CN105860329A - 抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料及其制备方法 - Google Patents

抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料及其制备方法，本发明人造革发泡层材料由以下质量百分含量组分组成：聚氯乙烯树脂100phr；热稳定剂2phr；汉麻秆芯粉不大于50phr；增塑剂80phr；泡孔调节剂0.8phr；发泡剂5phr；填充剂30‑80phr。本发明人造革发泡层材料采用压延法出片成型，自由发泡，工艺操作简便，提高生产效率；采用汉麻秆芯粉作原料，生产成本低，而且具有优良的力学性能，其密度在0.6 g/cm3以下；拉伸强度在4.3MPa以上；断裂伸长率可达到217.7%；撕裂强度在46.3 N/mm以上,同时还具有一定抑菌率，可作为人造皮革发泡层使用，能够满足日常使用要求。

Description

抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种人造革发泡层材料及其制备方法，特别是涉及一种改性聚氯乙烯复合发泡材料及其制备方法，应用于抑菌型人造革技术和汉麻资源化综合利用技术领域。
背景技术
聚氯乙烯，英文简称PVC(Polyvinyl chloride)，是氯乙烯单体(vinyl chloride monomer, 简称VCM)在过氧化物、偶氮化合物等引发剂;或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。PVC材料性能优良，用途广泛，制品种类多，PVC制品分为发泡制品和非发泡制品两类，发泡制品有软质、硬质和半硬质泡沫塑料，非发泡制品包括管材、薄膜、护墙板、包装制品等。当聚氯乙烯树脂体系熔体强度适当时，在偶氮二甲酰胺高温分解的情况下，释放出的二氧化碳等气体可以充满整个聚氯乙烯树脂熔体体系，形成多孔低密度发泡材料。聚氯乙烯软泡多为开孔结构，具有密度低、回弹性能好、起到一定缓冲作用、成本低廉，主要用作衬垫、衬板等包装材料以及人造革。
为了减小聚氯乙烯对石油原料的依赖，降低聚氯乙烯泡沫的成本并改善其抗菌性能，基于天然植物纤维改性的聚氯乙烯泡沫塑料的研究日益受到人们的关注。植物纤维或颗粒与无机纤维或粒子相比，有更好的加工性能和较低的磨损性，与高分子材料相容性更好，且其来源广泛，成本较低。
目前制备聚氯乙烯复合泡沫塑料所利用的生物质资源主要有淀粉、纤维素、木质素和蛋白质等。这些生物资源主要起到天然绿色可降解的作用，而关于生物资源提高抗菌性能鲜有报道，有人加入无机或者有机抗菌剂来提高聚氯乙烯发泡材料的抗菌性能。汉麻是表面不平、有沟槽的结构，可以保留氧气，抑制了厌氧细菌的生存；化学成分方面，汉麻含有大量酚类，可以大量杀死细菌和真菌。关于汉麻应用在人造革发泡层领域尚未见报道。
汉麻由杆芯部、韧皮部、髓部三部分组成，将汉麻杆的韧皮除去之后，剩余成分是汉麻杆芯，汉麻秆芯占汉麻全杆重量的79.92%，但是目前对汉麻的使用主要集中在提取韧皮部的汉麻纤维，大部分汉麻秆芯被视为废弃物处理。汉麻秆芯中主要成分是纤维素、木质素、半纤维素和果胶。纤维素、木质素、半纤维素中存在大量羟基，且已有研究证实汉麻秆芯本身具有抗菌性。填充木质素可以有效改善聚氯乙烯泡沫塑料的强度、模量等力学性能。但未见有关汉麻秆芯废弃物资源化的报道，目前大规模的汉麻秆芯还是作为废弃物进行简单处理，这即浪费了生物质资源，也给环境带来了负担。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料及其制备方法，针对现有合成革发泡层绿色环保多功能的需求，采用汉麻秆芯粉来改性聚氯乙烯合成革发泡层材料，显著的改善了复合材料的综合性能，加工工艺也较简单，且材料拥有一定的抑菌性，具有广阔的市场前景和重要的潜在工业应用价值。
为达到上述发明创造目的，采用下述技术方案：
一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，由以下质量百分比组分组成：聚氯乙烯树脂为100 phr；热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为不高于50phr；增塑剂为80phr；泡孔调节剂为0.8phr；发泡剂为5phr；填充剂为30-80phr，由以上组分形成多孔的软质聚氯乙烯人造革发泡材料。
上述汉麻秆芯粉的粒径优选为1-100μm。
上述聚氯乙烯树脂（PVC）为聚合度优选为800、1000和1300中的任意一种聚氯乙烯树脂粉或任意几种聚氯乙烯树脂粉的混合物。
上述热稳定剂优选为Ba-Zn复合稳定剂或Ca-Zn复合稳定剂。
上述发泡剂优选为偶氮二甲酰胺（AC）。
上述增塑剂优选为对苯二甲酸二辛酯（DOTP）。
上述泡孔调节剂优选为丙烯酸酯。
上述填充剂优选为碳酸钙粉。
一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的制备方法，包括如下步骤：
a．配料按照以下质量百分比组分组成：聚氯乙烯树脂粉末为100 phr；热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为不高于50phr；增塑剂为80phr；泡孔调节剂为0.8phr；发泡剂为5phr；填充剂为30-80phr，由以上组分形成多孔的软质聚氯乙烯人造革发泡材料；配料时所准备的汉麻秆芯粉与填充剂两组分之和优选为80phr；
b．先将在所述步骤a中配料时准备的聚氯乙烯粉末、热稳定剂、增塑剂和泡孔调节剂混合后搅拌后，放入100℃烘箱进行加热，进行预塑化3-5min，然后将混合预塑化后的原料从烘箱中取出，并重复本步骤的搅拌和加热操作至少三次，得到预塑化基体复合料；
c．将在所述步骤b中制备的预塑化基体复合料与在所述步骤a中配料时准备的汉麻杆芯粉、发泡剂和填充剂一并进行混合，形成待压延混合物料，在双辊开炼机对待压延混合物料进行压延、混炼，双辊开炼机设定温度前辊130℃，后辊140℃，混炼充分后出片，出片厚度为0.5mm，并压延片进行裁剪，得到裁片；
d．将上述步骤c制备的裁片放入烘箱中静置进行自由发泡，控制发泡工艺温度为220℃，并控制发票时间为150s，得到抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明所制备的汉麻秆芯粉改性软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，在保持密度小于0.6g/cm3的同时，制品各性能优异，邵氏硬度在49-65C之间，拉伸强度不低于4.3MPa，回弹性大于44，75%压缩永久变形小于等于5%，撕裂强度可达到46.3N/mm；
2.本发明所采用的改性材料汉麻秆芯粉，本身具有抗菌性，且廉价易得，可生物降解，一直以来被视为废弃物，它本身的极性可与聚氯乙烯具有较好的相容性，在显著降低产品成本的同时具有环境友好特征，应用前景广阔；
3.本发明所制备的汉麻秆芯粉改性软质聚氯乙烯人造革发泡层材料具有良好的抑菌性；
4.本发明采用植物纤维粉体对软质聚氯乙烯复合发泡材料进行改性，以较低的成本制备了抗菌性软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，同时实现了汉麻秆的资源化利用，符合资源转换的绿色生产制造内涵，具有重大的综合社会效益。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，由以下质量百分比组分组成：聚合度为1000的1000型聚氯乙烯树脂为100 phr；热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为10phr；增塑剂为80phr；泡孔调节剂为0.8phr；发泡剂为5phr；填充剂为70phr，由以上组分形成多孔的软质聚氯乙烯人造革发泡材料。所述汉麻秆芯粉的粒径为30μm；所述热稳定剂为Ba-Zn复合稳定剂；所述发泡剂为偶氮二甲酰胺；所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯；所述泡孔调节剂为丙烯酸酯；所述填充剂为碳酸钙粉。
一种本实施例抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的制备方法，包括如下步骤：
a．配料按照以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂粉末为100 phr；Ba-Zn复合热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为10phr；对苯二甲酸二辛酯增塑剂为80phr；丙烯酸酯泡孔调节剂为0.8phr；AC发泡剂为5phr；碳酸钙粉填充剂为70phr，本实施例制备汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料配方如表1所示；
b．先将在所述步骤a中配料时准备的聚氯乙烯粉末、热稳定剂、增塑剂和泡孔调节剂混合后搅拌后，放入100℃烘箱进行加热，进行预塑化5min，然后将混合预塑化后的原料从烘箱中取出，并重复本步骤的搅拌和加热操作三次，得到预塑化基体复合料；
c．将在所述步骤b中制备的预塑化基体复合料与在所述步骤a中配料时准备的汉麻杆芯粉、发泡剂和填充剂一并进行混合，形成待压延混合物料，在双辊开炼机对待压延混合物料进行压延、混炼，双辊开炼机设定温度前辊130℃，后辊140℃，混炼充分后出片，出片厚度为0.5mm，并压延片进行裁剪，得到裁片；
d．将上述步骤c制备的裁片放入烘箱中静置进行自由发泡，控制发泡工艺温度为220℃，并控制发票时间为150s，得到抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料。
本实施例将聚氯乙烯粉末与热稳定剂、增塑剂、泡孔调节剂混合进行预塑化，在双辊开炼机进行压延，分别加入填充剂、汉麻杆粉和发泡剂充分混合后出片，220℃下静置自由发泡，制备汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料。本实施例制备的人造革发泡层材料采用压延法出片成型，自由发泡，工艺操作简便，提高生产效率；采用汉麻秆芯粉作原料，生产成本低，而且具有优良的物理性能，同时还具有一定的抑菌率，可作为人造皮革发泡层使用，能够满足日常使用要求。本实施例制备的汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的性能实验测试分析数据如表2所示。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，由以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂为100 phr；热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为20phr；增塑剂为80phr；泡孔调节剂为0.8phr；发泡剂为5phr；填充剂为60phr，由以上组分形成多孔的软质聚氯乙烯人造革发泡材料。
一种本实施例抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的制备方法，包括如下步骤：
a．配料按照以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂粉末为100 phr；Ba-Zn复合热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为20phr；对苯二甲酸二辛酯增塑剂为80phr；丙烯酸酯泡孔调节剂为0.8phr；AC发泡剂为5phr；碳酸钙粉填充剂为60phr，本实施例制备汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料配方如表1所示；
b．本步骤与实施例一相同；
c．本步骤与实施例一相同；
d．本步骤与实施例一相同。
本实施例制备的汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的性能实验测试分析数据如表2所示。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，由以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂为100 phr；热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为30phr；增塑剂为80phr；泡孔调节剂为0.8phr；发泡剂为5phr；填充剂为50phr，由以上组分形成多孔的软质聚氯乙烯人造革发泡材料。
一种本实施例抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的制备方法，包括如下步骤：
a．配料按照以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂粉末为100 phr；Ba-Zn复合热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为30phr；对苯二甲酸二辛酯增塑剂为80phr；丙烯酸酯泡孔调节剂为0.8phr；AC发泡剂为5phr；碳酸钙粉填充剂为50phr，本实施例制备汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料配方如表1所示；
b．本步骤与实施例一相同；
c．本步骤与实施例一相同；
d．本步骤与实施例一相同。
本实施例制备的汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的性能实验测试分析数据如表2所示。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，由以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂为100 phr；热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为40phr；增塑剂为80phr；泡孔调节剂为0.8phr；发泡剂为5phr；填充剂为40phr，由以上组分形成多孔的软质聚氯乙烯人造革发泡材料。
一种本实施例抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的制备方法，包括如下步骤：
a．配料按照以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂粉末为100 phr；Ba-Zn复合热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为40phr；对苯二甲酸二辛酯增塑剂为80phr；丙烯酸酯泡孔调节剂为0.8phr；AC发泡剂为5phr；碳酸钙粉填充剂为40phr，本实施例制备汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料配方如表1所示；
b．本步骤与实施例一相同；
c．本步骤与实施例一相同；
d．本步骤与实施例一相同。
本实施例制备的汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的性能实验测试分析数据如表2所示。
实施例五：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，由以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂为100 phr；热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为50phr；增塑剂为80phr；泡孔调节剂为0.8phr；发泡剂为5phr；填充剂为30phr，由以上组分形成多孔的软质聚氯乙烯人造革发泡材料。
一种本实施例抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的制备方法，包括如下步骤：
a．配料按照以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂粉末为100 phr；Ba-Zn复合热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为50phr；对苯二甲酸二辛酯增塑剂为80phr；丙烯酸酯泡孔调节剂为0.8phr；AC发泡剂为5phr；碳酸钙粉填充剂为30phr，本实施例制备汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料配方如表1所示；
b．本步骤与实施例一相同；
c．本步骤与实施例一相同；
d．本步骤与实施例一相同。
本实施例制备的汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的性能实验测试分析数据如表2所示。
对比例：
在本对比例中，一种软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，由以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂为100 phr；热稳定剂为2phr；增塑剂为80phr；泡孔调节剂为0.8phr；发泡剂为5phr；填充剂为80phr，由以上组分形成多孔的软质聚氯乙烯人造革发泡材料。
一种本对比例软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的制备方法，包括如下步骤：
a．配料按照以下质量百分比组分组成：1000型聚氯乙烯树脂粉末为100 phr；Ba-Zn复合热稳定剂为2phr；对苯二甲酸二辛酯增塑剂为80phr；丙烯酸酯泡孔调节剂为0.8phr；AC发泡剂为5phr；碳酸钙粉填充剂为80phr，本对比例制备软质聚氯乙烯人造革发泡层材料配方如表1所示，本对比例制备软质聚氯乙烯人造革发泡层材料未采用汉麻秆芯粉进行改性；
b．本步骤与实施例一相同；
c．本步骤与实施例一相同；
d．本步骤与实施例一相同。
本对比例制备软质聚氯乙烯人造革发泡层材料未采用汉麻秆芯粉进行改性，其各项物理性能和抑菌性能均表现平常，与上述各实施例制备的采用汉麻秆芯粉进行改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料各项物理性能和抑菌性能相比具有加大差距，本对比例制备的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的性能实验测试分析数据如表2所示。
表 1. 本发明各实施例制备汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料配方和对比例制备软质聚氯乙烯人造革发泡层材料配方对比表
原料名称 对比例 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四 实施例五
聚氯乙烯 100 100 100 100 100 100
增塑剂 80 80 80 80 80 80
泡孔调节剂 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
热稳定剂 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
发泡剂 5 5 5 5 5 5
填充剂 80 70 60 50 40 30
汉麻杆粉 0 10 20 30 40 50
通过实验测试分析后，可得本发明各实施例制备汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料和对比例制备软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的性能，如表2所示。
表 2. 本发明各实施例制备汉麻秆芯粉改性的软质聚氯乙烯人造革发泡层材料和对比例制备软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的性能对比表
实例 对比例 实施例一 实施例二 实施例三 实施例四 实施例五
密度（g/cm3) 0.574 0.513 0.485 0.485 0.411 0.375
邵氏硬度（C） 65 61 58 54 51 49
拉伸强度(MPa) 6.77 6.47 5.81 5.06 4.91 4.38
断裂伸长率% 172.4 180.3 185.9 202.5 217.7 205.0
回弹性% 51 51 49 50 46 44
75%压缩永久变形% 5 4 4 3 5 3
撕裂强度（N/mm) 43.0 44.4 46.0 46.3 45.1 43.8
抑菌率（%） 对照组 5 12.5 19.4 28.1 33.1
本发明上述格式实例制备的抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料采用压延法出片成型，自由发泡，工艺操作简便，提高生产效率；采用汉麻秆芯粉作原料，生产成本低，而且具有优良的力学性能。从表2可以看出，在保持密度小于0.6g/cm3的同时，制品各性能优异，邵氏硬度为49-65C之间；拉伸强度在4.3MPa以上；断裂伸长率可达到217.7%；回弹性大于44；75%压缩永久变形小于等于5%；撕裂强度在46.3 N/mm以上；同时还具有一定的抑菌率，制品抑菌性良好，可作为人造皮革发泡层使用，能够满足日常使用要求。
上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料及其制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，其特征在于，由以下质量百分比组分组成：聚氯乙烯树脂为100 phr；热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为不高于50phr；增塑剂为80phr；泡孔调节剂为0.8phr；发泡剂为5phr；填充剂为30-80phr，由以上组分形成多孔的软质聚氯乙烯人造革发泡材料。
2.根据权利要求1所述抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，其特征在于：所述汉麻秆芯粉的粒径为1-100μm。
3.根据权利要求1或2所述抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，其特征在于：所述聚氯乙烯树脂为聚合度为800、1000和1300中的任意一种聚氯乙烯树脂粉或任意几种聚氯乙烯树脂粉的混合物。
4.根据权利要求1或2所述抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，其特征在于：所述热稳定剂为Ba-Zn复合稳定剂或Ca-Zn复合稳定剂。
5.根据权利要求1或2所述抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，其特征在于：所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
6.根据权利要求1或2所述抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，其特征在于：所述增塑剂为对苯二甲酸二辛酯。
7.根据权利要求1或2所述抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，其特征在于：所述泡孔调节剂为丙烯酸酯。
8.根据权利要求1或2所述抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料，其特征在于：所述填充剂为碳酸钙粉。
9.一种抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a．配料按照以下质量百分比组分组成：聚氯乙烯树脂粉末为100 phr；热稳定剂为2phr；汉麻秆芯粉为不高于50phr；增塑剂为80phr；泡孔调节剂为0.8phr；发泡剂为5phr；填充剂为30-80phr；
b．先将在所述步骤a中配料时准备的聚氯乙烯粉末、热稳定剂、增塑剂和泡孔调节剂混合后搅拌后，放入100℃烘箱进行加热，进行预塑化3-5 min，然后将混合预塑化后的原料从烘箱中取出，并重复本步骤的搅拌和加热操作至少三次，得到预塑化基体复合料；
c．将在所述步骤b中制备的预塑化基体复合料与在所述步骤a中配料时准备的汉麻杆芯粉、发泡剂和填充剂一并进行混合，形成待压延混合物料，在双辊开炼机对待压延混合物料进行压延、混炼，双辊开炼机设定温度前辊130℃，后辊140℃，混炼充分后出片，出片厚度为0.5mm，并压延片进行裁剪，得到裁片；
d．将上述步骤c制备的裁片放入烘箱中静置进行自由发泡，控制发泡工艺温度为220℃，并控制发票时间为150s，得到抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料。
10.根据权利要求9所述抑菌型软质聚氯乙烯人造革发泡层材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，配料时所准备的汉麻秆芯粉与填充剂两组分之和为80phr。
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