CN107189267A - 一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法 - Google Patents

一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法，本发明以八水氧氯化锆为前驱体，在磷酸溶液中反应，然后通过硬脂酸钡处理，得到有机化磷酸锆，然后将聚氯乙烯采用氨基硅烷处理，得到氨基化聚氯乙烯，然后分散到酸掺杂有机酰胺溶液中，通过氨基与羧基的酰胺化反应，将有机化磷酸锆、有机硬质填料与聚氯乙烯形成有效的交联，改善了填料与聚氯乙烯的相容性，提高了成品的稳定性强度；本发明加入的磷酸锆可以有效提高成品的硬度，提高抗冲击强度，增强对机械的保护性。

Description

一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法。
背景技术
聚氯乙烯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。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小，相对密度1.4左右，玻璃化温度77-90℃，170℃左右开始分解，对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。工业生产的PVC分子量一般在5万-11万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加，无固定熔点，在80-85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160-180℃开始转变为粘流态，有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5-10kJ/m2，有优异的介电性能。PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，应用非常广泛；
聚氯乙烯经常作为机械护套材料，其具有很好的回弹性能，可以有效的抵抗冲击，降低机械的损伤，然而其质软，容易损毁，同时耐老化性差。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中聚氯乙烯质软，容易损毁，同时耐老化性差的问题，提供一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取6-8重量份的有机硬质填料，与0.1-0.2重量份的8-羟基喹啉混合，加入到混合料重量10-14倍的二甲基甲酰胺中，超声3-10分钟，得有机酰胺溶液；
（2）取14-20重量份的八水氧氯化锆，加入到其重量26-30倍的、70-80%的磷酸溶液中，在40-50℃下保温搅拌10-13小时，加入0.6-1重量份的硬脂酸钡，升高温度为75-80℃，保温搅拌30-40分钟，过滤，将沉淀水洗，真空60-70℃下干燥完全，得有机化磷酸锆；
（3）取40-50重量份的聚氯乙烯，与2-3重量份的烯唑醇混合，加入到混合料重量1.5-2倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入1-2重量份的硅烷偶联剂Kh550，升高温度为60-70℃，保温搅拌2-3小时，蒸馏除去乙醇，常温干燥，得氨基化聚氯乙烯；
（4）取0.8-1重量份的乙撑硫脲，加入到上述有机酰胺溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-65℃，保温搅拌3-4小时，出料，与3-4重量份的硬脂酸混合，搅拌至常温，得酸掺杂有机酰胺溶液；
（5）取上述氨基化聚氯乙烯，加入到酸掺杂有机酰胺溶液中，搅拌均匀，加入上述有机化磷酸锆，送入到70-75℃的恒温水浴中，保温搅拌2-3小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得硬质改性聚氯乙烯；
（6）取上述硬质改性聚氯乙烯，与5-8重量份的柠檬酸三丁酯、110-120重量份的聚氯乙烯混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述硬质抗冲击机械护套材料。
所述的有机硬质填料是由下述重量份的原料组成的：
硅酸镁铝6-8、钼酸铵1-2、脂肪酸聚乙二醇酯0.2-0.4、对甲基苯磺酸1-2、季戊四醇2-4。
所述的有机硬质填料的制备方法包括以下步骤：
（1）取脂肪酸聚乙二醇酯，加入到其重量10-15倍的去离子水中，搅拌均匀；
（2）取季戊四醇，在60-70℃下保温搅拌10-20分钟，加入硅酸镁铝、钼酸铵，搅拌均匀，与对甲基苯磺酸混合，升高温度为90-95℃，保温搅拌1-2小时，加入到上述脂肪酸聚乙二醇酯水溶液中，搅拌至常温，过滤，将沉淀水洗，真空50-60℃下干燥30-40分钟，冷却至常温，即得所述有机硬质填料。
本发明的优点：本发明以八水氧氯化锆为前驱体，在磷酸溶液中反应，然后通过硬脂酸钡处理，得到有机化磷酸锆，然后将聚氯乙烯采用氨基硅烷处理，得到氨基化聚氯乙烯，然后分散到酸掺杂有机酰胺溶液中，通过氨基与羧基的酰胺化反应，将有机化磷酸锆、有机硬质填料与聚氯乙烯形成有效的交联，改善了填料与聚氯乙烯的相容性，提高了成品的稳定性强度；本发明加入的磷酸锆可以有效提高成品的硬度，提高抗冲击强度，增强对机械的保护性。
具体实施方式
实施例1
一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取8重量份的有机硬质填料，与0.2重量份的8-羟基喹啉混合，加入到混合料重量14倍的二甲基甲酰胺中，超声10分钟，得有机酰胺溶液；
（2）取20重量份的八水氧氯化锆，加入到其重量30倍的、80%的磷酸溶液中，在50℃下保温搅拌13小时，加入1重量份的硬脂酸钡，升高温度为80℃，保温搅拌40分钟，过滤，将沉淀水洗，真空70℃下干燥完全，得有机化磷酸锆；
（3）取50重量份的聚氯乙烯，与3重量份的烯唑醇混合，加入到混合料重量2倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入2重量份的硅烷偶联剂Kh550，升高温度为70℃，保温搅拌3小时，蒸馏除去乙醇，常温干燥，得氨基化聚氯乙烯；
（4）取1重量份的乙撑硫脲，加入到上述有机酰胺溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65℃，保温搅拌4小时，出料，与4重量份的硬脂酸混合，搅拌至常温，得酸掺杂有机酰胺溶液；
（5）取上述氨基化聚氯乙烯，加入到酸掺杂有机酰胺溶液中，搅拌均匀，加入上述有机化磷酸锆，送入到75℃的恒温水浴中，保温搅拌3小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得硬质改性聚氯乙烯；
（6）取上述硬质改性聚氯乙烯，与8重量份的柠檬酸三丁酯、120重量份的聚氯乙烯混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述硬质抗冲击机械护套材料。
所述的有机硬质填料是由下述重量份的原料组成的：
硅酸镁铝8、钼酸铵2、脂肪酸聚乙二醇酯0.4、对甲基苯磺酸2、季戊四醇4。
所述的有机硬质填料的制备方法包括以下步骤：
（1）取脂肪酸聚乙二醇酯，加入到其重量15倍的去离子水中，搅拌均匀；
（2）取季戊四醇，在70℃下保温搅拌20分钟，加入硅酸镁铝、钼酸铵，搅拌均匀，与对甲基苯磺酸混合，升高温度为95℃，保温搅拌2小时，加入到上述脂肪酸聚乙二醇酯水溶液中，搅拌至常温，过滤，将沉淀水洗，真空60℃下干燥40分钟，冷却至常温，即得所述有机硬质填料。
实施例2
一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）取6重量份的有机硬质填料，与0.1重量份的8-羟基喹啉混合，加入到混合料重量10倍的二甲基甲酰胺中，超声3分钟，得有机酰胺溶液；
（2）取14重量份的八水氧氯化锆，加入到其重量26倍的、70%的磷酸溶液中，在40℃下保温搅拌10小时，加入0.6重量份的硬脂酸钡，升高温度为75℃，保温搅拌30分钟，过滤，将沉淀水洗，真空60℃下干燥完全，得有机化磷酸锆；
（3）取40重量份的聚氯乙烯，与2重量份的烯唑醇混合，加入到混合料重量1.5倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入1重量份的硅烷偶联剂Kh550，升高温度为60℃，保温搅拌2小时，蒸馏除去乙醇，常温干燥，得氨基化聚氯乙烯；
（4）取0.8重量份的乙撑硫脲，加入到上述有机酰胺溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60℃，保温搅拌3小时，出料，与3重量份的硬脂酸混合，搅拌至常温，得酸掺杂有机酰胺溶液；
（5）取上述氨基化聚氯乙烯，加入到酸掺杂有机酰胺溶液中，搅拌均匀，加入上述有机化磷酸锆，送入到70℃的恒温水浴中，保温搅拌2小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得硬质改性聚氯乙烯；
（6）取上述硬质改性聚氯乙烯，与5重量份的柠檬酸三丁酯、110重量份的聚氯乙烯混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述硬质抗冲击机械护套材料。
所述的有机硬质填料是由下述重量份的原料组成的：
硅酸镁铝6、钼酸铵1、脂肪酸聚乙二醇酯0.2、对甲基苯磺酸1、季戊四醇2。
所述的有机硬质填料的制备方法包括以下步骤：
（1）取脂肪酸聚乙二醇酯，加入到其重量10倍的去离子水中，搅拌均匀；
（2）取季戊四醇，在60℃下保温搅拌10分钟，加入硅酸镁铝、钼酸铵，搅拌均匀，与对甲基苯磺酸混合，升高温度为95℃，保温搅拌1小时，加入到上述脂肪酸聚乙二醇酯水溶液中，搅拌至常温，过滤，将沉淀水洗，真空50℃下干燥30分钟，冷却至常温，即得所述有机硬质填料。
性能测试：
本发明的硬质抗冲击机械护套材料：
硬度（邵A）为90-92、拉伸强度为25.1-27.3MPa、断裂伸长率为311-320.5%、缺口冲击强度（kJ/m2）为9-10；
传统聚氯乙烯：
硬度（邵A）为70-75、拉伸强度为15-20MPa、断裂伸长率为230-260%、缺口冲击强度（kJ/m2）为6-7。

Claims (3)

1.一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取6-8重量份的有机硬质填料，与0.1-0.2重量份的8-羟基喹啉混合，加入到混合料重量10-14倍的二甲基甲酰胺中，超声3-10分钟，得有机酰胺溶液；
（2）取14-20重量份的八水氧氯化锆，加入到其重量26-30倍的、70-80%的磷酸溶液中，在40-50℃下保温搅拌10-13小时，加入0.6-1重量份的硬脂酸钡，升高温度为75-80℃，保温搅拌30-40分钟，过滤，将沉淀水洗，真空60-70℃下干燥完全，得有机化磷酸锆；
（3）取40-50重量份的聚氯乙烯，与2-3重量份的烯唑醇混合，加入到混合料重量1.5-2倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入1-2重量份的硅烷偶联剂Kh550，升高温度为60-70℃，保温搅拌2-3小时，蒸馏除去乙醇，常温干燥，得氨基化聚氯乙烯；
（4）取0.8-1重量份的乙撑硫脲，加入到上述有机酰胺溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-65℃，保温搅拌3-4小时，出料，与3-4重量份的硬脂酸混合，搅拌至常温，得酸掺杂有机酰胺溶液；
（5）取上述氨基化聚氯乙烯，加入到酸掺杂有机酰胺溶液中，搅拌均匀，加入上述有机化磷酸锆，送入到70-75℃的恒温水浴中，保温搅拌2-3小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，得硬质改性聚氯乙烯；
（6）取上述硬质改性聚氯乙烯，与5-8重量份的柠檬酸三丁酯、110-120重量份的聚氯乙烯混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述硬质抗冲击机械护套材料。
2.根据权利要求1所述的一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法，其特征在于，所述的有机硬质填料是由下述重量份的原料组成的：
硅酸镁铝6-8、钼酸铵1-2、脂肪酸聚乙二醇酯0.2-0.4、对甲基苯磺酸1-2、季戊四醇2-4。
3.根据权利要求2所述的一种硬质抗冲击机械护套材料的制备方法，其特征在于，所述的有机硬质填料的制备方法包括以下步骤：
（1）取脂肪酸聚乙二醇酯，加入到其重量10-15倍的去离子水中，搅拌均匀；
（2）取季戊四醇，在60-70℃下保温搅拌10-20分钟，加入硅酸镁铝、钼酸铵，搅拌均匀，与对甲基苯磺酸混合，升高温度为90-95℃，保温搅拌1-2小时，加入到上述脂肪酸聚乙二醇酯水溶液中，搅拌至常温，过滤，将沉淀水洗，真空50-60℃下干燥30-40分钟，冷却至常温，即得所述有机硬质填料。
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