CN105585793B - 一种具有表面自洁功能的pvc混合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PVC材料领域的一种具有表面自洁功能的PVC混合物及其制备方法。本发明的一种具有表面自洁功能的PVC混合物，包含有重量份计的以下组分：聚氯乙烯100份、稳定剂0.5～5份、钛白粉4～8份、碳酸钙5～12份、聚乙烯蜡0.3～5份、氯化聚乙烯3～12份、聚丙烯酸酯类加工助剂2～8份、硬脂酸钙1.2～3份、纳米硅橡胶0.2～10份。本申请的PVC混合物能显著提高PVC混合物的表面疏水性能，材料具有较高的疏水效果，能显著提高聚氯乙烯混合物表面的自洁功能。
Description
技术领域
本发明涉及PVC材料领域，更进一步说，涉及一种具有表面自洁功能的PVC混合物及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是的五大通用合成树脂之一，产量仅次于聚乙烯、聚丙烯，居世界第三位，占合成树脂总消费量的约30％。PVC以其高强度、阻燃、耐腐蚀、耐磨、绝缘性好和价格低廉等优点在塑料、建材等领域得到了广泛的应用，如建筑门窗框、管道、外墙挂板等，仅建筑门窗用PVC-U型材，国内年产量就达到400万吨。
自1930年聚氯乙烯材料首先在美国和德国开始应用以来，其工业价值越来越得到重视，尤其是近年来PVC材料在户外制品方面得到了广泛的应用。然而PVC在紫外光作用下，材料发生光氧化反应，导致材料颜色容易发生黄变，材料力学性能劣化。同时，由于环境污染越来越严重，空气中粉尘日益增多，导致户外使用的PVC门窗型材或其它户外制品很容易沾染灰尘，不易清洗。因此，如何让大量塑料型材具有防污、自清洁的能力和延长使用寿命成为非常迫切的课题。为促进PVC材料持续稳定的发展，在研究PVC材料的抗紫外老化的同时，也要考虑PVC材料的自清洁研究。
疏水性植物的结构性质导致了它们的自洁能力,这种能力被人们称之为荷叶效应(lotus effect)，这种效应引起了人们的广泛兴趣。在化学模拟生物体系的研究中，疏水性表面是近年来比较活跃的领域之一。研究疏水性表面对深入认识自然界中具有疏水性植物和设计新的高效纳米薄膜具有重要的作用。同时它在工业生产和人们的日常生活中有着极其广阔的应用前景。例如,它可以用来防雪、防污染、防腐、抗氧化以及防止电流传导和自洁等。接触角是衡量表面疏水性的标准之一。一般说来，如果接触角大于90，称为疏水表面；反之,称为亲水表面。PVC是一种极性材料，由于其结构中含有极性的氯原子，导致其总表面能高，尤其表面能中的非极性部分较低，最终导致该材料表面易亲水。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种具有表面自洁功能的PVC混合物及其制备方法。
本发明的聚氯乙烯产品表面能的非极性部分显著提高，导致表面水接触角显著提高，疏水性增强，达到表面自洁功能。
本发明目的之一是提供一种具有表面自洁功能的PVC混合物，包含有重量份计的以下组分：
聚氯乙烯100份、稳定剂0.5～5份、钛白粉4～8份、碳酸钙5～12份、聚乙烯蜡0.3～5份、氯化聚乙烯(CPE)3～12份、聚丙烯酸酯类加工助剂2～8份、硬脂酸钙1.2～3份、纳米硅橡胶0.2～10份。
其中，稳定剂优选1～3份、钛白粉优选5～6份、碳酸钙优选5～8份、聚乙烯蜡优选0.3～1份、氯化聚乙烯优选3～6份、聚丙烯酸酯类加工助剂优选3～5份、硬脂酸钙优选1.4～2份、纳米硅橡胶优选1.6～3份。
所述聚丙烯酸酯类加工助剂是一种具有核-壳结构的丙烯酸酯类共聚物，可用来改善PVC加工过程的流动性的助剂。
所述稳定剂为有机锡稳定剂、复合铅盐稳定剂、钙锌稳定剂或稀土稳定剂中的至少一种。
所述碳酸钙为包覆型碳酸钙，所述的包覆方法包括干法包覆或湿法包覆。具体可选粒径目数为2000目以上(优选2500目以上)的包覆型碳酸钙。
所述纳米硅橡胶为封端羟基的纳米粉末硅橡胶。可选北化院采用辐照交联方法生产的封端羟基的硅橡胶，粒径为纳米级别。具体可选用纳普纳米级粉末硅橡胶。其中，纳普是北京化工研究院所生产的粉末橡胶的商标，是采用辐照交联方法生产的封端羟基的纳米级硅橡胶粉末。
本发明通过添加纳米粉末硅橡胶等物质改善提高PVC的疏水性，从而达到PVC制品表面自洁的作用。其中，聚氯乙烯为基体树脂；稳定剂为加工基体树脂过程中防止树脂分解的助剂；钛白粉的作用是抗老化的助剂；碳酸钙可增加产品强度及降低成本的助剂；氯化聚乙烯可改善产品抗冲击性能；聚乙烯蜡、聚丙烯酸酯类加工助剂、硬脂酸钙均为改善加工过程的助剂；纳米硅橡胶为改善产品表面接触角的助剂。
本配方还可加入抗氧剂及紫外线吸收剂以改善产品的抗氧化性及抗紫外性能。可按照实际需要进行添加，用量可以自行调节，通常加入基体树脂重量的0.1％～0.3％即可。
本发明目的之二是提供一种具有表面自洁功能的PVC混合物的制备方法。所述制备方法包括将包含所述组分在内的组分混合后进行混炼制得。
其中，混炼辊表面温度可为170～195℃，混炼辊表面速度可为8～15m/min，混炼时间可为4～10min，速比可为1.0～1.4。
本发明的有益效果为：
显著提高PVC混合物的表面疏水性能，经过测试，材料表面接触角大大提高，接触角最大可达到109°，材料具有较高的疏水效果，显著提高聚氯乙烯混合物表面的自洁功能。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限于以下实施例。
实验原料来源
稳定剂：有机锡稳定剂Tin(T106A)，阿科玛公司生产；
聚丙烯酸酯类加工助剂：ACR D320，阿科玛公司生产；
纳米硅橡胶：纳普粉末硅橡胶，北京化工研究院生产；
其他原料均为市售。
实施例1
实验原料：
包含以重量份计的以下组分：
聚氯乙烯 100份
稳定剂 1.2份
钛白粉 6份
碳酸钙 6份
聚乙烯蜡 0.3份
氯化聚乙烯 3份
聚丙烯酸酯类加工助剂 3份
硬脂酸钙 1.4份
纳米硅橡胶 0.4份
制备及测试方法：
1.混料
按照上述比例称量原料并在混料机中混合均匀。
2.混炼
按照下表的条件进行混炼，混炼5min后取样。
试样混炼条件
3.压片
按照下表的条件进行压片。
试样压塑条件
4.测试
对不同配方样品进行接触角测试。测试方法为：采用日本Kyowa公司生产的G-1型εrma角度式接触角测定仪进行测试。采用去离子水，将水滴滴于样品表面1min后进行测试，每个样品取间距5mm的3个点进行测量，共6次读数，取算数平均值。
接触角测试结果为：91.51°。
实施例2
实验原料：
包含以重量份计的以下组分：
聚氯乙烯 100份
稳定剂 1.2份
钛白粉 6份
碳酸钙 6份
聚乙烯蜡 0.3份
氯化聚乙烯 3份
聚丙烯酸酯类加工助剂 3份
硬脂酸钙 1.4份
纳米硅橡胶 0.8份
其他步骤与实施例1相同。
接触角测试结果为：93.28°。
实施例3
实验原料：
包含以重量份计的以下组分：
聚氯乙烯 100份
稳定剂 1.2份
钛白粉 6份
碳酸钙 6份
聚乙烯蜡 0.3份
氯化聚乙烯 3份
聚丙烯酸酯类加工助剂 3份
硬脂酸钙 1.4份
纳米硅橡胶 1.2份
其他步骤与实施例1相同。
接触角测试结果为：100.3°。
实施例4
实验原料：
包含以重量份计的以下组分：
聚氯乙烯 100份
稳定剂 1.2份
钛白粉 6份
碳酸钙 6份
聚乙烯蜡 0.3份
氯化聚乙烯 3份
聚丙烯酸酯类加工助剂 3份
硬脂酸钙 1.4份
纳米硅橡胶 1.6份
其他步骤与实施例1相同。
接触角测试结果为：109°。
实施例5：
实验原料：
包含以重量份计的以下组分：
聚氯乙烯 100份
稳定剂 1.2份
钛白粉 6份
碳酸钙 6份
聚乙烯蜡 0.3份
氯化聚乙烯 3份
聚丙烯酸酯类加工助剂 3份
硬脂酸钙 1.4份
纳米硅橡胶 2份
其他步骤与实施例1相同。
接触角测试结果为：100.7°。
实施例6：
实验原料：
包含以重量份计的以下组分：
聚氯乙烯 100份
稳定剂 1.2份
钛白粉 6份
碳酸钙 6份
聚乙烯蜡 0.3份
氯化聚乙烯 3份
聚丙烯酸酯类加工助剂 3份
硬脂酸钙 1.4份
纳米硅橡胶 10份
其他步骤与实施例1相同。
接触角测试结果为：107°。
实施例7：
实验原料：
包含以重量份计的以下组分：
聚氯乙烯 100份
稳定剂 3.6份
钛白粉 8份
碳酸钙 10份
聚乙烯蜡 2份
氯化聚乙烯 8份
聚丙烯酸酯类加工助剂 6份
硬脂酸钙 2份
纳米硅橡胶 10份
其他步骤与实施例1相同。
接触角测试结果为：106.3°。
对比例1：
实验原料：
包含以重量份计的以下组分：
聚氯乙烯 100份
稳定剂 1.2份
钛白粉 6份
碳酸钙 6份
聚乙烯蜡 0.3份
氯化聚乙烯 3份
聚丙烯酸酯类加工助剂 3份
硬脂酸钙 1.4份
其他步骤与实施例1相同。
接触角测试结果为：85.1°。
对比例2
实验原料：
包含以重量份计的以下组分：
聚氯乙烯 100份
稳定剂 3.6份
钛白粉 6份
碳酸钙 8份
聚乙烯蜡 1份
氯化聚乙烯 8份
聚丙烯酸酯类加工助剂 6份
硬脂酸钙 1.6份
其他步骤与实施例1相同。
接触角测试结果为：90.2°。
从上述实验结果可看出，本发明可以明显提高聚氯乙烯混合物产品表面的接触角，改善产品表面的疏水性能，从而使产品具有表面自洁功能。从实施例与对比例可看出纳米粉末硅橡胶的加入可以明显提高产品表面的水接触角，从实施例4与对比例1可以看出，产品表面的水接触角由原来的85.1°可以提高到109°，产品表面的疏水性能显著增加，具有较好的表面自洁功能。
Claims (7)
1.一种具有表面自洁功能的PVC混合物，包含有重量份计的以下组分：
聚氯乙烯100份、稳定剂0.5～5份、钛白粉4～8份、碳酸钙5～12份、聚乙烯蜡0.3～5份、氯化聚乙烯3～12份、聚丙烯酸酯类加工助剂2～8份、硬脂酸钙1.2～3份、纳米硅橡胶0.2～10份；
所述纳米硅橡胶为封端羟基的纳米粉末硅橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种具有表面自洁功能的PVC混合物，包含有重量份计的以下组分：
聚氯乙烯100份、稳定剂1～3份、钛白粉5～6份、碳酸钙5～8份、聚乙烯蜡0.3～1份、氯化聚乙烯3～6份、聚丙烯酸酯类加工助剂3～5份、硬脂酸钙1.4～2份、纳米硅橡胶1.6～3份。
3.如权利要求1所述的一种具有表面自洁功能的PVC混合物，其特征在于：
所述稳定剂为有机锡稳定剂、复合铅盐稳定剂、钙锌稳定剂或稀土稳定剂中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种具有表面自洁功能的PVC混合物，其特征在于：
所述碳酸钙为包覆型碳酸钙，所述包覆类型包括干法或湿法。
5.如权利要求1所述的一种具有表面自洁功能的PVC混合物，其特征在于：
所述聚丙烯酸酯类加工助剂为具有核-壳结构的丙烯酸酯类共聚物。
6.如权利要求1～5之一所述的具有表面自洁功能的PVC混合物的制备方法，其特征在于：将包含所述组分在内的组分混合后进行混炼制得。
7.如权利要求6所述的具有表面自洁功能的PVC混合物的制备方法，其特征在于：
混炼辊表面温度为170～195℃，混炼辊表面速度为8～15m/min，混炼时间为4～10min，速比为1.0～1.4。
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