CN102532754A - 交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交联型聚氯乙烯轻质材料及其制备方法。该发泡塑料按重量计，由聚氯乙烯100份、热塑性聚氨酯1～20份、发泡剂1～20份、助发泡剂1～10份、成核剂1～5份、交联剂0.1～2.0份、增塑剂1～30份、稳定剂1～10份组成；并通过预塑化，熔融塑炼，化学交联及化学发泡而制得。该发泡塑料表观密度为25～100kg/m³，材料厚度为1～8mm，弯曲强度5～20MPa，拉伸强度15～25MPa，冲击强度5～10KJ/M²。本发明提供的可微交联的泡沫塑料泡孔均匀可控、发泡倍率高、尺寸稳定性好，具有优异的物理性能、力学强度，适合做大型发泡制品。

Description

交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种交联型聚氯乙烯轻质材料，其具有优异的物理性能、力学强度和实用性；本发明还涉及一种交联技术制备聚氯乙烯/热塑性聚氨酯泡沫塑料的方法，属于高分子聚合物加工领域。

背景技术

聚合物发泡材料是指以聚合物为基础而其内部具有无数气泡的微孔材料，也可视为以气体为填料的复合材料。

泡沫塑料作为塑料的一个种类，由塑料和均匀分散的气体组成，因此具有以下的特性。密度低，泡沫塑料中有大量气泡存在，其密度约为10-500kg/m³，为非发泡塑料制品的几分之一至几十分之一。隔热性能优良，由于泡沫塑料中有大量的泡孔，泡孔内气体的热导率比塑料低很多，所以泡沫塑料的热导率很低。隔音效果好，泡沫塑料隔音效果是通过吸收声波能量，使声波不能反射传递而达到的。比强度高，由于泡沫塑料密度低，比强度自然要比非发泡制品高，泡沫塑料的机械强度随发泡倍数的增加而下降，一般以微孔或小孔泡沫塑料强度高。

硬质聚氯乙烯(RPVC)发泡板材是一种新型材料，广泛用于建材、广告等行业。它质轻、难燃、防水、防腐、绝缘，并且具有良好的隔音、隔热性能。不仅可以像木材一样进行切割、锯、钉、铣、刨加工，而且可以进行焊接、黏接、丝网印刷、电镀、烫印等深加工。在力图保护森林资源，环保意识越来越强的今天，开发硬质聚氯乙烯发泡材料意义重大。但其硬制品抗冲击性能差，易脆裂，同时增塑剂易迁移，使材料的性能下降。所以对PVC材料的增韧一直是开发PVC材料的主要方向。

热塑性聚氨酯(TPU)是一种新型的热塑性弹性体，可用作PVC的增韧剂，具有极好的耐腐蚀性、耐油性、耐寒性及高的拉伸强度和伸长率。同时在增韧PVC材料的同时，还可改善其加工流动性，起到增塑作用。所以PVC/TPU合金极大地提高了PVC材料的性能与应用范围，国外各大公司竞相研制，并已有多项专利问世。日本在这方面更有长足进展，已实现工业化，并推出多种牌号的产品。我国PVC/TPU合金材料的研究刚刚起步，因此有必要对TPU改性PVC共混材料进行深入的研究。

对于聚烯烃类聚合物，一般需要使熔融树脂在发泡之前做适当的交联处理，由线型结构转变成体型网状结构，从而调整树脂的粘弹性，以适应发泡要求。另一方面，通过交联发泡工艺还可提高泡沫塑料的耐热性和力学性能。聚氯乙烯泡沫材料是泡沫塑料中重要的品种之一。对PVC进行交联改性是一种提高PVC泡沫材料的耐热性、耐溶剂性、抗压缩变形及生产工艺等性能的重要途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料，其具有优异的物理性能、力学强度和实用性。

一种交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料，其特征在于，所述材料配方包括如下组分，以重量份数计：

其中，所述的热塑性聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯，

所述的聚氯乙烯其聚合度为1135-981，K值68-66，粘度118-107ml/g，

所述的交联剂为过氧化二苯甲酰(BPO)、二枯基过氧化物(DCP)、叔丁基枯基过氧化物和三聚氰酸三烯丙酯(TAIC)中的至少一种，

所述的发泡剂为碳酸氢钠(NaHCO₃)、偶氮二甲酰胺(AC)、二亚硝基五亚甲基四胺(DPT，俗称发泡剂H)、偶氮二甲酸二异丙酯(DIPA)、和4，4’-氧代双苯磺酰肼(OBSH)的至少一种，

所述的助发泡剂为氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸钡的至少一种，

所述的成核剂为氧化钙、白炭黑、滑石粉和碳酸钙的至少一种，

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的至少一种，

所述的稳定剂为三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO₄·H₂O)、二盐基亚磷酸铅(2PbO·PbHPO₃·H₂O)、硬脂酸锌和硬脂酸钡的至少一种。

本发明的另一个目的是提供一种交联技术制备聚氯乙烯/热塑性聚氨酯泡沫塑料的方法。其特点是用交联剂对聚氯乙烯材料进行交联，制得的泡沫塑料具有较高的发泡倍率，且具有较好的力学性能。

一种交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1).聚氯乙烯的预塑化：

按照上述材料配方将各组分按比例准确称量，将聚氯乙烯、发泡剂、助发泡剂、成核剂、交联剂、增塑剂、稳定剂混合后放入90～130℃干燥箱或油浴锅内进行预塑化，每3～10分钟搅拌一次，增塑剂完全被聚氯乙烯树脂吸收后，冷却、备用；

2).聚氯乙烯/热塑性聚氨酯板材的制备：

在步骤1)制备的混合物中加入热塑性聚氨酯，于双辊开练机或者密炼机中进行熔融塑炼，塑炼温度为80～140℃，时间为5～20分钟，得到混合材料，对所得混合料采用热压机模压成板材，模压温度为100～150℃；

3).聚氯乙烯/热塑性聚氨酯板材的交联：

空气中，交联剂活化温度下，使聚氯乙烯/热塑性聚氨酯板材进行交联，交联温度为120～160℃，交联时间为5～15分钟；

4).交联聚氯乙烯/热塑性聚氨酯板材的发泡：

在油浴、热压机或是高温烘箱中进行发泡，温度为170～220℃，发泡时间为5～15分钟，制得交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料。

本发明的发泡塑料表观密度为25～100kg/m³，材料厚度为1～8mm，弯曲强度5～20MPa，拉伸强度15～25MPa，冲击强度5～10KJ/M²。本发明提供的可微交联的泡沫塑料泡孔均匀可控、发泡倍率高、尺寸稳定性好，具有优异的物理性能、力学强度，适合做大型发泡制品。

附图说明

图1交联型聚氯乙烯轻质材料的微观结构

具体实施方式

本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明，但所述实施例仅用于本发明，而不是限制本发明。

实施例1

按比例将各组分称量，制备交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料。

预塑化：将PVC 100g、过氧化二苯甲酰0.5g、偶氮二甲酰胺2.0g、氧化锌1.0g、邻苯二甲酸二辛酯4g和氧化钙1.0g，混合后放入100℃干燥箱或油浴锅内进行预塑化，每5分钟搅拌一次，增塑剂完全被聚氯乙烯树脂吸收后，冷却、备用；

板材制备：在预塑化的PVC中加入TPU 4g，于双辊开炼机上熔融塑炼，塑炼温度为130℃，时间10分钟；在热压机模压成型为板材，模压温度为130℃。

交联：于热压机上150℃下进行交联3分钟。

发泡：在热压机上200℃发泡，发泡时间为1分钟，制得交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料。其性能见表1。

实施例2

按比例将各组分称量，制备交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料。

预塑化：将PVC 100g、二枯基过氧化物1.0g、偶氮二甲酰胺8.0g、二亚硝基五亚甲基四胺3.0g、硬脂酸锌3.0g、邻苯二甲酸二辛酯8g和白炭黑5.0g，混合后放入100℃干燥箱或油浴锅内进行预塑化，每3分钟搅拌一次，增塑剂完全被聚氯乙烯树脂吸收后，冷却、备用；

板材制备：在预塑化的PVC中加入TPU 8g，于在双辊开炼机上熔融塑炼，塑炼温度为120℃，时间12分钟。热压机模压成型为板材，模压温度为140℃。

交联：在热压机上160℃下进行交联10分钟。

发泡：在热压机上210℃发泡，发泡时间为3分钟，制得交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料。其性能见表1。

实施例3

按比例将各组分称量，制备交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料。

预塑化：将PVC 100g、三聚氰酸三烯丙酯2.0g、碳酸氢钠5.0g、偶氮二甲酰胺5.0g、硬脂酸铅10g、邻苯二甲酸二丁酯12g和碳酸钙2.0g，混合后放入110℃干燥箱或油浴锅内进行预塑化，每3分钟搅拌一次，增塑剂完全被聚氯乙烯树脂吸收后，冷却、备用；

板材制备：在预塑化的PVC中加入TPU 12g、在密炼机中进行熔融混炼，塑炼温度为110℃，时间15分钟。在热压机模压成型为板材，模压温度为100℃。

交联：在热压机上160℃下，交联5分钟。

发泡：在油浴中，180℃下进行发泡，发泡时间为20分钟，制得交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料。其性能见表1。

实施例4

按比例将各组分称量，制备交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料。

预塑化：将PVC 100g、叔丁基枯基过氧化物1.5g、偶氮二甲酸二异丙酯5g、氧化锌1.0g、硬脂酸钡2.0g、邻苯二甲酸二丁酯16g和滑石粉3.0g，混合后放入110℃干燥箱或油浴锅内进行预塑化，每10分钟搅拌一次，增塑剂完全被聚氯乙烯树脂吸收后，冷却、备用；

板材制备：在预塑化的PVC中加入TPU 16g，在密炼机中熔融混炼，塑炼温度为100℃，时间10分钟。然后在热压机模压成型为板材，模压温度为120℃。

交联：在热压机上150℃下进行交联8分钟。

发泡：在高温烘箱中，190℃下进行发泡，发泡时间为15分钟，制得交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料。其性能见表1。

有本发明所制得的泡沫塑料表面光滑，色泽洁白，泡孔均匀且为闭孔结构，具有良好的综合性能(见表1)。

表1交联型聚氯乙烯轻质材料的性能

从图中可以看出，通过实施例的工序能够生产出密度在0.4-0.8g/cm³的交联型聚氯乙烯轻质材料，并且由于聚氨酯和交联剂的引入，能够保持材料一定的力学性能，其综合性能良好。

Claims (2)

1.一种交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料，其特征在于，所述材料配方包括如下组分，以重量份数计：

其中，所述的热塑性聚氨酯为聚酯型热塑性聚氨酯，

所述的聚氯乙烯其聚合度为1135-981，K值68-66，粘度118-107ml/g，

所述的交联剂为过氧化二苯甲酰、二枯基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物和三聚氰酸三烯丙酯中的至少一种，

所述的发泡剂为碳酸氢钠、偶氮二甲酰胺、二亚硝基五亚甲基四胺，俗称发泡剂、偶氮二甲酸二异丙酯、和4，4’-氧代双苯磺酰肼的至少一种，

所述的助发泡剂为氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸钡的至少一种，

所述的成核剂为氧化钙、白炭黑、滑石粉和碳酸钙的至少一种，

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯的至少一种，

所述的稳定剂为三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、硬脂酸锌和硬脂酸钡的至少一种。

2.如权利要求1所述的交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1).聚氯乙烯的预塑化：

按照上述材料配方将各组分按比例准确称量，将聚氯乙烯、发泡剂、助发泡剂、成核剂、交联剂、增塑剂、稳定剂混合后放入90～130℃干燥箱或油浴锅内进行预塑化，每3～10分钟搅拌一次，增塑剂完全被聚氯乙烯树脂吸收后，冷却、备用；

2).聚氯乙烯/热塑性聚氨酯板材的制备：

在步骤1)制备的混合物中加入热塑性聚氨酯，于双辊开练机或者密炼机中进行熔融塑炼，塑炼温度为80～140℃，时间为5～20分钟，得到混合材料，对所得混合料采用热压机模压成板材，模压温度为100～150℃；

3).聚氯乙烯/热塑性聚氨酯板材的交联：

空气中，交联剂活化温度下，使聚氯乙烯/热塑性聚氨酯板材进行交联，交联温度为120～160℃，交联时间为5～15分钟；

4).交联聚氯乙烯/热塑性聚氨酯板材的发泡：

在油浴、热压机或是高温烘箱中进行发泡，温度为170～220℃，发泡时间为5～15分钟，制得交联型聚氯乙烯/热塑性聚氨酯轻质发泡材料。

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