CN104672716A - 一种新型pvc/cpvc鞋底复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，以重量份计，包括以下组分：PVC 30-60份，CPVC 10-15份，纳米CaCO3 5-10份，纳米SiO2 2-8份，防老剂1-2份，HALS 1-3份，HT-510 2-5份。本发明还公开了该新型PVC/CPVC鞋底复合材料的制备方法。本发明提供的新型PVC/CPVC鞋底复合材料，强度好，耐磨、耐热性好，具有优异的抗冲击性，弹性大，柔韧性好，且制备工艺简单，设备易养护，反应条件易于控制，成本低。

Description

一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及塑料技术领域，具体的涉及一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料。
背景技术：
PVC是世界上用量最大的五大合成树脂之一，是由氯乙烯单体经自由基聚合反应生成的热塑性线性聚合物。PVC材料具有强度高、价格低廉、耐化学腐蚀性好，电绝缘性好和难以燃烧等优点，广泛用于工程建筑、食品包装、电气以及制鞋业。PVC用于制作鞋底时，聚氯乙烯具有较高的机械强度、良好的耐酸碱性能、介电性能及绝缘性能。与一般橡胶相比,它还具有较好的耐磨性能及阻燃性能。但是由于PVC是一个极性非结晶性高聚物，分子之间有较强的作用力，是一个坚而脆的材料，抗冲击强度较低，耐热、光的稳定性较差。
CPVC树脂由聚氯乙烯(PVC)树脂氯化改性制得，是一种新型工程塑料，PVC树脂经过氯化后，分子键的不规则性增加，极性增加，使树脂的溶解性增大，化学稳定性增加，从而提高了材料的耐热性、耐酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀。提高了数值的热变形温度的机械性能，因此，CPVC是一种应用前景广阔的新型工程塑料。
纳米材料是最近新兴起来的一类材料，广泛应用于各个行业，比如化工、农业、生物医用等行业。纳米粒子的存在容易产生应力集中效应，从而使得聚合物基体屈服，可以吸收大量的变形力，从而达到增韧的效果，无机纳米粒子的存在，可以阻碍裂纹的扩展或钝化，从而终止裂纹。纳米粒子与微米级粒子相比，表面的物理和化学缺陷比较多，与高分子链比较容易发生物理、化学反应，从而更好的与基体接触，当高分子材料受到强烈冲击时，能产生更多的微开裂，吸收更多的冲击能，从而提高高分子的抗冲击性能。
但是由于纳米颗粒的非金属粉体的表面积是微米级粉体的几十倍及百倍以上，并且具有较高的生物活性，因此，纳米粒子聚集体内表现出极强的吸引力，纳米粒子之间及容易团聚，从而失去其特有的性能，因此需要对纳米粒子进行改性以提高其分散性。纳米粒子的分散性是一个难题，其受到很多因素的影响。表面分散剂的选择及其浓度都会影响到纳米粒子的聚集。
中国专利(201310250660.1)公开了一种PVC鞋底发泡材料，其通过AC发泡剂，使PVC体积增大，密度变小，从而提高其抗冲击性。中国专利(201310055940.6)公开了一种PVC发泡鞋底，通过添加AC发泡剂，并改变制备工艺，采用二次发泡，来增加PVC体积，降低其密度，从而提高其抗冲击性。此方法，虽然能改善PVC的抗冲击性，但是工艺条件不容易控制，发泡容易不均匀，而且成本比较高。
发明内容：
本发明的目的是提供一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，强度好，耐磨、耐热性好，具有优异的抗冲击性，弹性大，柔韧性好，且制备工艺简单，设备易养护，反应条件易于控制，成本低。
本发明的另一个目的是提供该鞋底复合材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，以重量份计，包括以下组分：
作为上述技术方案的优选，一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，以重量份计，包括以下组分：
作为上述技术方案的优选，所述PVC，其密度为1.22g/cm3，聚合度为600。
作为上述技术方案的优选，所述CPVC的氯含量为60-70％。
作为上述技术方案的优选，所述纳米CaCO3的粒径为50-80nm，所述纳米SiO2的粒径为30-50nm。
作为上述技术方案的优选，所述防老剂为CTU，其主要成分为硫脲类衍生物。
作为上述技术方案的优选，所述HALS为受阻胺光稳定剂，其主要成分为2,4-二羟基二苯甲酮119和2,4-二羟基二苯甲酮2020的混合物，二者体积比为1:1.5。
作为上述技术方案的优选，所述HT-510为丙烯系列亚胺基共聚物，其聚合度为800-1000。
一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PVC、CPVC、防老剂、HALS、HT-510加入到高速混合机中，搅拌20-30min，得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料转移至炼胶机中，继续加入纳米碳酸钙、纳米氧化硅，在140-150℃下密炼3-5次，辊距为0.5mm，密炼完成后放大辊距出片，并裁剪成30×50mm片材，得到新型PVC/CPVC鞋底复合材料。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明通过纳米碳酸钙和纳米氧化硅对PVC/CPVC材料进行增韧处理，处理前纳米粒子首先通过表面分散剂物理包裹，一方面，表面分散剂的存在使得纳米粒子实现更好的分散，从而更好的服务于高分子材料的抗冲击性；另一方面，表面分散剂在纳米粒子表面周围具有良好的界面结合，是有一定厚度的柔性界面相，在PVC/CPVC受到外来作用力时，既能引发银纹，终止裂纹扩张，还可以在一定形态结构下，引发基体剪切屈服，从而耗散大量的冲击能；
本发明采用HALS作为光稳定剂，与氧化锌稳定剂相比，其与高分子具有更好的相容性，且具有碱性低，无毒等优点，可以有效提高PVC/CPVC复合材料的耐热性、光稳定性；
本发明提供的PVC/CPVC鞋底复合材料强度好，耐磨、耐热性好，具有优异的抗冲击性，弹性大，柔韧性好，且制备工艺简单，设备易养护，反应条件易于控制，成本低。
具体实施方式：
为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，以重量份计，包括以下组分：
PVC 30份，CPVC 10份，纳米CaCO3 5份，
纳米SiO2 2份，防老剂 1份，HALS 1份，
HT-510 2份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将30份PVC、10份CPVC、1份防老剂、1份HALS、2份HT-510加入到高速混合机中，搅拌20min，得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料转移至22时炼胶机中，继续加入5份纳米碳酸钙、2份纳米氧化硅，在140℃下密炼3次，辊距为0.5mm，密炼完成后放大辊距出片，并裁剪成30×50mm片材，得到新型PVC/CPVC鞋底复合材料。
实施例2
一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，以重量份计，包括以下组分：
PVC 60份，CPVC 15份，纳米CaCO3 10份，
纳米SiO2 8份，防老剂 2份，HALS 3份，
HT-510 5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将60份PVC、15份CPVC、2份防老剂、3份HALS、5份HT-510加入到高速混合机中，搅拌30min，得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料转移至22时炼胶机中，继续加入10份纳米碳酸钙、8份纳米氧化硅，在150℃下密炼5次，辊距为0.5mm，密炼完成后放大辊距出片，并裁剪成30×50mm片材，得到新型PVC/CPVC鞋底复合材料。
实施例3
一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，以重量份计，包括以下组分：
PVC 35份，CPVC 11份，纳米CaCO3 6份，
纳米SiO2 3份，防老剂 1份，HALS 2份，
HT-510 3份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将35份PVC、11份CPVC、1份防老剂、2份HALS、3份HT-510加入到高速混合机中，搅拌22min，得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料转移至22时炼胶机中，继续加入6份纳米碳酸钙、3份纳米氧化硅，在144℃下密炼4次，辊距为0.5mm，密炼完成后放大辊距出片，并裁剪成30×50mm片材，得到新型PVC/CPVC鞋底复合材料。
实施例4
一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，以重量份计，包括以下组分：
PVC 40份，CPVC 12份，纳米CaCO3 7份，
纳米SiO2 4份，防老剂 2份，HALS 3份，
HT-510 4份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将40份PVC、12份CPVC、2份防老剂、3份HALS、4份HT-510加入到高速混合机中，搅拌24min，得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料转移至22时炼胶机中，继续加入7份纳米碳酸钙、4份纳米氧化硅，在142℃下密炼5次，辊距为0.5mm，密炼完成后放大辊距出片，并裁剪成30×50mm片材，得到新型PVC/CPVC鞋底复合材料。
实施例5
一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，以重量份计，包括以下组分：
PVC 45份，CPVC 13份，纳米CaCO3 8份，
纳米SiO2 5份，防老剂 1份，HALS 1份，
HT-510 5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将45份PVC、13份CPVC、1份防老剂、1份HALS、5份HT-510加入到高速混合机中，搅拌26min，得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料转移至22时炼胶机中，继续加入8份纳米碳酸钙、5份纳米氧化硅，在146℃下密炼3次，辊距为0.5mm，密炼完成后放大辊距出片，并裁剪成30×50mm片材，得到新型PVC/CPVC鞋底复合材料。
实施例6
一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，以重量份计，包括以下组分：
PVC 55份，CPVC 14份，纳米CaCO3 8份，
纳米SiO2 7份，防老剂 2份，HALS 3份，
HT-510 4份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将55份PVC、14份CPVC、2份防老剂、3份HALS、4份HT-510加入到高速混合机中，搅拌28min，得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料转移至22时炼胶机中，继续加入8份纳米碳酸钙、7份纳米氧化硅，在148℃下密炼5次，辊距为0.5mm，密炼完成后放大辊距出片，并裁剪成30×50mm片材，得到新型PVC/CPVC鞋底复合材料。
下面对于本发明提供的PVC/CPVC鞋底复合材料进行性能测试。
1、抗冲击性能测试
采用Ceast冲击试验机，试样采用双V型缺口，长度a为(50±1)mm，宽度b为(6.0±0.2)mm，厚度c为型材的原厚度，缺口底部半径rN为(0.25±0.55),缺口剩余宽度bN为(3.0±0.1)mm，其中对比例为PVC材料，测试结果如下：
表1
从表1来看，本发明提供的PVC/CPVC鞋底复合材料与PVC材料相比，柔韧性好，具有优异的抗冲击性能。
2、耐热性
用维卡软化温度(B50)来表征，以规定的升温速率匀速升温，在规定负荷下，当面积为1mm2的压针刺入试样为1mm时的温度为维卡软化温度，采用RW--3型维卡软化温度测定仪测定，其中升温速率为12℃/min，规定负荷为50N，测试结果如表2所示，其中对比例为PVC材料。
表2
从表2来看，与PVC材料相比，本发明提供的PVC/CPVC鞋底复合材料具有更高的维卡软化温度，即其耐热性更好。
从以上来看，本发明提供的PVC/CPVC鞋底复合材料强度好，耐磨、耐热性好，具有优异的抗冲击性，弹性大，柔韧性好。

Claims (9)

1.一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
2.如权利要求1所述的一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
3.如权利要求1所述的一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，其特征在于，所述PVC，其密度为1.22g/cm3，聚合度为600。
4.如权利要求1所述的一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，其特征在于，所述CPVC的氯含量为60-70％。
5.如权利要求1所述的一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，其特征在于，所述纳米纳米CaCO3的粒径为50-80nm，所述纳米SiO2的粒径为30-50nm。
6.如权利要求1所述的一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，其特征在于，所述防老剂为CTU，其主要成分为硫脲类衍生物。
7.如权利要求1所述的一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，其特征在于，所述HALS为受阻胺光稳定剂，其主要成分为2,4-二羟基二苯甲酮119和2,4-二羟基二苯甲酮2020的混合物，二者体积比为1:1.5。
8.如权利要求1所述的一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料，其特征在于，所述HT-510为丙烯系列亚胺基共聚物，其聚合度为800-1000。
9.如权利要求1至8任一所述的一种新型PVC/CPVC鞋底复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将PVC、CPVC、防老剂、HALS、HT-510加入到高速混合机中，搅拌20-30min，得到混合料；
(2)将步骤(1)得到的混合料转移至炼胶机中，继续加入纳米碳酸钙、纳米氧化硅，在140-150℃下密炼3-5次，辊距为0.5mm，密炼完成后放大辊距出片，并裁剪成30×50mm片材，得到新型PVC/CPVC鞋底复合材料。
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