CN106147081A - 一种高韧性聚氯乙烯复合板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高韧性聚氯乙烯复合板材的制备方法，属于聚氯乙烯板材制备技术领域。本发明取小麦淀粉和成面团，在去离子水中多次揉搓、抽滤得小麦湿面筋，再在碱性条件下，加入乙酸酐改性，离心得改性湿面筋，经二次液氮冷冻、碾压、风干制得改性面筋短纤，与聚氯乙烯树脂混合，经塑化、硫化、压制制得高韧性聚氯乙烯复合板材的方法。本发明的有益效果是：本发明制备步骤简单，原料廉价易得，所得产品韧性好，易加工；充分利用小麦淀粉制得改性面筋短纤，复合聚氯乙烯树脂制得聚氯乙烯复合板材，针对性强，有效解决了其受冲击时极易脆裂问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高韧性聚氯乙烯复合板材的制备方法，属于化学建材制备技术领域。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)，是氯乙烯单体在过氧化物、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。聚氯乙烯是一种产量大，综合性能优良的通用树脂，其中60％用于聚氯乙烯化学建材。化学建材的大量推广和使用，PVC硬质制品的使用比例不断提高，尤其是管材、板材和型材等化学建材需求量迅速增大，因此，研究高强高韧PVC材料以适应化学建材健康稳定发展具有重要的意义，PVC建材不仅能大量代替钢材木材，替代传统建筑材料，而且还具有节能节材、保护生态、改善居住环境、提高建筑功能与质量、降低建筑自重、施工便捷等优越性。目前化学建筑材料的用量每年以10％的速度递增，市场年需求量大。化学建材作为PVC应用的主要发展方向，要求其具有更高的使用性能：高强度、高模量和高韧性以及耐温性能等。但聚氯乙烯树脂作为化学建材使用具有明显的缺陷：抗冲击性较差，纯硬质PVC制品属于硬脆性材料；特别是低温韧性差，降低温度时迅速变硬变脆，受冲击时极易脆裂；软质PVC的增塑剂迁移性较大，使用过程中小分子的增塑剂容易逸出，导致制品脆裂；热稳定性差，在较低温度下开始明显分解、降解；难加工，未添加增塑剂的聚氯乙烯熔体粘度大，流动性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前聚氯乙烯制备板材，抗冲击性差、受冲击时脆裂，韧性差，且不易加工的弊端，提供了一种取小麦淀粉和成面团，在去离子水中多次揉搓、抽滤得小麦湿面筋，再在碱性条件下，加入乙酸酐改性，离心得改性湿面筋，经二次液氮冷冻、碾压、风干制得改性面筋短纤，与聚氯乙烯树脂混合，经塑化、硫化、压制制得高韧性聚氯乙烯复合板材的方法。本发明制备步骤简单，所得产品易加工，充分利用小麦淀粉制得改性面筋短纤，复合聚氯乙烯树脂制得聚氯乙烯复合板材，有效解决了其受冲击时极易脆裂，韧性差问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取小麦淀粉400～500g，加入300～400mL去离子水，经人工和成面团，于温度为20～25℃条件下，静置60～80min，再将面团转入盛有1～2L去离子水的塑料盆中，经人工揉搓10～12min，抽滤，除去滤液，收集滤饼，将滤饼转入盛有1～2L去离子水的塑料盆中，继续人工揉搓10～12min，抽滤，除去滤液，如此反复6～8次，得小麦湿面筋；
（2）称取50～60g上述所得小麦湿面筋，加入盛有400～500mL去离子水的烧杯中，滴加浓度为1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至8.2～8.4，随后将烧杯转入水浴磁力搅拌器中，于温度为32～38℃，转速为500～600r/min条件下，恒温搅拌混合15～20min，再加入8～12g乙酸酐，继续恒温搅拌反应60～100min，离心分离，收集下层沉淀物，得改性湿面筋；
（3）将上述所得改性湿面筋用纱布包裹后，浸入液氮中冷冻30～40s，取出，以3～5MPa压力将冷冻后的改性湿面筋人工碾压成碎末，再次用纱布将其包裹，浸入液氮中冷冻25～30s，取出，以4～6MPa压力将纱布中碎末经人工碾压成短纤，再将所得短纤置于室温下自然风干8～10h，得改性面筋短纤；
（4）按重量份数计，依次取100～120份聚氯乙烯树脂和8～10份上述所得改性面筋短纤，加入混料机中，于转速为1500～1800r/min条件下高速混合10～15min，再将混料机中物料转入双辊筒炼塑机中，于168～172℃条件下混料塑化10～15min，再将炼塑机中物料转入平板硫化机，于温度为190～200℃，系统压力为14～15MPa条件下，压制成4～6mm厚板材，待自然冷却至室温，即得高韧性聚氯乙烯复合板材。
本发明制得的高韧性聚氯乙烯复合板材拉强度60.25～65.45MPa，耐冲击强度50.5～62.5MPa，断裂伸长率86.2～92.6%，杨氏模量为3628～3712MPa，热导率2.1～2.3kW/m·K。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，材料廉价易得，所得产品韧性好，易加工；
（2）充分利用小麦淀粉制得改性面筋短纤，复合聚氯乙烯树脂制得聚氯乙烯复合板材，针对性强，有效解决了其受冲击时极易脆裂问题。
具体实施方式
首先称取小麦淀粉400～500g，加入300～400mL去离子水，经人工和成面团，于温度为20～25℃条件下，静置60～80min，再将面团转入盛有1～2L去离子水的塑料盆中，经人工揉搓10～12min，抽滤，除去滤液，收集滤饼，将滤饼转入盛有1～2L去离子水的塑料盆中，继续人工揉搓10～12min，抽滤，除去滤液，如此反复6～8次，得小麦湿面筋；然后称取50～60g上述所得小麦湿面筋，加入盛有400～500mL去离子水的烧杯中，滴加浓度为1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至8.2～8.4，随后将烧杯转入水浴磁力搅拌器中，于温度为32～38℃，转速为500～600r/min条件下，恒温搅拌混合15～20min，再加入8～12g乙酸酐，继续恒温搅拌反应60～100min，离心分离，收集下层沉淀物，得改性湿面筋；将上述所得改性湿面筋用纱布包裹后，浸入液氮中冷冻30～40s，取出，以3～5MPa压力将冷冻后的改性湿面筋人工碾压成碎末，再次用纱布将其包裹，浸入液氮中冷冻25～30s，取出，以4～6MPa压力将纱布中碎末经人工碾压成短纤，再将所得短纤置于室温下自然风干8～10h，得改性面筋短纤；最后按重量份数计，依次取100～120份聚氯乙烯树脂和8～10份上述所得改性面筋短纤，加入混料机中，于转速为1500～1800r/min条件下高速混合10～15min，再将混料机中物料转入双辊筒炼塑机中，于168～172℃条件下混料塑化10～15min，再将炼塑机中物料转入平板硫化机，于温度为190～200℃，系统压力为14～15MPa条件下，压制成4～6mm厚板材，待自然冷却至室温，即得高韧性聚氯乙烯复合板材。
实例1
首先称取小麦淀粉400g，加入300mL去离子水，经人工和成面团，于温度为20℃条件下，静置60min，再将面团转入盛有1L去离子水的塑料盆中，经人工揉搓10min，抽滤，除去滤液，收集滤饼，将滤饼转入盛有1L去离子水的塑料盆中，继续人工揉搓10min，抽滤，除去滤液，如此反复6次，得小麦湿面筋；然后称取50g上述所得小麦湿面筋，加入盛有400mL去离子水的烧杯中，滴加浓度为1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至8.2，随后将烧杯转入水浴磁力搅拌器中，于温度为32℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合15min，再加入8g乙酸酐，继续恒温搅拌反应60min，离心分离，收集下层沉淀物，得改性湿面筋；将上述所得改性湿面筋用纱布包裹后，浸入液氮中冷冻30s，取出，以3MPa压力将冷冻后的改性湿面筋人工碾压成碎末，再次用纱布将其包裹，浸入液氮中冷冻25s，取出，以4MPa压力将纱布中碎末经人工碾压成短纤，再将所得短纤置于室温下自然风干8h，得改性面筋短纤；最后按重量份数计，依次取100份聚氯乙烯树脂和8份上述所得改性面筋短纤，加入混料机中，于转速为1500r/min条件下高速混合10min，再将混料机中物料转入双辊筒炼塑机中，于168℃条件下混料塑化10min，再将炼塑机中物料转入平板硫化机，于温度为190℃，系统压力为14MPa条件下，压制成4mm厚板材，待自然冷却至室温，即得高韧性聚氯乙烯复合板材。本发明制备步骤简单，所得产品韧性好，易加工；充分利用小麦淀粉制得改性面筋短纤，复合聚氯乙烯树脂制得聚氯乙烯复合板材，针对性强，有效解决了其受冲击时极易脆裂问题；制得的高韧性聚氯乙烯复合板材拉强度60.25MPa，耐冲击强度50.5MPa，断裂伸长率86.2%，杨氏模量为3628MPa，热导率2.1kW/m·K。
实例2
首先称取小麦淀粉450g，加入350mL去离子水，经人工和成面团，于温度为23℃条件下，静置70min，再将面团转入盛有2L去离子水的塑料盆中，经人工揉搓11min，抽滤，除去滤液，收集滤饼，将滤饼转入盛有2L去离子水的塑料盆中，继续人工揉搓11min，抽滤，除去滤液，如此反复7次，得小麦湿面筋；然后称取55g上述所得小麦湿面筋，加入盛有450mL去离子水的烧杯中，滴加浓度为1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至8.3，随后将烧杯转入水浴磁力搅拌器中，于温度为35℃，转速为550r/min条件下，恒温搅拌混合18min，再加入10g乙酸酐，继续恒温搅拌反应80min，离心分离，收集下层沉淀物，得改性湿面筋；将上述所得改性湿面筋用纱布包裹后，浸入液氮中冷冻35s，取出，以4MPa压力将冷冻后的改性湿面筋人工碾压成碎末，再次用纱布将其包裹，浸入液氮中冷冻28s，取出，以5MPa压力将纱布中碎末经人工碾压成短纤，再将所得短纤置于室温下自然风干9h，得改性面筋短纤；最后按重量份数计，依次取110份聚氯乙烯树脂和9份上述所得改性面筋短纤，加入混料机中，于转速为1650r/min条件下高速混合13min，再将混料机中物料转入双辊筒炼塑机中，于170℃条件下混料塑化13min，再将炼塑机中物料转入平板硫化机，于温度为195℃，系统压力为15MPa条件下，压制成5mm厚板材，待自然冷却至室温，即得高韧性聚氯乙烯复合板材。本发明制备步骤简单，所得产品韧性好，易加工；充分利用小麦淀粉制得改性面筋短纤，复合聚氯乙烯树脂制得聚氯乙烯复合板材，针对性强，有效解决了其受冲击时极易脆裂问题；制得的高韧性聚氯乙烯复合板材拉强度61.85MPa，耐冲击强度56.5MPa，断裂伸长率89.4%，杨氏模量为3670MPa，热导率2.2kW/m·K。
实例3
首先称取小麦淀粉500g，加入400mL去离子水，经人工和成面团，于温度为25℃条件下，静置80min，再将面团转入盛有2L去离子水的塑料盆中，经人工揉搓12min，抽滤，除去滤液，收集滤饼，将滤饼转入盛有2L去离子水的塑料盆中，继续人工揉搓12min，抽滤，除去滤液，如此反复8次，得小麦湿面筋；然后称取60g上述所得小麦湿面筋，加入盛有500mL去离子水的烧杯中，滴加浓度为1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至8.4，随后将烧杯转入水浴磁力搅拌器中，于温度为38℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌混合20min，再加入12g乙酸酐，继续恒温搅拌反应100min，离心分离，收集下层沉淀物，得改性湿面筋；将上述所得改性湿面筋用纱布包裹后，浸入液氮中冷冻40s，取出，以5MPa压力将冷冻后的改性湿面筋人工碾压成碎末，再次用纱布将其包裹，浸入液氮中冷冻30s，取出，以6MPa压力将纱布中碎末经人工碾压成短纤，再将所得短纤置于室温下自然风干10h，得改性面筋短纤；最后按重量份数计，依次取120份聚氯乙烯树脂和10份上述所得改性面筋短纤，加入混料机中，于转速为1800r/min条件下高速混合15min，再将混料机中物料转入双辊筒炼塑机中，于172℃条件下混料塑化15min，再将炼塑机中物料转入平板硫化机，于温度为200℃，系统压力为15MPa条件下，压制成6mm厚板材，待自然冷却至室温，即得高韧性聚氯乙烯复合板材。本发明制备步骤简单，所得产品韧性好，易加工；充分利用小麦淀粉制得改性面筋短纤，复合聚氯乙烯树脂制得聚氯乙烯复合板材，针对性强，有效解决了其受冲击时极易脆裂问题；制得的高韧性聚氯乙烯复合板材拉强度65.45MPa，耐冲击强度62.5MPa，断裂伸长率92.6%，杨氏模量为3712MPa，热导率2.3kW/m·K。
Claims (1)
1.一种高韧性聚氯乙烯复合板材的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取小麦淀粉400～500g，加入300～400mL去离子水，经人工和成面团，于温度为20～25℃条件下，静置60～80min，再将面团转入盛有1～2L去离子水的塑料盆中，经人工揉搓10～12min，抽滤，除去滤液，收集滤饼，将滤饼转入盛有1～2L去离子水的塑料盆中，继续人工揉搓10～12min，抽滤，除去滤液，如此反复6～8次，得小麦湿面筋；
（2）称取50～60g上述所得小麦湿面筋，加入盛有400～500mL去离子水的烧杯中，滴加浓度为1mol/L氢氧化钠溶液，调节pH至8.2～8.4，随后将烧杯转入水浴磁力搅拌器中，于温度为32～38℃，转速为500～600r/min条件下，恒温搅拌混合15～20min，再加入8～12g乙酸酐，继续恒温搅拌反应60～100min，离心分离，收集下层沉淀物，得改性湿面筋；
（3）将上述所得改性湿面筋用纱布包裹后，浸入液氮中冷冻30～40s，取出，以3～5MPa压力将冷冻后的改性湿面筋人工碾压成碎末，再次用纱布将其包裹，浸入液氮中冷冻25～30s，取出，以4～6MPa压力将纱布中碎末经人工碾压成短纤，再将所得短纤置于室温下自然风干8～10h，得改性面筋短纤；
（4）按重量份数计，依次取100～120份聚氯乙烯树脂和8～10份上述所得改性面筋短纤，加入混料机中，于转速为1500～1800r/min条件下高速混合10～15min，再将混料机中物料转入双辊筒炼塑机中，于168～172℃条件下混料塑化10～15min，再将炼塑机中物料转入平板硫化机，于温度为190～200℃，系统压力为14～15MPa条件下，压制成4～6mm厚板材，待自然冷却至室温，即得高韧性聚氯乙烯复合板材。
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