是应用在阀门材料制品方面，由于阀门制品对于产品的密封性要求较高，需要保持在长期的动态使用过程中，保持稳定密封性能，这就要求对用于阀门材料的聚氯乙烯制品在抗老化性能和长期动态稳定性密封性研究的要求。其中，材料抗老化性能研究包括抗氧化性/抗辐射老化性/抗化学腐蚀性等多个方面的研究。阀门的长期动态稳定性密封性研究主要为5000次转动动态密封性能测试与相关影响因素研究分析，其主要影响因素包括阀门结构和理性，转动部件摩擦力大小，部件材料磨损因素等多个方面。

如中国专利申请(公开号：CN100348658C)公开的一种硬质聚氯乙烯组合物包括聚氯乙烯树脂100重量份；具有交联结构的粉末橡胶3～30重量份；分散剂：0.3～3.0，聚氯乙烯树脂的聚合度大于竺于700。其虽然具有较好的强度性能，但是，对于对于硬度及流动性的性能较差，导致其在耐磨性及耐压性和注塑回缩率方面的性能差，而回缩变形则会导致密封性下降等缺陷，不利于加工成阀门制品等。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提出一种用于球阀的高性能复合材料，解决的问题是如何提高材料强度和减少回缩率的性能。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种用于球阀的高性能复合材料，其特征在于，该复合材料包括以下成分的重量份：

聚氯乙烯：90～100；无铅热稳定剂：8.0～10；增韧剂：5.0～8.0；润滑剂：3.0～5.0；加工助剂：1.0～1.5；改性纳米有机聚合物母粒：10～15，所述改性纳米有机聚合物母粒为核壳结构；所述聚氯乙烯的聚合度大于800。

本发明通过添加改性纳米有机聚合物母粒对材料进行纳米改性，实现材料的增强和增韧，使所添加的改性纳米有机聚合物母粒具有多方面的特性，尤其是使粒子具有“外硬内软”的核-壳结构，从而使其外壳为与PVC基材具有较好的相容性良好的坚韧聚合物，而内核结构被外壳结构所完全包覆，这样的壳核结构一方面能够使粒子与PVC之间具有较好的相容性，可以帮助有机粒子在PVC基材中实现分子级的分散且这种内硬外软的核壳结构在材料承受压力时其坚硬外壳可以对PVC基材进行增强；而在受到冲击时其弹性内核可以实现对PVC基材的增韧。因此，通过这些特殊结构的有机纳米粒子最终实现对PVC材料的增强增韧，使具有较好的硬度和强度性能，从而提高强度使具有较好耐磨性和低回缩率的性能。同时，通过加入热稳定剂，润滑剂，加工助剂，增韧剂等材料进行改性，使得复合材料呈现出一定的脆性，且能够使材料具有高流动性、高注塑稳定性、高强度的性能要求，使具有较好的加工性能。

在上述的用于球阀的高性能复合材料中，作为优选，所述改性纳米有机聚合物母粒的核层为具有交联或半交联的橡胶态聚合物，所述改性纳米有机聚合物母粒的壳层为聚乳酸。能够使外壳层的聚合物聚乳酸与PVC基材的良好相容性从而实现其分子链与PVC分子链的缠绕，使有机纳米粒子与PVC基材的实现分子级融合，使具有更好的相容性，而使内核采用交联或半交联态的橡胶态内核结构在材料受到冲击时可以通过形变和微细裂纹的增长和中止来吸收冲击能量，避免材料的结构性破坏，从而实现材料的增韧，实现更好的提高强度性能，保证耐磨性和耐压性的效果。作为更进一步的优选，所述具有交联或半交联的橡胶态聚合物为聚二酸二醇酯。

在上述的用于球阀的高性能复合材料中，作为优选，所述加工助剂选自硬酯酸、硬酯酸锌、丙烯酸酯类加工助剂ACR201和α-甲基苯乙烯聚合物M80中的一种或几种。能够提高UPVC材料加工过程中的高热稳定性和塑化性能以及保证良好的流动性能。作为更进一步的优选，所述加工助剂为硬酯酸锌、丙烯酸酯类加工助剂ACR201和α-甲基苯乙烯聚合物M80的混合物，且所述硬酯酸锌：丙烯酸酯类加工助剂ACR201：α-甲基苯乙烯聚合物M80的质量比为0.2～0.5：1.0～1.5：0.1～0.5。

在上述的用于球阀的高性能复合材料中，作为优选，所述无铅热稳定剂选自硫醇甲基锡、硫醇三辛基锡和锌稳定剂中的一种或几种。能够保证作用阀门材料使用时避免重金属的污染，又能够保证材料的热稳定性，避免产生应力的现象。