CN104098748B - 一种耐热、抗老化塑料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐热、抗老化塑料的制备方法，包括以下步骤：先以重量组分计，将PVC180‑200份，EVA30‑40份，稳定剂10‑20份，润滑剂2‑10份，CPE8‑15份，抗氧剂1‑5份，于混合搅拌机中混合搅拌得到混合物一；再以重量组分计的间二甲苯二异氰酸酯20‑30份，甲基丙烯酸‑2‑羟乙酯15‑26份加入到混合物一中，搅拌反应得到混合物二；然后将以重量组分计的甲基丙烯酸甲酯30‑40份，丙烯酸5‑10份，过氧化辛酸叔丁酯5‑10份和聚丙二醇2000 30‑40份加入到混合物二中，搅拌反应后再升温保持，得到混合物三；最后将混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，得到耐热、抗老化塑料。
Description
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种耐热、抗老化塑料的制备方法。
背景技术
聚氯乙烯，英文简称PVC（Polyvinyl
chloride polymer），是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮－苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶，具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨的特性并具有较好的保暖性和弹性。
目前以PVC为主要组分的改性塑料在性能方面有了很大的提高，但是仍然不能满足更高的要求，其中其耐热性能不佳，抗老化性能也不能满足日益增长的市场要求，因此需要开发一种耐热性与抗老化性能十分优异的材料来满足应用的需要。
发明内容
本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种耐热、抗老化塑料的制备方法。
本发明是通过以下技术手段实现的：
一种耐热、抗老化塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按照以重量组分计，将PVC180-200份，EVA30-40份，稳定剂10-20份，润滑剂2-10份，CPE8-15份，抗氧剂1-5份，加入到混合搅拌机中，在70-80℃条件下混合搅拌15-30分钟，得到混合物一，出料；
步骤二，将以重量组分计的间二甲苯二异氰酸酯20-30份，甲基丙烯酸-2-羟乙酯15-26份加入到步骤一得到的混合物一中，在100-110℃搅拌反应20-30分钟，得到混合物二；
步骤三，将以重量组分计的甲基丙烯酸甲酯30-40份，丙烯酸5-10份，过氧化辛酸叔丁酯5-10份和聚丙二醇2000 30-40份加入到步骤二得到的混合物二中，在90-100℃条件下搅拌20-30分钟后，再升温至120-130℃继续保持10-20分钟，得到混合物三；
步骤四，将步骤三得到的混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，得到耐热、抗老化塑料。
其中步骤一中稳定剂为硬脂酸钙。
步骤一中润滑剂为微晶石蜡或硬脂酸镁。
步骤一中抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076。
步骤二中反应在氮气的氛围中进行。
步骤二中搅拌反应的搅拌速度为70-80转/分钟。
步骤三中搅拌的速度为90-100转/分钟。
步骤四中挤出条件为熔融温度230-250℃，熔融压力0.8-1.5MPa，螺杆转速200-230转/分钟，螺杆长径比40-50。
本发明提供的耐热、抗老化塑料具有良好的耐热以及抗老化性能，同时由于加入了间二甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸-2-羟乙酯进行反应，从而极大提高了产品的耐热性；加入了聚丙二醇2000和甲基丙烯酸甲酯进行反应极大提高了产品的机械性能，使得本发明提供的耐热、抗老化塑料可以应用于更高要求的领域中。
具体实施方式：
实施例1
一种耐热、抗老化塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按照以重量组分计，将PVC180份，EVA30份，硬脂酸钙10份，微晶石蜡2份，CPE8份，抗氧剂1010 1-5份，加入到混合搅拌机中，在70℃条件下混合搅拌15分钟，得到混合物一，出料；
步骤二，将以重量组分计的间二甲苯二异氰酸酯20份，甲基丙烯酸-2-羟乙酯15份加入到步骤一得到的混合物一中，在100℃搅拌反应20分钟，搅拌速度为70转/分钟，得到混合物二；
步骤三，将以重量组分计的甲基丙烯酸甲酯30份，丙烯酸5份，过氧化辛酸叔丁酯5份和聚丙二醇2000 30份加入到步骤二得到的混合物二中，在90℃条件下搅拌20分钟，其中搅拌速度为90转/分钟，然后再升温至120℃继续保持10分钟，得到混合物三；
步骤四，将步骤三得到的混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为熔融温度230℃，熔融压力0.8MPa，螺杆转速200转/分钟，螺杆长径比40，得到耐热、抗老化塑料。
实施例2
一种耐热、抗老化塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按照以重量组分计，将PVC186份，EVA33份，硬脂酸钙16份，硬脂酸镁6份，CPE10份，抗氧剂1076 3份，加入到混合搅拌机中，在72℃条件下混合搅拌20分钟，得到混合物一，出料；
步骤二，将以重量组分计的间二甲苯二异氰酸酯25份，甲基丙烯酸-2-羟乙酯18份加入到步骤一得到的混合物一中，在105℃搅拌反应25分钟，搅拌速度为80转/分钟，得到混合物二；
步骤三，将以重量组分计的甲基丙烯酸甲酯34份，丙烯酸6份，过氧化辛酸叔丁酯6份和聚丙二醇2000 32份加入到步骤二得到的混合物二中，在95℃条件下搅拌23分钟，其中搅拌速度为95转/分钟，然后再升温至125℃继续保持13分钟，得到混合物三；
步骤四，将步骤三得到的混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为熔融温度236℃，熔融压力1MPa，螺杆转速216转/分钟，螺杆长径比42，得到耐热、抗老化塑料。
实施例3
一种耐热、抗老化塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按照以重量组分计，将PVC196份，EVA37份，硬脂酸钙16份，硬脂酸镁8份，CPE12份，抗氧剂1076 4份，加入到混合搅拌机中，在80℃条件下混合搅拌25分钟，得到混合物一，出料；
步骤二，将以重量组分计的间二甲苯二异氰酸酯26份，甲基丙烯酸-2-羟乙酯22份加入到步骤一得到的混合物一中，在108℃搅拌反应25分钟，搅拌速度为75转/分钟，得到混合物二；
步骤三，将以重量组分计的甲基丙烯酸甲酯32份，丙烯酸10份，过氧化辛酸叔丁酯10份和聚丙二醇2000 36份加入到步骤二得到的混合物二中，在100℃条件下搅拌28分钟，其中搅拌速度为95转/分钟，然后再升温至125℃继续保持18分钟，得到混合物三；
步骤四，将步骤三得到的混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为熔融温度243℃，熔融压力1.2MPa，螺杆转速225转/分钟，螺杆长径比46，得到耐热、抗老化塑料。
实施例4
一种耐热、抗老化塑料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按照以重量组分计，将PVC
200份，EVA 40份，硬脂酸钙20份，微晶石蜡10份，CPE15份，抗氧剂1076 5份，加入到混合搅拌机中，在80℃条件下混合搅拌30分钟，得到混合物一，出料；
步骤二，将以重量组分计的间二甲苯二异氰酸酯30份，甲基丙烯酸-2-羟乙酯26份加入到步骤一得到的混合物一中，在10℃搅拌反应30分钟，搅拌速度为80转/分钟，得到混合物二；
步骤三，将以重量组分计的甲基丙烯酸甲酯40份，丙烯酸10份，过氧化辛酸叔丁酯10份和聚丙二醇2000 40份加入到步骤二得到的混合物二中，在100℃条件下搅拌30分钟，其中搅拌速度为100转/分钟，然后再升温至130℃继续保持20分钟，得到混合物三；
步骤四，将步骤三得到的混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为熔融温度250℃，熔融压力1.5MPa，螺杆转速230转/分钟，螺杆长径比50，得到耐热、抗老化塑料。
对比例1
按照实施例3的方法制备塑料材料，其中不进行添加间二甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸-2-羟乙酯的反应，步骤如下：
步骤一，按照以重量组分计，将PVC196份，EVA37份，硬脂酸钙16份，硬脂酸镁8份，CPE12份，抗氧剂1076 4份，加入到混合搅拌机中，在80℃条件下混合搅拌25分钟，得到混合物一，出料；
步骤二，将以重量组分计的甲基丙烯酸甲酯32份，丙烯酸10份，过氧化辛酸叔丁酯10份和聚丙二醇2000 36份加入到步骤一得到的混合物一中，在100℃条件下搅拌28分钟，其中搅拌速度为95转/分钟，然后再升温至125℃继续保持18分钟，得到混合物二；
步骤三，将步骤二得到的混合物二于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为熔融温度243℃，熔融压力1.2MPa，螺杆转速225转/分钟，螺杆长径比46，得到耐热、抗老化塑料。
对比例2
按照实施例3的方法制备塑料材料，其中不进行添加聚丙二醇2000和甲基丙烯酸甲酯，步骤如下：
步骤一，按照以重量组分计，将PVC196份，EVA37份，硬脂酸钙16份，硬脂酸镁8份，CPE12份，抗氧剂1076 4份，加入到混合搅拌机中，在80℃条件下混合搅拌25分钟，得到混合物一，出料；
步骤二，将以重量组分计的间二甲苯二异氰酸酯26份，甲基丙烯酸-2-羟乙酯22份加入到步骤一得到的混合物一中，在108℃搅拌反应25分钟，搅拌速度为75转/分钟，得到混合物二；
步骤三，将以重量组分计的丙烯酸10份和过氧化辛酸叔丁酯10份加入到步骤二得到的混合物二中，在100℃条件下搅拌28分钟，其中搅拌速度为95转/分钟，然后再升温至125℃继续保持18分钟，得到混合物三；
步骤四，将步骤三得到的混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，挤出条件为熔融温度243℃，熔融压力1.2MPa，螺杆转速225转/分钟，螺杆长径比46，得到耐热、抗老化塑料。
对以上实施例与对比例进行性能测试，在人工加速老化前进行性能测试结果如下：
| 项目 | 热变形温度/℃ | 拉伸强度/MPa | 冲击强度/KJ/m2 | 弯曲强度/MPa | 弯曲模量/MPa |
| 实施例1 | 324 | 56 | 21 | 78 | 2925 |
| 实施例2 | 338 | 58 | 21 | 82 | 3153 |
| 实施例3 | 352 | 65 | 26 | 88 | 3186 |
| 实施例4 | 342 | 61 | 23 | 83 | 3072 |
| 对比例1 | 203 | 63 | 22 | 85 | 3095 |
| 对比例2 | 344 | 38 | 14 | 53 | 2203 |
从以上试验结果可以看出，实施例制备得到的耐热、抗老化塑料具有很好的耐热性与常规机械性能，而对比例1由于没有进行添加间二甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸-2-羟乙酯的反应导致了热变形温度的极大降低，由此可见添加间二甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸-2-羟乙酯的反应对本发明提高热变形温度具有明显的效果，其可能由于二者参与的反应使得产品的分子结构更加致密，耐热性变强；对比例2由于没有添加聚丙二醇2000和甲基丙烯酸甲酯，导致机械性能的下降，可能由于二者参与反应可以增强产品的韧度。
在人工加速老化后对以上实施例及对比例得到的产品进行性能测试，其中老化条件为（90℃，500h），结果如下：
| 项目 | 热变形温度/℃ | 拉伸强度/MPa | 冲击强度/KJ/m2 | 拉伸强度保持率/% | 冲击强度保持率/% | 老化前后质量变化率/% |
| 实施例1 | 305 | 49 | 17 | 87.5 | 81.0 | 1.02 |
| 实施例2 | 322 | 50 | 18 | 86.2 | 85.7 | 0.89 |
| 实施例3 | 336 | 58 | 22 | 89.2 | 84.6 | 0.82 |
| 实施例4 | 323 | 52 | 20 | 85.2 | 86.9 | 0.92 |
| 对比例1 | 162 | 50 | 18 | 79.4 | 81.8 | 2.23 |
| 对比例2 | 317 | 27 | 10 | 71.1 | 71.4 | 2.57 |
从以上试验结果可以看出，在人工加速老化以后，实施例与对比例中的各项性能均有了一定下降，但是实施例中的性能仍能保持80%以上，而对比例1与对比例2性能下降较为明显，同时老化前后质量变化实施例中非常小，而对比例中变化较大。
综上所述可以看出，本发明提供的耐热、抗老化塑料具有优良的性能，可以应用于高要求的领域，同时由以上可以看出，本发明的实施例3为最优实施例。
Claims (8)
1.一种耐热、抗老化塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，按照以重量组分计，将PVC180-200份，EVA30-40份，稳定剂10-20份，润滑剂2-10份，CPE8-15份，抗氧剂1-5份，加入到混合搅拌机中，在70-80℃条件下混合搅拌15-30分钟，得到混合物一，出料；
步骤二，将以重量组分计的间苯二亚甲基二异氰酸酯20-30份，甲基丙烯酸-2-羟乙酯15-26份加入到步骤一得到的混合物一中，在100-110℃搅拌反应20-30分钟，得到混合物二；
步骤三，将以重量组分计的甲基丙烯酸甲酯30-40份，丙烯酸5-10份，过氧化辛酸叔丁酯5-10份和聚丙二醇2000 30-40份加入到步骤二得到的混合物二中，在90-100℃条件下搅拌20-30分钟后，再升温至120-130℃继续保持10-20分钟，得到混合物三；
步骤四，将步骤三得到的混合物三于双螺杆挤出机中进行挤出，得到耐热、抗老化塑料。
2.根据权利要求1所述的耐热、抗老化塑料的制备方法，其特征在于，步骤一中稳定剂为硬脂酸钙。
3.根据权利要求1所述的耐热、抗老化塑料的制备方法，其特征在于，步骤一中润滑剂为微晶石蜡或硬脂酸镁。
4.根据权利要求1所述的耐热、抗老化塑料的制备方法，其特征在于，步骤一中抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076。
5.根据权利要求1所述的耐热、抗老化塑料的制备方法，其特征在于，步骤二中反应在氮气的氛围中进行。
6.根据权利要求1所述的耐热、抗老化塑料的制备方法，其特征在于，步骤二中搅拌反应的搅拌速度为70-80转/分钟。
7.根据权利要求1所述的耐热、抗老化塑料的制备方法，其特征在于，步骤三中搅拌的速度为90-100转/分钟。
8.根据权利要求1所述的耐热、抗老化塑料的制备方法，其特征在于，步骤四中挤出条件为熔融温度230-250℃，熔融压力0.8-1.5MPa，螺杆转速200-230转/分钟，螺杆长径比40-50。
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