CN101544801B - 一种聚氯乙烯改性材料及制备方法 - Google Patents

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一种聚氯乙烯改性材料，包括聚氯乙烯和以聚氯乙烯为基准计算的如下组分：增塑剂5～150质量％、有机锡化合物0.5～15质量％、环氧化合物1～20质量％、C18～C20的脂肪酸0.01～1.0质量％、石蜡或氯化石蜡0.01～1.0质量％，其中所述的增塑剂选自环氧化合物、柠檬酸酯或烷基磺酸苯酯。该材料适宜制备食品(柜)门密封条，安全环保，并具有较高的拉伸强度和断裂伸长率、较好的耐低温冲击、耐老化和耐油性。

Description

一种聚氯乙烯改性材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚氯乙烯改性材料及制备方法，具体地说，是一种用于制备食品柜门密封条的聚氯乙烯改性材料及其制备方法。
背景技术
随着冰箱的使用越来越普及，其柜门密封条的用量也越来越大。冰箱柜门密封条只有在具有弹性的前提下才能有密封作用。所以，长期以来各种密封产品一直沿用富有弹性的橡胶材料，其价格较高。因此，寻找价格低廉的替代材料，且安全环保，同时又不影响其使用性能成为冰箱柜门密封条的发展方向，也是冰箱柜门密封条生产厂家需要急待解决的问题。
司春雷和胡卫东在其报导的“PVC冰箱密封条改性研究”(辽阳石油化工高等专科学校学报，第16卷第3期，9-11)文章中，用粉末丁腈橡胶和氯化聚乙烯为改性剂对高聚合度的s-2500型聚氯乙烯进行改性，制得的改性材料的性能可达到橡胶密封条的性能指标，但由于加入了成本较高的丁腈橡胶，使其成本提高，而且所用增塑剂为有毒性争议的邻苯二甲酸二辛酯，作为与食品接触有关的冰箱密封材料，不能确保达到安全环保的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚氯乙烯改性材料，该材料使用食品级增塑剂，可用于制备食品柜门的密封材料，具有较好的弹性，可代替价格高的橡胶材料。
本发明提供的聚氯乙烯改性材料，包括聚氯乙烯和以聚氯乙烯为基准计算的含量如下的组分：
增塑剂                      5～150质量％，
有机锡化合物                0.5～15质量％，
环氧化合物                  1～20质量％，
C18～C20的脂肪酸            0.01～1.0质量％，
石蜡或氯化石蜡              0.01～1.0质量％，
其中所述的增塑剂选自环氧化合物、柠檬酸酯或烷基磺酸苯酯。
本发明在聚氯乙烯中使用无毒的食品级增塑剂，配以适当的稳定剂和润滑剂，制得改性的聚氯乙烯材料，该材料具有良好的弹性、耐低温冲击、耐老化和耐油性能，且安全环保，可满足食品柜门，如冰箱(柜)门所用密封条的性能要求。
具体实施方式
本发明在聚氯乙烯中加入安全无毒的增塑剂，并用有机锡化合物和环氧化合物为稳定剂，以脂肪酸和石蜡或氯化石蜡为挤出造粒的润滑剂，使上述组分充分混合制成基料，再将基料用挤出机造粒成型。该粒料适用于制备食品柜门的密封条。本发明提供的改性聚氯乙烯材料具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，并具有较好的抗低温性能和耐老化性能。
所述聚氯乙烯改性材料的各改性组分的含量均以聚氯乙烯为基准进行计算，各改性组分优选的含量如下：
增塑剂                          20～100质量％，
有机锡化合物                    0.5～5质量％，
环氧化合物                      1～10质量％，
C18～C20的脂肪酸                0.01～0.5质量％，
石蜡或氯化石蜡                  0.01～0.5质量％。
为降低改性材料的成本，所述的改性材料还含有10～50质量％的填充剂，所述的填充剂优选碳酸钙。
本发明所述的聚氯乙烯的聚合度优选800～4000，更优选2000～3000。
所述的增塑剂优选柠檬酸酯，更优选乙酰基柠檬酸酯，所述的乙酰基柠檬酸酯优选乙酰基柠檬酸三丁酯。所述增塑剂中的烷基磺酸苯酯的烷基优选C8～C10的烷基，作为增塑剂的环氧化合物优选环氧大豆油。
本发明使用两种稳定剂，一种为有机锡化合物，另一种为环氧化合物。所述的有机锡化合物优选硫醇烷基锡，其中的烷基优选C1～C4的烷基，更优选甲基或乙基。所述的环氧化合物优选环氧大豆油。
为使基料便于挤出造粒，本发明使用两种润滑剂，一种润滑剂选自C18～C20的脂肪酸，优选硬脂酸；另一种润滑剂选自石蜡或氯化石蜡。所述的石蜡为C22～C26的烷烃，氯化石蜡是石蜡经氯化后的产物，本发明使用的氯化石蜡的含氯量为30～60质量％，优选40～50质量％。
本发明提供的改性材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氯乙烯、有机锡化合物、环氧化合物、C18～C20的脂肪酸和石蜡或氯化石蜡放入搅拌器中混合，并在搅拌过程中加入增塑剂，制成基料，
(2)将基料在挤出机上挤出造粒，挤出机各区温度为150～200℃。
上述方法(1)步是制备改性聚氯乙烯基料，所述的各组分的混合搅拌温度为30～100℃、优选30～50℃；搅拌时间为5～20分钟、10～15分钟。搅拌器转速为50～300转/分、优选100～200转/分。
在进行组分混合时，除增塑剂以外的其它组分可以同时加入搅拌器，也可以顺序加入，优选同时加入；然后将增塑剂在其它组分混合后加入搅拌器。增塑剂可以一次全部加入，也可分多次加入，优选分三次加入。加入增塑剂之前的搅拌温度优选30～50℃，加入增塑剂之后的搅拌温度优选60～90℃。
所述方法(2)步是将改性聚氯乙烯基料进行挤出造粒成型，以便于储存和运输。挤出造粒可以在单螺杆挤出机中进行，也可以在双螺杆挤出机中进行，优选采用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出造粒时，挤出机各区温度优选控制为160～180℃。挤出机的螺杆转速为20～40转/分，优选20～30转/分。
下面通过实例详细说明本发明，但本发明并不限于此。
实例中制备的改性材料的测试方法如下：
                      实例1
制备本发明所述的改性材料并测试其性能。
(1)制备改性聚氯乙烯基料
将聚合度为2500的聚氯乙烯(生产厂中石化齐鲁分公司，牌号QL2500)、硬脂酸(江苏双马化工公司生产)、含氯量42质量％的氯化石蜡(广州市伟业化工原料有限公司生产)、碳酸钙、硫醇甲基锡和环氧大豆油(江苏常熟第一塑料厂生产)同时放入高速搅拌器中混合，在40℃、搅拌转速为120～150转/分的条件下搅拌12分钟。然后分三次加入乙酰柠檬酸三正丁酯，每次加量为乙酰柠檬酸三正丁酯总加量的33％，每次加入乙酰柠檬酸三正丁酯后的搅拌转速为120～150转/分，搅拌时间为15分钟，搅拌温度70℃，最后得到改性聚氯乙烯基料，其各组分投料质量份数见表1。
(2)挤出造粒
将(1)步制备的改性聚氯乙烯基料在双螺杆挤出机中挤出造粒，控制挤出机各区温度为160～180℃，螺杆转速为20～30转/分，得到改性聚氯乙烯粒料。
将上述粒料，制成冰箱柜(门)密封条标准样并进行性能测试，结果见表2，其中密封条标准样的老化是将试条在100℃±5℃的热风烘箱内放置240小时，残留率是指被测试条在热风老化前后的拉伸性能测试值之比。
                          实例2
按实例1的方法制备改性聚氯乙烯基料、挤出造粒和测试密封条试样的性能，不同的是制备改性聚氯乙烯基料时，加入的乙酰柠檬酸三正丁酯的总量为75份，各组分的加料量见表1，制成的密封条测试结果见表2。
                          实例3
按实例1的方法制备改性聚氯乙烯基料、挤出造粒和测试密封条试样的性能，不同的是制备改性聚氯乙烯基料时，加入的乙酰柠檬酸三正丁酯的总量为65份，各组分的加料量见表1，制成的密封条测试结果见表2。
                          实例4
按实例1的方法制备改性聚氯乙烯基料、挤出造粒和测试密封条试样的性能，不同的是制备改性聚氯乙烯基料时，加入的碳酸钙为15份，各组分的加料量见表1，制成的密封条测试结果见表2。
                         对比例
将目前市场上销售较好的某一企业的冰箱(柜)门密封条的测试标准列于表2。
表1
Figure S2008101028282D00051
表2
Figure S2008101028282D00052

Claims (12)

1.一种聚氯乙烯改性材料，包括聚氯乙烯和以聚氯乙烯为基准计算的含量如下的组分：
增塑剂                        5～150质量％，
有机锡化合物                  0.5～15质量％，
环氧化合物                    1～20质量％，
C18～C20的脂肪酸              0.01～1.0质量％，
石蜡或氯化石蜡                0.01～1.0质量％，
其中所述的增塑剂选自环氧化合物、柠檬酸酯或烷基磺酸苯酯，有机锡化合物为硫醇甲基锡或硫醇乙基锡，聚氯乙烯的聚合度为2000～3000。
2.按照权利要求1所述的改性材料，其特征在于所述的改性材料包括聚氯乙烯和以聚氯乙烯为基准计算的如下组分：
增塑剂                        20～100质量％，
有机锡化合物                  0.5～5质量％，
环氧化合物                    1～10质量％，
C18～C20的脂肪酸              0.01～0.5质量％，
石蜡或氯化石蜡                0.01～0.5质量％。
3.按照权利要求1或2所述的改性材料，其特征在于所述的改性材料还含有10～50质量％的填充剂。
4.按照权利要求3所述的改性材料，其特征在于所述的填充剂为碳酸钙。
5.按照权利要求1或2所述的改性材料，其特征在于所述的柠檬酸酯为乙酰基柠檬酸酯，烷基磺酸苯酯中的烷基为C8～C10的烷基。
6.按照权利要求5所述的改性材料，其特征在于所述的乙酰基柠檬酸酯为乙酰基柠檬酸三丁酯。
7.按照权利要求1或2所述的改性材料，其特征在于所述的环氧化合物为环氧大豆油，C18～C20的脂肪酸为硬脂酸。
8.按照权利要求1或2所述的改性材料，其特征在于所述的石蜡为C22～C26的烷烃，氯化石蜡的含氯量为30～60质量％。
9.一种权利要求1所述改性材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚氯乙烯、有机锡化合物、环氧化合物、C18～C20的脂肪酸和石蜡或氯化石蜡放入搅拌器中混合，并在搅拌过程中加入增塑剂，制成基料，
(2)将基料在挤出机上挤出造粒，挤出机各区温度为150～200℃。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于(1)步中所述的搅拌器转速为100～200转/分，搅拌时间为5～20分钟。
11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于(1)步中加入增塑剂之前的搅拌温度为30～50℃，加入增塑剂之后的搅拌温度为60～90℃。
12.按照权利要求9所述的方法，其特征在于(2)步所述挤出机的螺杆转速为20～40转/分。
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