CN107082983A - 一种软质聚氯乙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

一种软质聚氯乙烯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种软质聚氯乙烯组合物及其制备方法。该种软质聚氯乙烯组合物由聚氯乙烯树脂100份、增塑剂40‑70份、改性钢渣4‑20份和稳定剂0.5‑3份按重量份组成。本发明通过对钢渣表面进行有机化改性，以提高钢渣聚氯乙烯之间相容性，降低因添加钢渣对材料的力学性能所造成的影响。本发明所述的软质聚氯乙烯组合物具有燃烧时发烟量低，且工艺简单、成本低廉等优点。不仅能够拓展废弃物钢渣的综合利用，还可以减少其对环境的污染。

Description

一种软质聚氯乙烯组合物及其制备方法
技术领域
本产品属于高分子材料领域，尤其涉及一种软质聚氯乙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯广泛应用于化工、建材和汽车等各个领域。但是聚氯乙烯在燃烧时会产生大量烟雾，严重影响火灾时人类的生命和财产安全。因此，降低聚氯乙烯材料燃烧时发烟量具有重要意义和应用价值。
钢渣是炼钢过程中所产生的废渣，约为钢产量的15-20%。我国钢铁产量世界第一，但钢渣的综合利用率仅为20%左右，而在美、日等发达国家，钢渣的利用率很高，几乎是达到产用平衡[邢天鹏，俞雅俊，孙振国等，钢渣粉的生产与应用，新型建筑材料，2015, 42(6):15-17]。据文献报道[曹巍，宗兰，张士萍等，钢渣活性激发及评价研究综述，江苏建材，2015(5): 26-29]，我国累计堆存了10 亿多吨未处理的钢渣，大量堆积的未处理的钢渣，不仅占用土地资源，而且钢渣中的重金属元素经过雨水浸出还会对土壤及地下水造成严重的污染。
目前，聚氯乙烯材料常用的抑烟剂主要有含钼酸铵、氧化钼、氧化铜、二茂铁、金属氢氧化物等，这些抑烟剂不仅价格高，而且有的抑烟剂还具有毒性大等缺点。
本发明通过对钢渣表面进行有机化改性，以提高钢渣聚氯乙烯之间相容性，并将其用作软质聚氯乙烯的填充剂和抑烟剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发烟量低且成本低廉的改性钢渣和软质聚氯乙烯组合物及其制备方法。通过对钢渣进行表面有机化改性，提高其与聚氯乙烯树脂之间的相容性，降低因大量添加对聚氯乙烯材料的力学性能影响。
本发明提出的一种软质聚氯乙烯组合物，所述组合物原料由聚氯乙类烯树脂、增塑剂、改性钢渣和稳定组成，
原料　　　　　　　　重量份
聚氯乙烯树脂　　　　100份
增塑剂　　　　　　　40-70份
改性钢渣　　　　　　4-20份
稳定剂　　　　　　　0.5-3份。
本发明中，所用的改性钢渣为经过改性的脱硫渣或镍铁渣，钢渣的粒径为300-1000目。
本发明中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二丁酯、磷酸酯或柠檬酸酯中的一种或几种。
本发明中，所述稳定剂为钡锌复合稳定剂。
本发明中，所述改性钢渣的制备方法，具体步骤如下：
（1）将改性剂与乙醇混合，得到混合溶液；
（2）向混合溶液中加入钢渣，分散均匀后，在60℃下搅拌1小时；
（3）过滤、洗涤，干燥后得到改性钢渣。
本发明中，步骤（１）中所述改性剂为脂肪酸、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中任一种，改性剂用量为钢渣重量的0.5%~5%。
本发明提出的一种软质聚氯乙烯组合物的制备方法，具体步骤如下：
（１）将聚氯乙烯树脂溶解于增塑剂中，在机械搅拌下再加入稳定剂和改性钢渣，在室温下搅拌分散15min，制备出改性钢渣和软质聚氯乙烯混合物。
（２）将改性钢渣和软质聚氯乙烯混合物在0.1MPa真空下脱泡15min，随后注入模具中，在170 ℃下固化30min，制备出软质聚氯乙烯组合物。
本发明的有益效果在于：本发明所述的软质聚氯乙烯组合物具有燃烧时发烟量低，且工艺简单、成本低廉等优点。不仅能够拓展废弃物钢渣的综合利用，还可以减少其对环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
室温下将0.2g硅烷偶联剂KH-550溶于80g乙醇中，混合液加入圆底三口烧瓶中，在机械搅拌下缓慢加入20g脱硫钢渣，在60℃下机械搅拌1h后，过滤、用乙醇洗涤，最后在60℃下真空干燥12h，即得1%硅烷偶联剂KH-550改性钢渣。
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和12g上述硅烷偶联剂KH-550改性钢渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为14.7MPa，断裂伸长率为310%。
实施例2
室温下将0.4g硅烷偶联剂KH-550溶于80g乙醇中，混合液加入圆底三口烧瓶中，在机械搅拌下缓慢加入20g脱硫钢渣，在60℃下机械搅拌1h后，过滤、用乙醇洗涤，最后在60℃下真空干燥12h，即得2%硅烷偶联剂KH-550改性钢渣。
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和12g上述硅烷偶联剂KH-550改性钢渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为15.3MPa，断裂伸长率为318%。
实施例3
室温下将0.6g硅烷偶联剂KH-550溶于80g乙醇中，混合液加入圆底三口烧瓶中，在机械搅拌下缓慢加入20g脱硫钢渣，在60℃下机械搅拌1h后，过滤、用乙醇洗涤，最后在60℃下真空干燥12h，即得3%硅烷偶联剂KH-550改性钢渣。
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和12g上述硅烷偶联剂KH-550改性钢渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为14.4MPa，断裂伸长率为305%。
实施例4
室温下将0.4g硅烷偶联剂KH-550溶于80g乙醇中，混合液加入圆底三口烧瓶中，在机械搅拌下缓慢加入20g脱硫钢渣，在60℃下机械搅拌1h后，过滤、用乙醇洗涤，最后在60℃下真空干燥12h，即得2%硅烷偶联剂KH-550改性钢渣。
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和4g上述硅烷偶联剂KH-550改性钢渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为16.6MPa，断裂伸长率为352%。
实施例5
室温下将0.4g硅烷偶联剂KH-550溶于80g乙醇中，混合液加入圆底三口烧瓶中，在机械搅拌下缓慢加入20g脱硫钢渣，在60℃下机械搅拌1h后，过滤、用乙醇洗涤，最后在60℃下真空干燥12h，即得2%硅烷偶联剂KH-550改性钢渣。
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和8g上述硅烷偶联剂KH-550改性钢渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为16.0MPa，断裂伸长率为337%。
实施例6
室温下将0.4g硅烷偶联剂KH-550溶于80g乙醇中，混合液加入圆底三口烧瓶中，在机械搅拌下缓慢加入20g脱硫钢渣，在60℃下机械搅拌1h后，过滤、用乙醇洗涤，最后在60℃下真空干燥12h，即得2%硅烷偶联剂KH-550改性钢渣。
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和16g上述硅烷偶联剂KH-550改性钢渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为14.6MPa，断裂伸长率为309%。
实施例7
室温下将0.4g硬脂酸溶于80g乙醇中，混合液加入圆底三口烧瓶中，在机械搅拌下缓慢加入20g脱硫钢渣，在60℃下机械搅拌1h后，过滤、用乙醇洗涤，最后在60℃下真空干燥12h，即得2%硬脂酸改性钢渣。
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和12g上述硬脂酸改性钢渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为15.0MPa，断裂伸长率为316%。
实施例8
室温下将0.4g钛酸酯偶联剂CS-105溶于80g乙醇中，混合液加入圆底三口烧瓶中，在机械搅拌下缓慢加入20g脱硫钢渣，在60℃下机械搅拌1h后，过滤、用乙醇洗涤，最后在60℃下真空干燥12h，即得2%钛酸酯偶联剂CS-105改性钢渣。
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和12g上述钛酸酯偶联剂CS-105改性钢渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为14.9MPa，断裂伸长率为314%。
实施例9
室温下将0.4g硅烷偶联剂KH-550溶于80g乙醇中，混合液加入圆底三口烧瓶中，在机械搅拌下缓慢加入20g镍铁渣，在60℃下机械搅拌1h后，过滤、用乙醇洗涤，最后在60℃下真空干燥12h，即得2%硅烷偶联剂KH-550改性钢渣。
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和4g上述硅烷偶联剂KH-550改性钢渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为16.2MPa，断裂伸长率为341%。
比较例1
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和12g未改性脱硫钢渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为14.2MPa，断裂伸长率为302%。
比较例2
将100g聚氯乙烯树脂、60g邻苯二甲酸二辛酯、2.5g钡锌复合稳定剂和4g未改性镍铁渣在室温下搅拌分散均匀后，将混合物质置于真空烘箱中，在0.1MPa真空下脱泡15min，之后将混合物加入模具中，在170℃烘箱中放置30min，最后脱模即得软质聚氯乙烯组合物样品。测试得拉伸强度为15.3MPa，断裂伸长率为322%。

Claims (7)

1.一种软质聚氯乙烯组合物，其特征在于所述组合物原料由聚氯乙类烯树脂、增塑剂、改性钢渣和稳定组成，
原料　　　　　　　　重量份
聚氯乙烯树脂　　　　100份
增塑剂　　　　　　　40-70份
改性钢渣　　　　　　4-20份
稳定剂　　　　　　　0.5-3份。
2.根据权利要求1所述的软质聚氯乙烯组合物，其特征在于：所用的改性钢渣为经过改性的脱硫渣或镍铁渣，钢渣的粒径为300-1000目。
3.根据权利要求1所述的软质聚氯乙烯组合物，其特征在于所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二丁酯、磷酸酯或柠檬酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的软质聚氯乙烯组合物，其特征在于所述稳定剂为钡锌复合稳定剂。
5.根据权利要求1所述的软质聚氯乙烯组合物，其特征在于所述改性钢渣的制备方法，具体步骤如下：
（1）将改性剂与乙醇混合，得到混合溶液；
（2）向混合溶液中加入钢渣，分散均匀后，在60℃下搅拌1小时；
（3）过滤、洗涤，干燥后得到改性钢渣。
6.根据权利要求５所述的软质聚氯乙烯组合物，其特征在于所述改性剂为脂肪酸、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中任一种，改性剂用量为钢渣重量的0.5%~5%。
7.一种如权利要求１所述的软质聚氯乙烯组合物的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
（１）将聚氯乙烯树脂溶解于增塑剂中，在机械搅拌下再加入稳定剂和改性钢渣，在室温下搅拌分散15min，制备出改性钢渣和软质聚氯乙烯混合物；
（２）将改性钢渣和软质聚氯乙烯混合物在0.1MPa真空下脱泡15min，随后注入模具中，在170 ℃下固化30min，制备出软质聚氯乙烯组合物。
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杨琼丽等: "偶联剂在 SlAG/GF/PVC复合材料中的应用", 《浙江理工大学学报》 *

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