CN107325453A - 环保高发泡pvc胶体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及一种环保高发泡PVC胶体及其制备方法，其特征在于，由按重量份数计的以下成分制备而成：聚合度为1000±150的种子乳液法PVC糊树脂90‑100份、乙酰柠檬酸三正丁酯增塑剂60‑65份、滑石粉填料5‑10份、钙‑锌稳定剂2‑3份、4,4’‑氧化双苯磺酰肼发泡剂1.5‑2.5份、助剂3‑5份。根据本发明的实施方式，除具有环保高发泡性能外，还具有较好的耐溶出性。

Description

环保高发泡PVC胶体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种PVC胶体制备技术，特别是涉及环保高发泡PVC胶体及其制备方法。
背景技术
聚合物发泡材料由于具有质量轻、密度小等特征，在材料应用上非常有吸引力。聚氯乙烯(PVC)胶体是将PVC糊树脂和填充剂、稳定剂等搅拌分散在液态增塑剂中形成的悬浮体体系。PVC胶体在软质发泡产品中有重要商业价值，其发泡过程与其它热塑性聚合物(如PP)的发泡过程有所不同，主要是该材料在升温加热过程中的结构性能变化。当加热时，PVC胶体经历了不同的黏度变化过程——首先，胶体的黏度降低。随后，树脂颗粒开始溶胀，胶体黏度开始增加。随着温度的上升，颗粒进一步肿胀，产生交互作用，增塑剂连续相逐步消失，体系黏度迅速增大并出现一个极值，该阶段即为PVC胶体的凝胶过程。最后，胶体黏度又开始降低，体系进入塑化阶段。升温过程中，PVC胶体中的发泡剂分解热力学过程必须与胶体的黏度演变过程有足够的一致性，才能获得好的发泡材料。一方面，PVC胶体的“黏度—温度”流变特性与糊树脂、增塑剂等原料类型有很大关系。另一方面，发泡剂的选择也是获得较好发泡材料的关键。发泡剂在胶体中的分解温度必须在体系黏度处于较佳的温度范围内才能获得好的发泡效果。温度过低，体系黏度太低，气泡容易扩散，发生并泡等；而温度过高又会使聚合物变形，气泡难于形成。因此，调整PVC胶体中的流变过程温度与发泡剂热力学分解过程温度相匹配，从而获得高发泡的PVC材料，对PVC的高性能化应用以及环保化应用具有重要意义。
现有技术中的发泡PVC材料，如本申请人的在先申请CN102311592A，包括90～100份聚氯乙烯糊树脂、60～70份乙酰柠檬酸三丁酯、1.8～2.4份发泡剂、0.6～1份二甲基硅油、2～2.5份钙锌稳定剂以及10～30份重质碳酸钙。本申请发明人在研究中发现，其成型产品在实际应用过程中，当接触液态介质时，会产生破碎、脱落现象，从而导致产品无法正常使用。因此，针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种环保高发泡PVC胶体及其制备方法，其成型产品除了具有环保高发泡性能外，还具有较好的耐溶出性。
发明内容
为此，本发明的实施方式提供了一种环保高发泡PVC胶体及其制备方法，以解决现有技术中类似产品接触液态介质时，会产生破碎、脱落现象，从而导致产品无法正常使用的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
在本发明的一个实施例中，提供了一种环保高发泡PVC胶体，由按重量份数计的以下成分制备而成：
聚合度为1000±150的种子乳液法PVC糊树脂90-100份、乙酰柠檬酸三正丁酯增塑剂60-65份、滑石粉填料5-10份、钙-锌稳定剂2-3份、4,4’-氧化双苯磺酰肼发泡剂1.5-2.5份、助剂3-5份。
进一步的，本发明的一个实施例中环保高发泡PVC胶体还可以由按重量份数计的以下成分制备而成：
聚合度为1000±150的种子乳液法PVC糊树脂100份、乙酰柠檬酸三正丁酯增塑剂65份、滑石粉填料5份、钙-锌稳定剂2.5份、4,4’-氧化双苯磺酰肼发泡剂2份、助剂3份。
进一步的，所述种子乳液法PVC糊树脂的聚合度为1000。
进一步的，所述助剂包括钛白粉0.8份、硅油0.8份和润滑剂1.4份。
在本发明的又一个实施例中，提供了一种如上述实施例之一所述的环保高发泡PVC胶体的制备方法，包括：
将PVC糊树脂、滑石粉填料、钙-锌稳定剂的固体粉料在70℃烘箱中烘干2h，进行预处理后备用；
按原料配比将滑石粉填料、钙-锌稳定剂、4,4’-氧化双苯磺酰肼发泡剂的固体原料称好后，依次加入到装有80％增塑剂的杯中，调至1000转/min高速下分散10min；
调至300转/min低速下，加入PVC糊树脂和剩余增塑剂，待PVC糊树脂完全浸润后，调至1000转/min高速下分散5min；
调至300转/min低速下，加入液态助剂；
调至1000转/min高速下继续分散5min；
真空脱泡，过100目滤网，制得光滑均匀的环保高发泡PVC胶体。
根据本发明提供的一种环保高发泡PVC胶体及其制备方法，其成型产品除了具有环保高发泡性能外，还具有较好的耐溶出性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例实施方案
本发明所要解决的技术问题就是提供一种环保高发泡PVC胶体及其制备方法，且可满足产品在环保领域中的应用要求。
本发明实施例的环保高发泡PVC胶体采用如下的技术方案：
按照重量份计算，聚合度为1000±150的种子乳液法PVC糊树脂90-100份、乙酰柠檬酸三正丁酯增塑剂60-65份、滑石粉填料5-10份、钙-锌稳定剂2-3份、4,4’-氧化双苯磺酰肼发泡剂1.5-2.5份、助剂3-5份(钛白粉0.8-1份、硅油0.8-1份和润滑剂1.4-3份)制备而成。
优选地，本发明实施例的环保高发泡PVC胶体还可以采用如下的技术方案：
按照重量份计算，聚合度为1000±150的种子乳液法PVC糊树脂100份、乙酰柠檬酸三正丁酯增塑剂65份、滑石粉填料5份、钙-锌稳定剂2.5份、4,4’-氧化双苯磺酰肼发泡剂2份、助剂3份(钛白粉0.8份、硅油0.8份和润滑剂1.4份)制备而成。
本发明实施例的环保高发泡PVC胶体制备方法：
将PVC糊树脂、填料、稳定剂等固体粉料在70℃烘箱中烘干2h，进行预处理后备用。按原料配比将填料、稳定剂、发泡剂等固体原料称好后，依次加入到装有80％增塑剂的杯中，调至1000转/min高速下分散10min。调至300转/min低速下，加入PVC糊树脂和剩余增塑剂，待PVC糊树脂完全浸润后，调至1000转/min高速下分散5min。调至300转/min低速下，加入硅油、润滑剂等液态助剂。调至1000转/min高速下继续分散5min。真空脱泡，过100目滤网，制得光滑均匀的环保高发泡PVC胶体。
不同方案产品比对
一、原料及配比(按重量计)
PVC糊树脂(100份)：S1，种子乳液法，聚合度为1800±300；S2，种子乳液法，聚合度为1450±200；S3，种子乳液法，聚合度为1000±150；S4，微悬浮法，聚合度为1680±100；S5，微悬浮法，聚合度为1400±100；S6，微悬浮法，聚合度为1330±100；S7，种子微悬浮法，聚合度为1800±300。
增塑剂(65份)：P1，对苯二甲酸二辛酯(DOTP)；P2，乙酰柠檬酸三正丁酯(ATBC)；P3，环己烷二羧酸二异壬基酯(DINCH)；P4，己二酸二异壬酯(DINA)；P5，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)。
填料(5份)：T1是1250目碳酸钙(CaCO3)；T2是纳米蒙托土；T3是纳米二氧化硅；T4是1250目滑石粉。
发泡剂(2份)：F1是碳酸氢钠(NaHCO3)，F2是偶氮二甲酰胺(ADC)，F3是4,4’-氧化双苯磺酰肼(OBSH)。
稳定剂(2.5份)：钙-锌稳定剂。
其余助剂(3份)：颜料、硅油、润滑剂等。
将上述原料及配比的原料按上述环保高发泡PVC胶体制备方法制成PVC胶体，然后：
发泡材料制备：将1.0g PVC胶体注入宽约7mm的模具槽中，离心旋转，震动去泡后静置，待PVC胶体自然流平后，在220℃烘箱中烘烤60s，PVC胶体凝胶塑化成型，制得发泡材料。
发泡材料表征：
1、密度测试
采用梅特勒电子天平中的密度测试模式，测试发泡样品的密度。测试过程采用五平行实验，测试精密度在5％以内。
采用泡孔孔隙率Vf表征材料的发泡倍率，计算公式为Vf(％)＝(ρ－ρf)/ρ×100,式中：ρ代表基体材料的密度，ρf代表发泡材料的密度，单位：g/cm3。Vf越大，说明材料的ρf越小，发泡越好。
2、泡孔形貌
将发泡样品置于液氮中，低温冷却3h后取出，迅速脆断。选取较好的断口面，在离子溅射仪中镀金200s，放入SEM的样品室内，对发泡样进行不同视场、不同放大倍数的观察分析，进行拍照。
三、糊树脂种类的影响
表1 不同糊树脂制备的发泡材料密度统计。
表1 不同糊树脂制备的发泡材料密度统计
由表1可知，S3树脂制备的发泡材料密度最小，泡孔孔隙率最大；并且，发泡材料的泡孔较多，泡孔形貌较好。后续配方主要选用S3树脂做配方优化。
四、增塑剂种类的影响
表2 不同增塑剂制备的发泡材料密度统计。
表2 不同增塑剂制备的发泡材料密度统计
结合表2可知，P2增塑剂制备的发泡材料密度较小，泡孔孔隙率最大；并且，发泡材料的泡孔较多，泡孔形貌较好。后续配方主要选用P2增塑剂做配方优化。
五、填料种类的影响
表3 不同填料制备的发泡材料密度统计。
表3 不同填料制备的发泡材料密度统计
结合表3可知，T4填料制备的发泡材料密度最小，泡孔孔隙率最大；并且，发泡材料的泡孔较多，泡孔形貌较好。后续配方主要选用T4填料做配方优化。
六、发泡剂类型的影响
表4 不同发泡剂制备的发泡材料密度统计。
表4 不同发泡剂制备的发泡材料密度统计
结合表4可知，F2发泡剂制备的发泡材料密度最小，泡孔孔隙率最大；并且，发泡材料的泡孔较多，泡孔形貌较好。但是，F2发泡剂由于环保原因，在一些应用领域上受到限制。如在食品包装材料领域，欧盟在2007/19/EC号指令中就已明确：对于可能会接触食品的塑料和容器产品中，禁止使用AC发泡剂(F2发泡剂)。因此，配方19是最佳的优化配方，既满足高发泡要求，又满足环保要求。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的原理或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种环保高发泡PVC胶体，其特征在于，由按重量份数计的以下成分制备而成：
聚合度为1000±150的种子乳液法PVC糊树脂90-100份、乙酰柠檬酸三正丁酯增塑剂60-65份、滑石粉填料5-10份、钙-锌稳定剂2-3份、4,4’-氧化双苯磺酰肼发泡剂1.5-2.5份、助剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的PVC胶体，其特征在于，由按重量份数计的以下成分制备而成：
聚合度为1000±150的种子乳液法PVC糊树脂100份、乙酰柠檬酸三正丁酯增塑剂65份、滑石粉填料5份、钙-锌稳定剂2.5份、4,4’-氧化双苯磺酰肼发泡剂2份、助剂3份。
3.根据权利要求1或2所述的PVC胶体，其特征在于，所述种子乳液法PVC糊树脂的聚合度为1000。
4.根据权利要求1-3之一所述的PVC胶体，其特征在于，还包括：
所述助剂包括钛白粉0.8份、硅油0.8份和润滑剂1.4份。
5.一种如权利要求1-4之一所述的环保高发泡PVC胶体的制备方法，其特征在于，包括：
将PVC糊树脂、滑石粉填料、钙-锌稳定剂的固体粉料在70℃烘箱中烘干2h，进行预处理后备用；
按原料配比将滑石粉填料、钙-锌稳定剂、4,4’-氧化双苯磺酰肼发泡剂的固体原料称好后，依次加入到装有80％增塑剂的杯中，调至1000转/min高速下分散10min；
调至300转/min低速下，加入PVC糊树脂和剩余增塑剂，待PVC糊树脂完全浸润后，调至1000转/min高速下分散5min；
调至300转/min低速下，加入液态助剂；
调至1000转/min高速下继续分散5min；
真空脱泡，过100目滤网，制得光滑均匀的环保高发泡PVC胶体。
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